Аксіально-поршневі гідромашини

Аксіально-поршневий насос у дії

Аксіально-поршневі гідромашини - Це один з видів роторних гідромашин у яких осі поршнів паралельні осі обертання ротора або утворюють з нею кут менший 45°. Аксіально-поршневі гідромашини бувають із похилим диском і з похилим блоком циліндрів, бескарданні і з карданною передачею, з обертовим і нерухливим блоком циліндрів.

Класифікація аксіально-поршневих гідромашин

Розрізняють такі аксіально-поршневі насоси та гідромотори:

• З похилим блоком;

У такого насоса вісь блоку циліндрів розташована під кутом до осі провідного вала.

• З похилим диском;

У такого насоса вісь блоку циліндрів збігається з віссю провідного вала, а під кутом до нього розташована вісь диска, з якою шарнірно пов'язані штоки поршнів.

Аксіально-поршневий нерегульований насос-гідромотор з похилим блоком: 1 - вал; 2 - шарнір; 3 - блок циліндрів; 4 - вікно; 5 - кришка; 6 - диск; 7 - пружина;8 - поршень; 9 - підшипник; 10 - шток; 11 - ущільнення

Технічні характеристики

• Тиск: до 420 бар
• Робочий об'єм: до 270 см³/об.
• Високий ККД
• Стійкість до високих зовнішніх навантажень на вал
• Висока стійкість до вібрації і температурних дій
• Висока надійність
• Просте обслуговування

Принцип дії

Принципові схеми аксіально-поршневих насосів: 1 і 3 - вікна; 2 - розподільчий пристрій, 4 - поршні; 5 - завзятий диск; 6 - провідний вал; 7 - шатуни, 8 - блок циліндрів а - з муловим карданом; б - з несиловим карданом; в - з точковим дотиком поршнів; г - бескарданного типу.

• Аксіально-поршневі машини з похилим диском .

У гідромашині з похилим диском і гідростатичними опорами приводний вал установлений на підшипниках у корпусі. Похилий диск вмонтований у корпусі на осі і розташований під кутом до вертикальної осі. На похилий диск опираються черевиками поршнів зі сферичними головками. Поршні переміщаються аксіально (паралельно осі приводного валу) у блоці циліндрів, установленому на підшипнику в корпусі й з'єднаному із приводним валом опорою з ковзною шпонкою. Попередній піджим поршнів до похилого диска здійснюється пружиною, що через кульову опору й притискне кільце впливає на торцеві поверхні черевиків, шарнірно пов'язаних з поршнями. З іншого боку, пружина здійснює попередній піджим блоку циліндрів до розподільного диска вузла торцевого розподілу рідини.

Сферичні головки поршнів установлені в одній площині з кульовою опорою, а кульова опора - в одній вертикальній площині з віссю підшипника, завдяки чому блок циліндрів розвантажений від радіальних тридцятимільйонних сил тиску рідини на поршні. Ці сили сприймаються підшипником і корпусом. Вузол торцевого розподілу рідини містить у собі нерухливий розподільний диск із двома серповидними вікнами, з'єднаними з магістралями високого й низького тисків.

Блок циліндрів взаємодіє з розподільним диском торцевою поверхнею, у якій по осі кожного циліндра виконані отвори. Робочі камери обмежені торцевими поверхнями поршнів, циліндричними й торцевими поверхнями блоку.

У режимі насоса гідромашина працює в такий спосіб: при обертанні вала по напрямку годинникової стрілки через шпонкове з'єднання опори приводиться в рух блок циліндрів. Поршні, обертаючись разом із блоком і перебуваючи постійно в контакті з похилим диском, роблять зворотно-поступальні рухи щодо блоку.

Під час роботи насоса при обертанні валу приходить в обертання і блок циліндрів. При похилому розташуванні наполегливої диска або блоку циліндрів поршні, крім обертального, здійснюють і зворотно-поступальні аксіальні руху (уздовж осі обертання блоку циліндрів). Коли поршні висуваються з циліндрів, відбувається всмоктування, а коли вдвигаются - нагнітання. Через вікна 1 і 3 в розподільчому пристрої 2 циліндри поперемінно з'єднуються то з всмоктуючої, то з напірної гідролініями. Для виключення з'єднання всмоктуючої лінії з напірної блок циліндрів щільно притиснутий до розподільного пристрою, а між вікнами цього пристрою є ущільнювальні перемички, ширина яких b більше діаметру d до отвору з'єднувальних каналів у блоці циліндрів. Для зменшення гідравлічного удару при переході циліндрами ущільнювальних перемичок в останніх зроблені дросельні канавки у вигляді невеликих вусиків, за рахунок яких тиск рідини в циліндрах підвищується рівномірно. Робочими камерами аксіально-поршневих насосів є циліндри, аксіально розташовані відносно осі ротора, а витіснювачами - поршні. По виду передачі руху витискувача аксіально-поршневі насоси підрозділяються на насоси: з нахиленим блоком і з похилим диском. Відомі конструкції аксіально-поршневих насосів виконані за чотирма різними принциповими схемами. Насоси з силовим карданом приводний вал з'єднаний з похилим диском силовим карданом, виконаним у вигляді універсального шарніра з двома ступенями свободи. Поршні з'єднуються з диском шатунами. При такій схемі крутний момент від приводу двигуна передається блоку циліндрів через кардан і похилий диск. Початкове притиснення блоку циліндрів розподільного пристрою забезпечується пружиною, а під час роботи насоса тиском рідини. Передача крутного моменту блоку циліндрів необхідна для подолання сил тертя між торцем блоку циліндрів і розподільним пристроєм.

• Аксіально-поршневі машини карданного та безкарданного типу .

• Насоси з силовим карданом – приводний вал з'єднаний з похилим диском силовим карданом, виконаним у вигляді універсального шарніра. Поршні з'єднуються з диском шатунами. При такій схемі крутний момент передається від двигуна блоку циліндрів через кардан і похилий диск. Початкове притиснення блоку циліндрів розподільного пристрою забезпечується пружиною, а під час роботи насоса тиском рідини. Передача крутного моменту блоку циліндрів необхідна для подолання сил тертя між торцем блоку циліндрів і розподільним пристроєм.

• В насосах з подвійним несиловикарданом – кути між віссю проміжного валу і осями ведучого і веденого валів беруть однаковими і рівними. При такій схемі обертання ведучого і веденого валів буде практично синхронним, а кардан повністю розвантаженим, так як крутний момент від приводу двигуна передається блоку циліндрів через диск , що прикріплений до валу.

• Насоси з точковим дотиком поршнів похилого диска – мають найбільш просту конструкцію, оскільки тут немає шатунів і карданних валів. Однак для того, щоб машина працювала в режимі насоса, необхідно примусово висунення поршнів з циліндрів для притиснення їх до опорної поверхні похилої диска (наприклад, пружинами, поміщеними в циліндрах). За такою схемою найчастіше виготовляють гідромотори типу Г15-2. Ці машини випускаються невеликої потужності, тому що в місцях контакту поршнів з диском створюється висока напруга, яка обмежує тиск рідини.

Аксіально-поршневий гідромотор типу Г15-2: 1 - вал, 2 - манжета, 3 - кришка, 4, 9 - корпус, 5, 16 - підшипник; 6 - радіально завзятий підшипник; 7 - барабан; 8 - повідець; 10 - ротор; 11 - пружини; 12 - дренажний отвір; 13 - розподільний пристрій; 14 - напівкільцеві пази; 15 - отвір напірне; 17 - поршні; 18 - шпонка; 19 – штовхач.

Подача (витрата) аксіально-поршневої гідромашини залежить від ходу поршня, який визначається кутом нахилу (γ) диска або блоку циліндрів (γ <25). Якщо конструкція гідромашини в процесі її експлуатації допускає зміну кута (γ), то такі машини регульовані. При зміні кута нахилу шайби або блоку циліндрів з (+ γ) до (- γ) досягається реверсування напрямку потоку рідини або обертання ротора гідромашини.

• Подачу для машин з безшатунному приводом визначають за формулою:

• Для машин з шатунним приводом

де d - діаметр циліндра; D - діаметр окружності, на якій розташовані центри кіл циліндрів або закріплені шатуни на диску; D tg γ і D 'sin γ - хід поршня при повороті блоку циліндрів на 180; z - число поршнів (z = 7, 9, 11)

• Крутний момент аксіально-поршневого гідромотора визначають за формулою:

Використання

Аксіально поршневий насос

Аксіально-поршневі гідромашини знайшли широке використання у гідроприводах. До їх переваг відносять: малу масу та габарити,момент інерції обертових мас; можливість при великих оборотах; зручність монтажу і ремонту.

Цей тип насоса використовують для регулювання витрат і тиску, він є дуже надійним, простим і недорогим.

Виробники

• ТОВ “Торговий дім “Південгідромаш” (м. Бердянськ Запорізької обл.)

• ВАТ “Торговий дім “Насосенергомаш” (м. Суми)

• СМПО (м. Суми)

• Свеський насосний завод (м. Свеса Сумської обл.)

Література

• Михайлов А. К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-00090-7
• Френкель М. И. Поршневые насосы. — М.-Л.: Машгиз, 1960.
• Абдурашитов С. А. Аксиальные насосы. — М.: Недра, 1974.
• Воронецкий А.В. Современные компрессорные станции подкачки(Концепции, проекты, оборудование). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. — 614 с. — ISBN 978-5-903363-09-4

Посилання

http://www.youtube.com/watch?v=8B7qtMBYOTA

http://en.wikipedia.org/wiki/Swashplate_engine

http://en.wikipedia.org/wiki/Axial_piston_pump

http://www.ks-expert.ru/product/porshnevye_kompressory/table/

http://sdelaykompressor.ru/160-klassifikacij_kompressorov_ot_holodilinikov__%C2%A0.html

http://www.elremont.ru/holod/fz_rus/fr_rem80.php