Аксиально-поршневые гидромашины Лекция 5 Аксиально-поршневые гидронасосы гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромашины Лекция 5

Аксиально-поршневые гидронасосы (гидромоторы) являются насосами (моторами) роторно-поршневого типа с аксиальным расположением поршней в цилиндрах, когда продольные оси цилиндров параллельны другу и оси вращения ротора. Рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров. Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводе, что объясняется рядом их преимуществ: небольшие радиальные и габаритные размеры, масса и момент инерции; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта.

Различают аксиально-поршневые насосы двух типов: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров. У насосов с наклонным диском ось приводного вала и ось вращения ротора совпадают, а у насосов с наклонным блоком эти оси расположены под углом друг к другу. На рис. 1 представлен аксиально-поршневый насос с наклонным диском. Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис. 2) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6. Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные

Рисунок 1 - Аксиально-поршневой насос с наклонным диском

Рисунок 2 - Схема аксиально-поршневого гидронасоса (гидромотора) с наклонным диском

аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются - нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно.

Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями – поршни. Насосы, у которых наклонный диск имеет неизменный угол наклона, называются насосы с нерегулируемой подачей. В регулируемых насосах подача может быть изменена путем изменения рабочих ходов поршней 4, которые зависят от угла наклона диска 5. При максимально допустимом угле наклона диска насос обеспечивает максимальную подачу, а при перпендикулярном его расположении относительно оси вращения вала 6, подача насоса становится равной нулю. Для изменения угла наклона диска обычно применяют механические или гидравлические установочные механизмы, которые могут приводиться в действие механическим, электрическим или гидравлическим способом.

Насосы с наклонным блоком цилиндров также выпускаются в регулируемом и нерегулируемом исполнении (рис. 3). Подача аксиально-поршневого насоса (расход гидромотора) с наклонным блоком цилиндров регулируется изменением положения наклонного диска при неизменном положении цилиндрового блока.

Рисунок 4 - Нерегулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным блоком цилиндров

Рисунок 4 - Схема аксиально-поршневого гидронасоса (гидроиотора) с наклонным блоком цилиндров

Аксиально-поршневые насосы с наклонным диском выпускаются на давления рабочих жидкостей до 10 МПа, с гидростатической разгрузкой поршней и с наклонным блоком цилиндров – до 32 -52 МПа. Рабочие объемы достигают значения до 120 см 3, подачи – до 300 л/мин, частоты вращения – до 3600 об/мин, мощности – до 120 к. Вт. Общий КПД составляет 90 -93%, объемный КПД – 95 -98%. Аксиально-поршневые гидромоторы с наклонным блоком цилиндров и с наклонным диском имеют рабочие объемы до 120 см 3, рассчитаны на давления рабочих жидкостей до 36 МПа, частоту вращения, - до 3600 об/мин, крутящие моменты - до 650 Н∙м, мощности - до 60 к. Вт.

Рабочий объем аксиально-поршневой гидромашины составляет где F, D – соответственно площадь и диаметр поршня; z – количество поршней. Теоретическая (идеальная) подача регулируемого аксиально-поршневого насоса где - соответственно текущий и максимальный рабочий объем насоса; - безразмерный параметр регулирования, который составляет:

- для насосов с наклонным блоком цилиндров: где - соответственно текущее и максимальное значение угла наклона ; - для насосов с наклонным диском:

Тогда теоретическую (идеальную) подачу аксиальнопоршневого насоса можно определять: - насоса с наклонным блоком цилиндров где Dд - диаметр окружности, на которой размещены центры шарниров поршневых штоков в приводном диске; - насоса с наклонным диском где Dб - диаметр окружности на торце блока цилиндров, на которой размещены оси цилиндров.

Максимальный угол наклона в каждую сторону от нейтрального положения в аксиально-поршневых насосах с наклонным блоком цилиндров составляет ± 25 о, в насосах с наклонным диском - ± 20 о. От величины угла наклона в значительной мере зависит срок службы аксиально-поршневых гидромашин. При уменьшении этого угла от 25° до 20° срок службы насоса повышается приблизительно в 2 раза.