Поршневой насос принцип работы: Принцип действия поршневых насосов – статья на сайте Albin-pump

alexxlab | 09.03.2019 | 0 | Разное

Содержание

Принцип действия поршневых насосов - статья на сайте Albin-pump


Поршневой насос по своей сути представляет собой объемную гидромашину, в которой вытеснение жидкости производится поршнями, совершающими возвратно-поступательные движения. Такие машины  являются необратимыми, так как имеют  клапанную систему распределения.

Поршневые насосы  могут использоваться в системах водоснабжения, в химической промышленности, в пищевых производствах. На самом деле насосы такого типа – одни из самых древних. Имеются достоверные сведения о том, что в 3 веке до н.э. греческий изобретатель Ктесибий применил для тушения огня конструкцию, схожую с современными поршневыми насосами, которая имела два поршня.

Принцип работы поршневого насоса основан на перемещении поршня в рабочей камере. В первом цикле нижний клапан открывается и через него происходит всасывание жидкости. После перемещения поршня в обратном направлении в камере создается высокое давление, после чего открывается верхний клапан, через который жидкость выталкивается из камеры. Из описания принципа действия такого насоса видно, что главным недостатком является пульсация жидкости, связанная с частотой вращения вала. Для того чтобы сгладить эту пульсацию современные поршневые насосы имеют на одном валу несколько поршней, которые сдвигаются на равные углы друг относительно друга. Передача движения от вала к поршню осуществляется посредством кривошипно-шатунного механизма, который преобразовывает вращение вала в поступательное движение.

Для повышения КПД поршневых насосов применяют систему двухстороннего действия, в которой обе камеры (поршневая и штоковая) имеют системы клапанов для распределения перекачиваемой жидкости. В этом случае не только повышается производительность установки, но и сглаживаются возникающие пульсации.

Еще один вариант нивелирования пульсации поршневого насоса – установка гидроаккумуляторов, которые накапливают энергию в моменты избыточного давления, а затем отдают ее.

Поршневые насосы из-за высокой сложности конструкции относятся к одним из наиболее дорогостоящих, а также требуют регулярного обслуживания из-за быстрого износа уплотнений.

 

Смотрите также:

Полезные статьи

Устройство поршневых насосов и принцип действия

Самыми первыми гидравлическими машинами, преобразующими механическую энергию движения поршня в механическую энергию жидкости и известными еще до нашей эры, были именно поршневые насосы. Претерпевая различные дополнения, принцип их действия не менялся с тех самых пор.

В поршневом насосе, за счет циклического изменения объема, происходит циклическое заполнение цилиндров жидкостью с последующим ее вытеснением.

В качестве простейшего образца работы любого современного поршневого насоса, может служить рабочий цикл простой одноступенчатой гидравлической машины, состоящей из цилиндрической рабочей камеры с двумя отверстиями напорным и всасывающим и совершающего внутри нее возвратно-поступательные движения поршня. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное конструкцией предусматривается кривошипно-шатунный механизм.

Всасывание жидкости в таком устройстве происходит за счет создания в рабочей камере низкого давления во время движения поршня вправо при закрытом нагнетательном клапане, а напор перекачиваемой жидкости открывает всасывающий клапан и рабочая камера полностью заполняется.

Затем при возвратном движении поршня, в цилиндре создается избыточное давление, значительно большее, чем в нагнетательном патрубке. Всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается для подачи, за счет чего и происходит процесс нагнетания или вытеснения жидкости, равной объему рабочей камеры, в напорный коллектор трубопровода.

Полезный объем рабочей камеры это разница между максимальным и минимальным ее объемами, обусловленными положением поршня.

От частоты движения поршня зависит непрерывность поступления рабочей жидкости. Чтобы давление внутри напорного трубопровода было стабильным, обычно используются гидравлические агрегаты двухстороннего действия с несколькими рабочими камерами, точнее, цилиндры в них поделены на две равные части, в каждой из которых имеются оснащенные клапанами всасывающие и напорные патрубки. Такая конструкция позволяет в разных частях иметь разное давление. В то время, как в одной части под действием движения поршня идет процесс всасывания, в другой осуществляется нагнетание и наоборот. Для борьбы с пульсацией применяют воздушные колпачки и гидроаккумуляторы.

К поршневым насосам одинарного действия относятся плунжерный или скольчатый насос, а также диафрагменный насос. Диафрагменный отличается от плунжерного лишь наличием в его рабочей камере специальной активной или пассивной диафрагмы. Активные диафрагмы, передавая усилие на жидкость от штока, находятся под высоким давлением и поэтому из-за своей низкой усталостной прочности применяются в поршневых насосах низкого давления с большим числом качаний. А пассивные диафрагмы лишь отделяют жидкость, передающую энергию от плунжера к перекачиваемой жидкости и поэтому их применяют в насосах с высокими давлениями при малом числе качаний.

Более сложную конструкцию имеют поршневые насосы двойного действия, обеспечивающие более равномерную подачу перекачиваемой жидкости за счет наличия в них двух и более рабочих камер. Каждая камера работает в качестве насоса одинарного действия, а, в так называемых, дифференциальных насосах в правой рабочей камере, используемой как вспомогательная, отсутствуют клапаны, но за счет ее наличия подача жидкости не зависит от движений поршня.

Возможность регулирования напорного давления за счет варьирования частотных диапазонов поршневого хода, малые габариты и взаимозаменяемость узлов деталей являются основными плюсами поршневых насосов.

К недостаткам можно отнести невозможность из-за высокого давления на входе последовательно соединить нескольких поршневых насосов в одну цепь, невозможность перекачивания жидких сред с абразивными частицами, потребность в дополнительной охлаждающей системе и в дополнительном уплотнении между поршнем и стенками цилиндров рабочих камер. А также, в отличие от других объёмных насосов, поршневые насосы не обратимы из-за наличия клапанов, поскольку не могут работать в режиме гидродвигателя.

Поршневые насосы, Насосы высокого давления

Общее описание:

Системы водоструйной резки высокого давления отличаются высоким качеством и динамикой. Все используемые элементы конструкции выбираются на основании многолетнего опыта в применении технологии водоструйной резки и оптимизируются с целью их использования в жестких эксплуатационных условиях окружающей среды.

Управление инструментом осуществляется в декартовой системе координат.

Все необходимые преобразования координат рассчитываются online с помощью ЧПУ.

Все поставляемые нами установки водоструйной резки высокого давления соответствуют исполнению с учетом техники безопасности согласно нормам Европейского Союза.

Приемный бак, разработанный специально для потребностей водоструйной резки, вбирает остаточную энергию абразивной струи, которая остается после разки заготовки, и преобразует ее в теплоту.

Конструкция установки:

Станина установки из сварной, термически обработанной стали сконструирована в виде «мобильного моста (портала)» с неподвижным столом. Мобильный мост передвигается продольно (ось Y), в то время как ось X пересекает ось Y (поперечное передвижение). Ось Z для вертикальных перемещений, управляемая посредством ЧПУ, устанавливается на оси X (мост). Продольные оси (y1 и y2) сконструированы в виде соединения/ сцепления рам. ЧПУ гарантирует высокоточное синхронизированное перемещение продольных осей. Эта настройка обеспечивает более высокие ускорения и контроль прямоугольности вдоль всей длины моста. Конструкция установки обеспечивает удобство доступа. Перемещения осей станка дополняются соответствующими ограждениями и защищены водонепроницаемыми сильфонами, которые предотвращают проникновение воды, тонкой пыли и при случае инородных тел между подвижными элементами.

Автоматический смазочный узел, управляемый посредством ЧПУ, гарантирует очень долгий срок службы и точность приводных и направляющих элементов.

Спецификация установки

Диапазон перемещения:
Ось X: 3 000мм
Ось Y: 9 000мм
Ось Z: 200мм
Скорость подачи: от 0 - 30м/мин
Макс. рабочая область: 3000мм x 9000мм

Стол для резки

Ванна изготовлена из стали и снабжена прокладками из листового материала. Прокладки демонтируются по отдельности, чтобы можно было заменить только детали, изношенные в результате работы струи. Стол для заготовок, находящийся в неподвижном состоянии при обработке, представляет собой значительные преимущества: легкая загрузка и разгрузка заготовок (поскольку рабочая область является полностью свободной и находится в неподвижном состоянии), простое применение систем фиксации и оснасток. Содержащаяся в ванне вода минимизирует шум, производимый струей воды, и обеспечивает приемлемый уровень шума (от 75 до 80 dBA). Уровень воды в ванне регулируется с помощью слива, размещенного со внешней стороны.

Абразивная водяная струя режущей головки

Режущая головка стоит из сопла и режущей трубы, которая фокусирует воду и абразив. Режущая головка установлена на оси Z. В связи с особой концепцией конструкции этой головки отпадает необходимость центрировать водяную струю с помощью фокусирующих сопел. Режущая головка сконструирована таким образом, чтобы ее можно было заменить без использования специальных инструментов. Это служит оптимальной минимизации времени простоя. Далее использование фокусирующих долговечных сопел обеспечивают более долгий срок службы. Пневматический клапан переключения представляет собой клапан типа N/C (нормально закрытый). Режущая головка состоит только из трех быстроизнашивающихся деталей: водяного сопла, смесительной камеры и режущей трубы. Эти детали изготовлены из материалов с высокой износостойкостью для обеспечения самой высокой эффективности при производстве.

Из соображений безопасности режущая головка обычно закрыта. Открытие и закрытие головки управляется посредством ЧПУ.

Защитное устройство

Установка в стандартном исполнении, защищена от вмешательства во время эксплуатации. Это решение обеспечивает соответствие установки нормам техники безопасности.

Устройство подача и дозировки абразива

Установка состоит из основного бака и системы подачи абразива в струю посредством дозатора с электронным управлением для точной регулировки производительности. Датчик контролирует уровень заполнения и подает сигнал, когда заканчивается абразив. Абразив подается посредством сжатого воздуха в дозатор абразива, установленный на оси X. Количество абразива, поступающего в режущую головку, программируется.

Высоконапорный насос
Производительность: 37кВт
Напряжение: 400В/3/50Гц
Макс. рабочее давление: 4 130бар
Минимальное давление: 520бар

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования и программирования

ЧПУ установки

ЧПУ установки содержит следующие компоненты:

  • Панель управления
  • Центральный процессор
  • Управляющая карта с осями

Управление и программирование установки водоструйной резки

Основные функции ЧПУ:

  • Одновременное управление до 4 осями с линейной, круговой и спиральной интерполяцией.
  • Одновременное программирование во время обработки.
  • Перепроверка запрограммированного профиля и инструмента с помощью графической индикации на мониторе.
  • Выравнивание радиуса и длины заготовки.
  • Циклический сдвиг программы резки
  • Автоматическое согласование скоростей посредством рамп ускорения и/ или замедления.
  • Функция отражения
  • Выполнение УП при проходе инструмента без резания- для симуляции выполнения программы резки с целью перепроверки правильности выполнения.
  • Связь посредством последовательного интерфейса для передачи данных между PC и ЧПУ
  • USB интерфейс для ввода и считывания данных программ резки
  • Связь по сети Ethernet обеспечивает соединение между ЧПУ установки и локальной сетью или производством

Радиально-поршневой насос принцип работы и устройство

Конструкция

Радиально-поршневой насос – это роторно-поршневой насос, у которого ось вращения ротора перпендикулярна осям рабочих органов или составляет с ними угол более 45 °.

Вытеснителями в радиально-поршневых насосах являются поршни или плунжеры, линейное перемещение которых, обеспечивается, засечёт эксцентриситета между поверхностями ротора и корпуса, или вала и корпуса.

Если в радиальном насосе установлены плунжеры, то его называют радиально-плунжерным. Если поршни – радиально-поршневым.

Плунжеры или поршни могут быть установлены во вращающемся роторе или находиться вне ротора.  

Принцип работы радиально-плунжерного насоса

Плунжеры размещены в отверстиях, выполненных в роторе. Зазоры между поверхностями плунжеров и ротора минимальны. При этом плунжеры могут легко перемещаться внутри отверстий.

Ротор с плунжерами установлен в корпусе насоса с эксцентриситетом.

При вращении вала, за счёт центробежной силы, плунжеры прижимаются к внутренней поверхности корпуса.

За счёт эксцентриситета, плунжеры совершают линейное перемещение внутри ротора.

В момент увеличения объёма рабочей камеры, полость под плунжером заполняет рабочей жидкостью. При уменьшении объёма рабочей камеры, жидкость вытесняется плунжером в напорную магистраль.

Полости всасывания и нагнетания, в представленном  примере, разделены пластиной.

Принцип работы радиально-поршневого насоса 

Рассмотрим принцип работы реального радиально-поршневого насоса с тремя поршнями.

В корпусе насоса установлен вал, имеющий шейку, выполненную с эксцентриситетом.

На эту шейку опираются полые поршни, которые могут линейно перемещаться во втулках, установленных на сферических опорах.

  1. Прижим поршней поверхности вала обеспечивается пружиной.
  2. Внутри поршней установлен всасывающий обратный клапан.
  3. Внутри сферической опоры – нагнетательный обратный клапан.
  4. При вращении вала, поршни совершают линейное перемещение внутри втулок, изменяя объём рабочей камеры.
  5. В момент увеличения объёма рабочей камеры, за счёт создающегося разряжения, всасывающий клапан открывается, а напорный клапан прижимается к седлу.
  6. В момент уменьшения объема рабочей камеры напорный клапан, за счёт возрастания давления в камере, открывается.

Рабочая жидкость вытесняется в линию нагнетания. Всасывающий клапан на этом этапе закрыт.

Радиально-поршневые насосы позволяют создать и длительно работать на высоком давлении до 700 атмосфер. Их используют в гидравлических системах металлургических прессов, прокатных станов, установок по обработке полимеров, зажимных устройствах станков.

 

Поршневый насос, гидравлический, устройство, принцип работы, ремонт

В поршневых возвратно-поступательных насосах силовое взаимодействие рабочего органа с жидкостью происходит в неподвижных рабочих камерах, которые попеременно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания за счет впускного и выпускного клапанов.

В качестве рабочего органа (вытеснителя) в возвратно-поступательных насосах используются поршень, плунжер или гибкая диафрагма. Поэтому такие насосы подразделяются на поршневые, плунжерные и диафрагменные. Возвратно-поступательные насосы также подразделяются по способу привода на прямодействующие и вальные. Привод прямодействующего насоса осуществляется за счет возвратно-поступательного воздействия непосредственно на вытеснитель. Примером такого насоса является простейший насос с ручным приводом. Вальный насос приводится за счет вращения ведущего вала, которое преобразуется в возвратно-поступательное движение при помощи кулачкового или кривошипно-шатунного механизма.

Поршневой насос конструкция

Рассмотрим устройство и принцип работы поршневого насоса с вальным приводом

на рис. 1, а

приведена конструктивная схема поршневого насоса с кривошипно-шатунным механизмом. Приводной вал 7 через кривошип 6 радиусом ( r ) и шатун 5 приводит в движение поршень 3 площадью ( Sп ) который движется возвратно-поступательно в корпусе (цилиндре) 4. Насос имеет два подпружиненных клапана: впускной 1 и выпускной 2. Рабочей камерой данного насоса является пространство слева от поршня, ограниченное корпусом 4 и крайними положениями поршня 3 оно на рисунке затемнено. При движении поршня 3 вправо жидкость через впускной клапан 1 заполняет рабочую камеру, т. е. обеспечивается всасывание. При движении поршня 3 влево жидкость нагнетается в напорный трубопровод через клапан 2.

   Рассматриваемый насос имеет одну рабочую камеру ( z = 1 ), и за один оборот вала поршень 3 совершает один рабочий ход, т.е. это насос однократного действия (к = 1). Из анализа рис. 1, а следует, что рабочий ход ( L ) поршня 3 равен двум радиусам кривошипа 6. Тогда в соответствии с (рис. 1) рабочий объем насоса равен объему рабочей камеры и может быть вычислен по формуле

WQ = WK = Sп * 2r

Характеристики поршневого насоса

Насосы с поршнем в качестве вытеснителя являются самыми распространенными из возвратно-поступательных насосов. Они могут создавать значительные давления (до 30...40 МПа). Однако выпускаются также насосы, рассчитанные на значительно меньшие давления (до 1... 5 МПа). Скоростные параметры этих насосов (число рабочих циклов в единицу времени) во многом определяются конструкцией клапанов, так как они являются наиболее инерционными элементами. Насосы с подпружиненными клапанами допускают до 100. ..300 рабочих циклов в минуту. Насосы с клапанами специальной конструкции позволяют получить до 300...500 циклов в минуту.

   В поршневых насосах существуют все три вида потерь: объемные, гидравлические и механические потери. Объемные КПД ( η0 ) большинства поршневых насосов составляют 0,85...0,98. Гидравлические КПД ( ηг ), определяемые потерями напора в клапанах, находятся в пределах 0,8...0,9, а механические КПД ( ηм ) – 0,94...0,96. Полный КПД ( ηн ) для большинства поршневых насосов составляет 0,75...0,92. Определяется по формуле

ηн = η м *ηг *η0

    Значительно реже применяются насосы с плунжером в качестве вытеснителя. У этих насосов существенно больше поверхность контакта между корпусом и вытеснителем, что позволяет значительно лучше уплотнить рабочую камеру. Плунжерные насосы обычно изготовляются с высокой точностью, поэтому они являются весьма дорогими, но позволяют получать очень большие давления — до 150...200 МПа. Основной областью использования плунжерных насосов являются системы топливоподачи дизелей.

   На рис. 1, б приведена конструктивная схема такого насоса с кулачковым приводом. Ведущий вал приводит во вращение кулачок 11, который воздействует на плунжер 9, совершающий возвратно-поступательные движения в корпусе (цилиндре) 4, причем движение плунжера влево обеспечивается кулачком 11, а обратный ход — пружиной 10. Данный насос имеет только один клапан — выпускной 2. Отсутствие впускного клапана является особенностью насосов, используемых на дизелях. Их топливные системы обычно имеют вспомогательные насосы, и заполнение рабочей камеры плунжерного насоса обеспечивается через проточку 8 вспомогательным насосом.

   Диафрагменные насосы в отличие от насосов, рассмотренных выше, достаточно просты в изготовлении и поэтому являются дешевыми. На рис. 1, в приведена схема прямодействующего диафрагменного насоса. В корпусе 4 насоса закреплена гибкая диафрагма 12, прикрепленная также к штоку 13. Насос имеет два подпружиненных клапана: впускной 1 и выпускной 2. Рабочей камерой насоса является объем внутри корпуса 4, расположенный слева от диафрагмы 12. Рабочий процесс диафрагменного насоса не отличается от рабочего процесса поршневого насоса.

   Диафрагменные насосы не могут создавать высокое давление, так как оно ограничивается прочностью диафрагмы. Его максимальные значения в большинстве случаев не превышают 0,1... 0,3 МПа. Диафрагменные насосы нашли применение в топливных системах карбюраторных двигателей.

   Очень существенным недостатком возвратно-поступательных насосов с вытеснителем любой конструкции является крайняя неравномерность их подачи Q во времени t. Это вызвано чередованием тактов всасывания и нагнетания. График подачи Q, представленный на рис. 2, а, наглядно демонстрирует эту неравномерность. Для ее снижения используют два способа.

   Первым из этих способов является применение многокамерных насосов. В этом случае нагнетание осуществляется несколькими вытеснителями по очереди или одновременно. На рис. 2, б представлен график подачи трехпоршневого насоса, на котором тонкими линиями показаны подачи отдельных рабочих камер, а толстой — суммарная подача насоса. Конструкции многокамерных насосов весьма разнообразны, но в большинстве случаев это насосы с несколькими рабочими камерами в одном корпусе. При увеличении числа рабочих камер с целью уменьшения неравномерности подачи предпочтение следует отдавать насосам с нечетным числом камер.

   Вторым способом снижения неравномерности подачи жидкости является установка в гидролинию на выходе насосов гидравлических аккумуляторов. На рис. 2, в приведена схема насоса с гидравлическим аккумулятором, который представляет собой замкнутую емкость, разделенную гибкой диафрагмой на две полости. При ходе нагнетания часть подаваемой насосом жидкости заполняет нижнюю полость гидроаккумулятора, а газ (воздух) в верхней полости сжимается. При ходе всасывания давление в трубопроводе снижается и жидкость из гидроаккумулятора вытесняется сжатым газом. График подачи Q во времени t такого устройства приведен на рис. 2, а. Следует отметить, что вместо термина гидроаккумулятор в литературе используется также термин воздушный колпак.

Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.

Если вы хотите сказать спасибо автору, просто нажмите кнопку: 

2. Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.

Гидравлические насосы предназначены для преобразования механический энергии (крутящий момент, частоту вращения)  в гидравлическую (подача, давление). Существует большое разнообразие типов и конструкций гидравлических насосов, но всех их объединяет единый принцип действия – вытеснение жидкости. Насосы использующие принцип вытеснения называются объемными. Во время работы внутри насоса образуются изолированные камеры, в которых рабочая жидкость перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Поскольку между полостями всасывания и нагнетания не существует прямого соединения, объемные насосы очень хорошо приспособлены для работы в условиях высокого давления в гидросистеме.

Основными параметрами гидронасосов являются:

• Рабочий объем (удельная подача) [см3/об] – это объем жидкости вытесняемый насосом за 1 оборот вала.

• Максимальное рабочее давлени [МПа, bar]

• Максимальная частота вращения [об/мин]

Классификация объемных насосов по типу вытесняющего элемента показана на Схеме 1.


Схема 1.

При выборе типа насоса для гидросистемы необходимо учитывать ряд факторов свойственных определенным типам насосов и особенности разрабатываемой гидросистемы. Основными критериями выбора насоса являются:

  • Диапазон рабочих давлений
  • Интервал частот вращения
  • Диапазон значений вязкости рабочей жидкости
  • Габаритные размеры
  • Доступность конструкции для обслуживания
  • Стоимость

Далее будут рассмотрены различные типы насосов с описанием их конструктивных преимуществ и недостатков.

1.Поршневые Насосы

1.1 Ручные насосы

Простейшим насосом использующим принцип вытеснения жидкости является ручной насос. Данный вид насосов используется в современной технике для обеспечения гидравлической энергией  исполнительных гидродвигателей (в основном линейного перемещения) вспомогательных механизмов. Вторым, часто встречающимся, назначением ручных насосов в гидросистемах является использование его как аварийного источника гидравлической энергии.Давления развиваемые этими насосами лежат в диапазоне до 50МПа, но чаще всего данные насосы используют на давлениях не более 10-15МПа. Рабочий объем до 70 см3. Рабочий объем для ручного насоса это суммарный объем жидкости вытесняемый им за прямой и обратный ход рукоятки. Обычно насосы с малым рабочим объемом способны достигать больших величин рабочего давления, это связано с ограничением силы прикладываемой к рычагу пользователем.

Принцип действия ручного насоса одностороннего действия изображен на рис.1. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО2 происходит всасывание жидкости из бака, клапан КО1 при этом закрыт. При ходе поршня вниз происходит вытеснение жидкости через клапан КО1 в напорный трубопровод, клапан КО2 – закрыт.

На рис. 2 показан  ручной насос двустороннего действия. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО4 происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости внапорный трубопровод через клапан КО1. Клапана КО2 и КО3 при этом закрыты. При ходе поршня вниз через обратный клапан КО2происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости в напорный трубопровод через клапан КО3. Клапана КО1 и КО4 при этом закрыты.

Внешний вид ручного насоса показан на рис. 3.


Рис. 1


Рис. 2


Рис. 3

Достоинства и недостатки:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • высокая надежность.
  • отсутствие приводного двигателя.

Недостатки

  • Низкая производительность

1.2Радиально-поршневые насосы

Радиально-поршневые насосы это разновидность роторно-поршневыхгидромашин. Эти насосы применяются для гидросистем с высоким давлением (свыше 40МПа). Эти насосы способны длительно создавать давления до 100МПа.Отличительной особенностью насосов данного типа является их тихоходность, частота вращения насосов данного типакак правило не превышает 1500-2000 об/мин. Частоты вращения до 3000 об/мин можно встретить только для насосов рабочим объемом не более 2-3 см3/об.

Радиально-поршневые насосы бывают двух типов:

  • С эксцентричным ротором
  • С эксцентричным валом

Радиально-поршневой насос с эксцентричным ротором изображен на рис. 4. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в роторе насоса. Ось вращения ротора и ось неподвижного статора смещены на величину эксцентриситета e. При вращении ротора поршни совершают поступательное движение. Величина хода составит 2e. Насос данной конструкции имеет золотниковое распределение. При вращении цилиндры поочередно соединяются с полостями слива и нагнетания разделенными перегородкой золотника, расположенного в центре.


Рис.4

Радиально-поршневой насос с эксцентричным валом изображен на рис. 5. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в статоре насоса. Ось вращения вала и ось неподвижного статора совпадают, но на валу имеется кулачок, который смещен на величину е относительно центра вращения вала. При вращении вала, кулачок заставляет поршни совершать поступательное движение. Величина хода составит 2e.  Насос данной конструкции имеет клапанное распределение.  При вращении вала поршни выдвигаясь из цилиндров наполняются жидкостью через клапана всасывания. Нагнетание жидкости происходит через клапана нагнетания  при вхождении поршней в цилиндры.

Данная конструкция редко используется как насосная и намного чаще используется в гидромоторах, о которых будет рассказано в одной из следующих статей.


Рис.5

Рабочий объем гидромашин данного типа можно рассчитать по формуле:


где       z – число поршней

dп – диаметр поршня

е – эксцентриситет

Радиально поршневые насосы могут иметь конструкцию с переменным рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета е.

Из двух описанных конструкций большее распостранение получили радиально-поршневые насосы с эксцентричным валом. Это явилось следствием более простой конструкции. Фотографии радиально-поршневых насосов с эксцентричным валом представлены на рис. 6.


Рис. 6(а)


Рис. 6(б)

Достоинства и недостатки насосов радиально-поршневого:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • высокая надежность.
  • Работа на давлениях до 100МПа.
  • Относительно малый осевой размер.

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Малые частоты вращения вала
  • Больший вес конструкции по отношению к аксиально-поршневым машинам.

1.3Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис. 7.


Рис. 7

Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).

Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа:

  • Снаклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)
  • С наклоннымдиском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)

На рис. 8 показана конструктивная схема аксиально поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю  который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.8) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.


Рис.8

Утечки из цилиндров во время нагнетания скапливаются в корпусе насоса. Чтобы не допустить роста давления в корпусе, на насосах данной конструкции имеется линия дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса.

На рис.9 показана конструкция насоса с наклонным диском.


Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение.  Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров.

Рабочий объем аксиально-поршневых насосов можно рассчитать из следующего выражения:


где       z – число поршней

dп – диаметр поршня

Dц– диаметр расположения цилиндров

γ – угол наклона диска(блока)

Для насосов конструкций рис. 8,9возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).

Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существует четыре основных способа такой синхронизации:

  • Синхронизация одинарным (силовым) карданом
  • Синхронизация двойным (несиловым) карданом
  • Синхронизация шатунами поршней (бескарданная схема)
  • Синхронизация коническим зубчатым зацеплением.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком представлен на рис. 10. В данной конструкции синхронизация вращения вала и блока цилиндров осуществлена посредством конической зубчатой передачи.

Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском  представлен на рис. 11.



Рис. 11

Рассмотрим еще одну довольно распространённую конструкцию  насоса с наклонным диском. Это конструкция аксиально-плунжерного насоса с неподвижным блоком, клапанным распределением и приводом плунжеровкулачкового типа (вращающейся наклонной шайбой). По ГОСТ  17398-72 этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый. Схема такого насоса показана на рис. 12.


Рис. 12

Эта конструкция имеет принципиальные отличия от конструкции изображенной на рис. 9. Насос на рис. 12 в отличие от предыдущей конструкции на рис. 9 имеет неподвижный блок цилиндров, совмещенный с корпусом, наклонный диск объединенный с валом и клапанное распределение рабочей жидкости. Ход плунжера определяется вращением наклонного диска. Система распределения работает следующим образом: выдвигаясь из цилиндра поршень создает в камере разряжение и через клапан всасывания камера наполняется жидкостью из полости корпуса, объединенной со всасыванием. При вхождении в цилиндр клапан всасывания находится в закрытом состоянии, происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочей камеры через клапан нагнетания в линию нагнетания.

Некоторые конструкции аксиально-кулачковых насосов могут работать на давлениях до 70МПа.

Примечательным является факт отсутствия в данной конструкции линии дренажа так как всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. При этом в корпусе насоса абсолютное давления ниже атмосферного. По этой причине в данной конструкции повышенные требования предъявляются к уплотнению вала, при выходе из строя которого насос подсасывает воздух и подает гидросистему смесь воздуха и рабочей жидкости. Такой «воздушный коктейль» приводит к вибрациям в гидросистеме и выходу из строя ее элементов, включая насос.

Рабочий объем рассчитывается по той-же зависимости что и для описанных выше конструкций аксиально-поршневых насосов. Следует отметить что насос данной конструкции не имеет исполнения с регулируемым рабочим объемом.

Фотография насоса сконструктивным вырезом показана на рис. 13.


Достоинства и недостатки насосов аксиально-поршневого типа:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Работа на давлениях до 70МПа.
  • Высокий КПД.
  • Частоты вращения до 4000 об/мин
  • Высокая удельная мощность.

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Высокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

2. Шестеренные насосы

Шестеренные насосы относятся к типу роторныхгидромашин.  Рабочими элементами (вытеснителями) являются две вращающиеся шестерни. Различают два основных типа таких насосов:

  • Насосы внешнего зацепления
  • Насосы внутреннего зацепления.

Частным случаем шестеренных насосов с внутренним зацеплением являются героторные насосы.

Шестеренные насосы широко распространены в гидросистемах с невысокими (до 20 МПа) давлениями.  Они широко применяются в сельскохозяйственной, дорожной технике, мобильной гидравлике, системах смазки. Используются для обеспечения гидравлической энергией гидроприводов вспомогательных механизмов в сложных гидросистемах. Столь широкое распространение шестеренные насосы получили за простоту конструкции, компактность и малый вес. Платой за простоту конструкции стало довольно низкое значение КПД (не более 0,85), низкое рабочее давление, и небольшой ресурс (особенно на давлениях ≈20МПа). Шестеренные насосы могут работать на частотах вращения до 5000об/мин.

Существуют образцы шестеренных насосов на давления до 30МПа однако ресурс таких насосов на порядок ниже.

2.1Шестеренные насосы внешнего зацепления

Основными элементами шестеренных насосов внешнего зацепления являются шестерни. При вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах зубьев переносится из линии всасывания в линию нагнетания (рис.14).   Поверхности зубьев А1 и А2 вытесняют при вращении шестерен больше жидкости чем может поместиться в пространстве освобождаемом  зацепляющимися зубьями B1 и B2. Разность объемов, высвобождаемых двумя парами зубьев вытесняется в линию нагнетания. В месте зацепления шестерен при работе насоса образуются области «запертого» объема, что вызывает пульсации давления в линии нагнетания.

Рабочий объем шестеренного насоса можно определить из зависимости:


Где     m – модуль зубьев

z – число зубьев

b – ширина зуба

h – высота зуба

Шестерни насосов внешнего зацепления в большинстве конструкций имеют прямой зуб, однако встречаются конструкции таких насосов с косым и шевронным зубом. Преимущество применения косого зуба состоит в меньшем уровне пульсаций за счет того что в месте зацепления «запертые» объемы не образуются. Недостатком конструкций с косым зубом является возникающая осевая сила, для восприятия которой нужно включать в конструкцию упорные подшипники. Этот недостаток отсутствует в насосах с шевронным зубом, где осевая сила компенсируется формой зуба. У насосов с шевронным зубом также малый уровень пульсаций.


Рис. 14

Конструктивный разрез шестеренного насоса с внешним зацеплением показан на рис. 15.


Рис. 15

Достоинства и недостатки шестеренных насосов внешнего зацепления:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Частоты вращения до 5000 об/мин
  • Низкая стоимость

Недостатки

  • Высокая пульсация давления
  • Низкий КПД
  • Сравнительно низкие давления

2. 2   Шестеренные насосы внутреннего зацепления

Отличительной особенностью шестеренных насосов внутреннего зацепления является меньший уровень пульсаций и как следствие малый уровень шума. В связи с этим они находят широкое в стационарных машинах и механизмах, а так-же на мобильной технике работающей в закрытых помещениях.

Принцип работы шестеренного насоса с внутренним зацеплением  состоит, как и у насосов внешнего зацепления, в переносе жидкости во впадинах шестерен от линии всасывания в линию нагнетания. В зоне всасывания при вращении шестерен объем камеры, образованной зубьями шестерен и серпообразным разделителем, увеличивается(см. рис. 16). При этом происходит наполнение рабочей камеры жидкостью из линии всасывания. В зоне нагнетания происходит процесс вытеснения рабочей жидкости в линию нагнетания, т.к. объем камеры в этой зоне при вращении шестерен уменьшается.


Рабочий объем шестеренного насоса с внутренним можно определить из зависимости:


Где     m – модуль зубьев

z – число зубьев внутренней шестерни

b – ширина зуба

h – высота зуба

Конструктивный разрез шестеренного насоса с внутренним зацеплением показан на рис. 17.


Рис.17

Достоинства и недостатки шестеренных насосов внутреннего зацепления:

Достоинства

  • простота конструкции.
  • Частоты вращения до 4000 об/мин
  • Низкий уровень шума
  • Низкая стоимость

Недостатки

  • Низкий КПД
  • Сравнительно низкие давления

2.3 Героторные насосы.

Героторные насосы это разновидность шестеренных насосов с внутренним зацеплением. Отличие от классической конструкции шестеренного насоса с внутренним зацеплением состоит в отсутствии серпообразного разделителя. Разделение полостей всасывания и нагнетания реализовано за счет применения специального профиля. Его форма такова что в зоне где должен находиться серпообразный разделитель обеспечен постоянный контакт шестерен. (рис.18). Принцип работы насоса данной конструкции точно такой же как и шестеренного насоса с внутренним зацеплением.Героторные насосы обычно используют при невысоких давлениях (до 15МПа) и подачах до 120 л/мин. При этом частоты вращения составляют не более 1500 об/мин.

Изображение героторногопоказано насосана рис. 19.


Рис.18

Рабочий объем героторного насоса можно определить из выражения:


Где     Аmin,Аmin – минимальная и максимальная площадь межзубьевой камеры

z – число зубьев внутренней шестерни

b – ширина зуба

\

Рис.19

Достоинства и недостатки героторных насосов:

Достоинства

  • Простота конструкции
  • Низкий уровень шума

Недостатки

  • Невысокий КПД
  • Высокая по сравнению с шестеренными насосами стоимость

2.4 Роторно-винтовые насосы.

Еще одной разновидностью шестеренного насоса можно считать винтовые насосы. Их рабочие элементы можно представить как косозубые шестерни с количеством зубьев равному числу заходов винтовой нарезки. Главным преимуществом этих насосов является равномерность подачи и как следствие низкий уровень шума. Достоинством насоса также является его способность перекачивать жидкости с твердыми включениями. Давление развиваемое насосом может составлять до 20МПа. Частоты вращения до 1500 об/мин.

Ввиду сложности изготовления данного типа насосов, они не получили широкого распространения и применяются лишь в специфических гидросистемах. Существуют двух (рис. 20) и трехвинтовые (рис. 21) конструкции насосов.



Достоинства и недостаткироторно-винтовых насосов:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций

Недостатки

  • Невысокий КПД
  • Высокая стоимость

3.  Пластинчатые насосы.

Пластинчатые гидронасосы это гидромашины в которых роль вытеснителя рабочей жидкости выполняют радиально расположенные пластины, которые совершают возвратно-поступательные движения при вращении ротора. В российской литературе пластины часто называют – шиберами, а насосы – шиберными.

Различают пластинчатые гидронасосы однократного действия и двойного действия. У насосов однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двойного действия - два раза.

Пластинчатые насосы имеют низкий уровень шума и хорошую равномерность подачи. Также эти насосы имеют сравнительно большие рабочие объемы при небольших габаритах. Пластинчатые гидронасосы могут работать на давлениях до 21МПа при частотах вращения до 1500 об/мин.

3.1 Насос однократного действия

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор насоса приходит во вращение (см. рис. 22). Под действием центробежной силы пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. При прохождении пластин через область всасывания, объем рабочих камер между ними увеличивается и происходит всасывание рабочей жидкости.При прохождении пластин через область нагнетания, объем рабочих камер между ними уменьшается и происходит вытеснение рабочей жидкости в линию нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания в полость под ними подводится давление из линии нагнетания. В некоторых случаях дополнительный прижим пластин организуется за счет установки пружин под пластины.

Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия рассчитывается как:


Где     e – эксцентриситет

b – ширина пластины

Насосы однократного действия конструктивно могут иметь исполнения с регулируемым рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета e.


Рис. 22

Достоинства и недостаткипластинчатых насосов однократного действия:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций
  • Возможность регулировки рабочего объема
  • Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
  • Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.

Недостатки

  • Большие нагрузки на подшипники ротора.
  • Сложность уплотнения торцов пластин
  • Низкая ремонтопригодность
  • Сравнительно невысокие давления (до 7МПа)

3.2 Насос двойного действия

Принцип действия насоса двойного действия полностью аналогичен принципу работы насоса однократного действия (рис. 23). Отличием является наличие двух зон всасывания и двух зон нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания, также как и насосов однократного действия, подводится давление нагнетания.


Рис. 23

Рабочий объем пластинчатого насоса двойного действия рассчитывается как:


Где     b – ширина пластины

Изображение внутреннего устройства пластинчатого насоса двойного действия показано на рис. 24.


Рис. 24

Достоинства и недостаткипластинчатых насосов двойного действия:

Достоинства

  • Низкий уровень шума
  • Низкий уровень пульсаций
  • Возможность регулировки рабочего объема
  • Уравновешенность радиальных нагрузок в роторе.
  • Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
  • Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.
  • Большие по сравнению пластинчатыми насосами однократного действия давления (до 21МПа)

Недостатки

  • Низкая ремонтопригодность
  • Сложность уплотнения торцов пластин

4. Рекомендации по выбору насоса для гидросистемы.

Выбор типа и насоса нужно осуществлять исходя из условий работы гидросистемы, ее назначения и требований к параметрам потребного потока рабочей жидкости.

Основными параметрами при выборе типа насоса являются:

  • Уровень действующих давлений рабочей жидкости;
  • Класс чистоты рабочей жидкости;
  • Диапазон вязкостей рабочей жидкости;
  • Экономическое обоснование применения.

При выборе насоса для гидросистемы следует учитывать большое количество определяющих факторов. Основными критериями с которых необходимо начать выбор насоса являются необходимая подача Qи давлениеp. Также в начале процедуры подбора необходимо четкое представление о типе приводного двигателя. В зависимости от предназначения и базирования механизма приводимого в действие гидросистемой приводной двигатель может быть электрическим или двигателем внутреннего сгорания. При выборе мощности приводного двигателя следует определить необходимую для гидросистемы гидравлическую мощность, которую можно приблизительно определить по зависимости (1).


где     Q – подача насоса [л/мин]

p – давление в гидросистеме [МПа]

ɳ - КПД насоса (шестеренного и пластинчатого ɳ=0,85, для роторно-поршневого ɳ=0,9)

После определения мощностивыбирается тип гидронасоса исходя из характеристик свойственных для каждого из типов насосов и рабочего давления. Необходимый рабочий объем гидронасоса определяется как:


где     Q – необходимая подача насоса [л/мин]

n – частота вращения двигателя [об/мин]

Определив необходимый рабочий объем насоса,выбираем по каталогу насос выбранного типа с наиболее близким значением рабочего объема. После чего взяв из каталога реальные значения q0и ɳ, рассчитываем реальное значение подачи насосаQ:


и проверяем насос на совместимость с выбранным двигателем по мощности (см. выражение (1)).

При необходимости наличия регулируемой подачи насоса, помимо установки регулируемого насоса, можно применить насос постоянного рабочего объема при этом подачу регулировать оборотами приводного двигателя. Данный способ регулирования может быть осуществлен в ограниченных характеристиками двигателя пределах.

Для ступенчатой регулировки скорости гидродвигателя в гидросистеме можно применять два насоса илимногосекционные насосы, фактически представляющие собой несколько насосовконструктивно выполненных одним блоком. Для регулировки скорости в этом случае необходимо подключать или отключать секции насоса изменяя тем самым суммарную подачу насоса. Способы коммутации секций будут описаны в статьях 7 и 8.

5. Причины отказа насосов.

При эксплуатации насоса следует обращать внимание на условия его работы. Наиболее часто неисправность насоса бывает вызвана:

  • Попаданием посторонних частиц (грязи)
  • Масляным голоданием
  • Работой на водно-масляной эмульсии
  • Работой на воздушно-масляной смеси
  • Работой с перегрузкой по давлению
  • Превышением допустимых оборотов
  • Превышение давления в корпусе
  • Перегревом рабочей жидкости

6. Заключение.

Данная статья написана в помощь специалистам осуществляющим ремонт, обслуживание и эксплуатацию гидросистем станочного оборудования и мобильных машин. Ознакомившись с вышенаписанным материалом, читатель получает базовые сведения о самых распространённых типах гидравлических насосов, их преимуществах и недостатках. Также в материале имеется простейший алгоритм определения мощности насоса и подбора приводного двигателя.

Следует отметить что практически все описанные конструктивные типы насосов могут использоваться в качестве гидромоторов, но об этом в следующей статье…

Все типы насосов описанные в данной статье можно приобрести в компании RGC гидроагрегаты.Возможна поставка гидрооборудования и запасных частей под заказ. Также в нашей компании можно получить консультации по гидрооборудованию.

Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!

С Уважением,

Начальник конструкторского отдела

Лебедев М.К.

Тел.: 8(800) 550-42-20 


Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы

Поршневой жидкостный насос является одним из первых представителей насосов. Механическое вытеснение жидкости является одним из первых принципов перекачивания жидкости.

Отличительной особенностью поршневых насосов от других объемных гидромашин является необратимость их действия на воду. Другими словами такие насосы не могут работать в качестве гидроприводов.

Содержание статьи

В настоящее время конструкция поршневого насоса претерпела множество улучшений и современный вариант имеет прочный корпус и обладает широкими возможностями для взаимодействия.

Принцип работы поршневого насоса

Работа поршневого жидкостного насоса основана на принципе вытеснения. Основными рабочими органами такого оборудования являются: цилиндр и поршень. Поршень перемещается в цилиндре совершая возвратно-поступательное движение.

Работа поршневого насоса в общем случае выглядит следующим образом

В цилиндре (позиция 8) перемещается поршень (позиция 7), жестко соединенный со штоком (позиция 9), являющимся исполнительной частью приводного кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня “вправо” полезный объем цилиндра, т.е. объем, заполняющийся жидкостью, увеличивается, вследствие чего давление в нем уменьшается.

Всасывающий клапан (позиция 4) при этом поднимается, жидкость под действием внешнего давления на ее поверхности, чаще всего атмосферного, входит в цилиндр через сосун (позиция 1), открытый обратный клапан (позиция 2) и всасывающую трубу(позиция 3).

При ходе поршня “влево” жидкость, ранее вошедшая в цилиндр, выталкивается движущимся поршнем. Давление в цилиндре насоса при этом повышается. Всасывающий клапан (позиция 4) закрывается, а нагнетательный клапан(позиция 5) поднимается и жидкость из цилиндра поступает в нагнетательный трубопровод (позиция 6). Подача жидкости в нагнетательный трубопровод происходит вследствие вытеснения из цилиндра движущимся поршнем предварительно засосанной жидкости.

Плунжерные насосы высокого давления

Плунжерный насос - это разновидность насосов вытеснения. Отличием плунжерного насоса является рабочий орган - плунжер. Его задачей является перемещение вдоль оси цилиндра. Перемещаются плунжеры за счет электропривода, раскручивающего коленвал.

Всасывание жидкости в цилиндр насоса происходит при движении плунжера вверх. При этом всасывающий клапан К1 поднимается и жидкость под действием внешнего давления входит в цилиндр насоса. При возвратном движении плунжера вниз клапан К1 прижимается к своему гнезду, закрывая его, а нагнетательный клапан К2 открывается, пропуская вытесняемую из цилиндра жидкость в нагнетательный трубопровод.

Плунжер 1 насоса в работе соприкасается только с элементами сальника 2, уплотняющими плунжер в цилиндре. При этом тщательность уплотнения достигается сжимаемой сальниковым стаканом набивкой, уменьшающей трение и износ соприкасающихся поверхностей. Благодаря этому цилиндр плунжерного насоса не изнашивается, а служит только емкостью, заполняемой и опорожняемой в зависимости от направления движения плунжера.

Классификация поршневых насосов

Теперь, когда Вы знаете особенность этих двух типов оборудования, предлагаем выделить их основную классификацию:

По видам действия:
  поршневой насос простого действия – рабочая одна сторона поршня;
  поршневой насос двойного действия – обе стороны поршня рабочие;

По типам расположения цилиндров:
  горизонтальный;
  вертикальный.

По видам приводов:
  приводной – работает от двигателя, соединенного с насосом через шатун;
  прямого действия – смонтирован на общем штоке с паровой машиной.

Устройство поршневого насоса

В основу устройства поршневых насосов входит полый металлический цилиндр, в котором протекают все рабочие процессы.

Поршневой насос для воды в общем случае состоит из:
1. клапанов
2. поршня, перемещающегося в цилиндре
3. шатунного механизма
4. кривошипа

Назначение клапанов состоит в том, чтобы впускать воду, при этом препятствуя её движению назад. В роли клапанов в зависимости от конструкции может выступать шарик или мембрана.

Гидравлические поршневые насосы в качестве уплотняющего элемента в обратном клапане используют шарик, изготовленный из стекла, пластика или металла.

В мембранно поршневой насос в качестве клапана устанавливается резиновая пластина (мембрана), закрепленная с одной стороны.

Перемещение поршня в цилиндре достигается благодаря вращению кривошипа, закрепленного на одном валу с электродвигателем.

В устройство поршневого насоса современного типа входит несколько клапанов, штоки которых закреплены на одном кривошипе. Вращаясь в подшипниках такие регулируемые насосы поршневого типа способны обеспечить стабильную подачу.

Плунжерные насосы высокого давления способны работать с водной средой и любыми жидкостями, наподобие воды, которые отличаются низкой вязкостью и не могут вступать в реакцию с металлическими деталями оборудования. Прибор работает, как дозатор. Плунжерный насос может быть ручной или автоматический. При этом дозировочный насос осуществляет перекачку жидкости за счёт высокого давления.

В отличие от поршневого особенностью плунжерного насоса является отсутствие внутреннего уплотнения поршня. Это приводит к широкому использованию их в области высоких давлений.

При этом плунжерный насос высокого давления обладает рядом преимуществ:
   насос довольно прост в монтаже
  управлять плунжерным насосом высокого давления не составляет большого труда
  предусмотрена система смазки, позволяющая легко к ней добраться
  есть возможность отрегулировать плунжерный насос высокого давления на выход нужного рабочего давления

Кроме того конструктивно выделяются аксиально и радиально поршневые типы насосов.

Отличие поршня от плунжера

По конструкции рабочего органа, вытесняющего жидкость из цилиндра, поршневые насосы бывают с дисковым поршнем и плунжерные.

Поршень насоса (на рисунке слева) имеет вид диска, уплотнение которого в цилиндре осуществляется с помощью специальных пружинящих разрезных металлических(а чаще всего чугунных) колец. Тщательное уплотнение дискового поршняв цилиндре может быть осуществлено также с помощью резиновых или кожанных манжет.

В отличии от поршня, плунжер (на рисунке справа) - это пустотелый цилиндр, длина которого намного больше диаметра. Он перемещается в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками рабочего цилиндра. Плунжеры изготавливаются в виде стержня(штока).

Рабочие характеристики

Подача поршневого насоса

Подачей насоса называется объемное количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Это определение относится ко всем насосам независимо от типов их конструкций.

Подача поршневого насоса Q выражается произведением вытесненного за один ход объема V на число рабочих ходов за единицу времени.

Объем V=f*S, где f – площадь поршня, а S – его ход.

Подача

Q = f*(S*i/60), где i – число ходов в минуту.

S*i/60 = Vср – средняя скорость движения поршня с учетом перемещения только при рабочем ходе.

Таким образом Q = f*Vср

Если рассматривать характеристику насоса, то подача поршневого насоса циклически изменяется во времени, график подачи жидкости в напорный трубопровод для насоса одностороннего действия имеет прерывистый характер.

В целях выравнивания графика подачи применяют поршневые насосы двойного действия.

Подача плунжерного насоса

Подача плунжерного насоса тройного действия равна утроенной подаче насоса одинарного действия.

Q = 3*f*(S*i/60)

Трехплунжерный насос создает в сравнении с поршневыми насосами равномерную подачу жидкости в систему нагнетания и, как правило, не нуждается в установке специальных устройств для выравнивания графика подачи.

Это свойство является существенным достоинством данного типа насосов.

Мощность и КПД

Мощность и КПД поршневого и плунжерного насоса это основные характеристики, говорящие о качестве работы оборудования. КПД – коэффициент полезного действия – говорит о потерях в насосе и складывается из двух величин.

Гидравлический КПД – это потери мощности на гидравлические сопротивление:

Механический КПД – показывает механические потери в оборудовании, такие как трение и т.д.

Полезная мощность поршневого насоса:

N = Q · ρ · g · H,
где Q - подача насоса;
ρ – плотность воды;
Н - полная высота подъема жидкости.

Поршневой воздушный насос

Поршневой воздушный насос, всасывающий газ или воздух при давлении ниже атмосферного и выталкивающие их в атмосферу, называются вакуум-насосом.

В пищевой промышленности вакуум-насосы применяются главным образом, для отсасывания несконденсировавшихся паров и газов в выпарных станциях, варочных станциях заводов и фабрик, оборудованных вакуум-аппаратами, а также для создания вакуума в секциях вакуум-фильтров. Чаще применяются вакуум-насосы низкого вакуума, которые создают у своего всасывающего патрубка вакуум до 92-95% от атмосферного давления.

По принципу действия поршневой воздушный насос является компрессором, всасывающим газ при пониженном давлении, сжимающим его, а затем нагнетающим этот газ. Хотя практически давление давление нагнетания не намного превышает атмосферное, степень сжатия в поршневом воздушном насосе значительно больше, чем в обычном компрессоре.

При такой степени сжатия объемный КПД выходит небольшим – около 35%. Для повышения объемного КПД используют технические методы выравнивания давления на всасывании и нагнетании насоса, таким образом достигается высокий объемный КПД.

Преимущества и недостатки поршеного и плунжерного насоса

Огромным преимуществом насоса является его надежность и высокая ремонтопригодность. Эти два параметра вытекают не только из принципа работы, но и из конструкции насоса - насос изготавливается из высокопрочных материалов. Насос способен работать со средами у которых высокие требования к условиям пуска. Огромные преимуществом этого типа насосов, в отличии от циркуляционных насосов, является наличие возможности “сухого” всасывания, которым может похвастаться не каждый насос.

Из недостатков следует отметить низкую производительность. В настоящее время на рынке существуют модели, где этот показатель находится на приемлемом уровне, но у таких насосов отмечаются повышенные требования к параметрам эксплуатации, что выливается в высокую стоимость насоса.

Область применения

В насосах вытеснения величина напора принципиально не ограничена. Повышение же подачи может быть достигнуто лишь увеличением конструктивных размеров и числа рабочих ходов (числа оборотов).

В поршневых и плунжерных насосах, вследствие цикличности движения тела вытеснения поток жидкости является неустановившимся, и повышение скорости потока, а следовательно, и подачи за счет увеличения числа оборотов ограниченно явлениями инерции.

Эксплуатация плунжерных насосов целесообразна в случае, когда необходимо высокое давление при относительно малых подачах.

В прессовых установках и химической промышленности строятся насосы с напором в 1000 атмосфер и более. Специализированные поршневые насосы допускается использовать при работе с агрессивными средами, взрывоопасными смесями и некоторыми видами топлива. Но область применения этого типа насосов не ограничивается только промышленной сферой. Эти насосы применяют так же для обеспечения чистой водой в бытовых нуждах.

Хотя поршневой жидкостный насос не рассчитан на большие объемы циркуляции, но отличается высокой надежностью и при своевременном техническом уходе способен проработать очень длительный срок.

Поршневой насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Поршневые насосы занимают отдельную нишу на рынке, они удовлетворяют требования как частных пользователей, так и потребности крупных производств. Потребность же насосов этого типа в бытовых нуждах обусловлена как простотой их конструкции и нетребовательностью содержания, так и высоким эксплуатационным ресурсом техники этого типа.

Вместе со статьей "Поршневой и плунжерный насос: устройство и принцип работы" читают:

Как работает гидравлический поршневой насос

Гидравлические поршневые насосы являются неотъемлемой частью оборудования, используемого для управления потоком жидкости, от производства энергии до обезвоживания паводков. Существует несколько типов поршневых насосов, каждый из которых может использоваться для различных целей.

Когда вы управляете заводом, вам необходимо убедиться, что оборудование с поршневым насосом, которое вы контролируете, постоянно работает. Без него работа легко остановится. Поэтому для руководителей предприятий жизненно важно понимать основы поршневых насосов и принцип работы гидравлического поршневого насоса.Читайте дальше, чтобы узнать больше о поршневых насосах и их работе:

Что такое поршневой насос?

Гидравлический поршневой насос - это тип поршневого поршневого насоса прямого вытеснения, который создает высокое давление для облегчения потока жидкости, такой как вода. Он приводится в действие гидравлическим приводным механизмом, который помогает перемещать жидкость по камере цилиндрической формы. Эти поршневые насосы имеют уплотнение по внешнему диаметру с насадкой для поршневого штока. Они работают, создавая давление, распределяя энергию в перекачиваемой жидкости.Это действие приводит к образованию цилиндра с жидкостью под давлением.

Поршневые насосы

идеальны, когда в приложении требуются более высокие скорости потока жидкости и низкое давление, что позволяет откачивать жидкость с высокой скоростью с небольшими усилиями. Поршневые насосы также полезны для мытья поверхностей благодаря своей способности создавать высокое давление; они могут создавать до 10 000 фунтов перепада давления на квадратный дюйм. Однако на рынке представлено множество поршневых насосов, и каждая версия работает по-своему.

Типы поршневых насосов

Поршневые насосы

не созданы равными, и каждый из них лучше всего подходит для различных ситуаций. Некоторые из них больше подходят для нужд низкого давления, в то время как другие должны применяться для нужд высокого давления, чтобы поток жидкости давал желаемые результаты. Таким образом, очень важно понимать, как работает каждый из них. Вот некоторые из наиболее распространенных типов:

Осевой

Осевые насосы относятся к гребным насосам из-за их гребной конструкции. Эти насосы толкают поток жидкости по спирали вдоль оси.Аксиально-поршневые насосы имеют множество применений, включая заворачивание торпедных винтов или использование для реактивных двигателей. Они могут работать при температурах до 248 градусов по Фаренгейту и состоят из насосов других типов, включая насосы с изогнутой осью и рядные аксиально-поршневые насосы. Эти насосы идеальны для производства больших потоков жидкости и необходимы при обезвоживании паводков.

Рядный

Последовательные аксиально-поршневые насосы

представляют собой высокоэффективные поршневые насосы. Эти типы аксиально-поршневых насосов идеально подходят для управления большими потоками жидкости, что делает их пригодными для повышения давления воды.Этот тип насоса работает так же, как насос с изогнутой осью, но с меньшей вращательной способностью. Тем не менее, его способность создавать достаточное давление делает его высоконадежным аксиально-поршневым насосом, применимым в самых разных областях применения.

Изогнутая ось

Гидравлический поршневой насос этого типа обладает большей гибкостью, чем линейный аксиально-поршневой насос, поскольку он может изгибаться на 20 градусов больше, чем линейный насос при 40 градусах. Его конструкция также позволяет ему вращаться с большей скоростью, чем линейные поршневые насосы.Эти насосы работают, изгибая блок цилиндров вокруг своей оси, что приводит к его повороту на угол.

Радиальный

Радиально-поршневые насосы распределяют энергию по жидкостным системам, выталкивая поток жидкости наружу. Радиально-поршневые насосы способны создавать высокое давление, что делает их высоконадежными и эффективными гидравлическими поршневыми насосами. Эти насосы используются в различных областях, включая стендовые испытания, оборудование и производство энергии.

Плунжер

Плунжерный насос - это поршневой поршневой насос цилиндрической формы.Этот насос вырабатывает энергию, которая помогает проталкивать жидкость за счет возвратно-поступательного движения плунжера. Хотя эти типы поршневых насосов могут стоить больше, чем другие типы, они очень прочные и надежные. Это означает, что вы можете рассчитывать на то, что плунжерные насосы прослужат долгое время без поломок. Это преимущество также объясняет, почему плунжерные насосы являются одними из наиболее распространенных типов гидравлических поршневых насосов, используемых сегодня. Плунжеры также полезны, когда вам нужно удовлетворить требования к высокому давлению и малой производительности.Эти насосы имеют множество применений - от обратного осмоса до мойки под давлением.

Последние мысли

Важно знать, как работает гидравлический поршневой насос, чтобы вы могли определить, когда он работает или работает неправильно. Независимо от того, нужна ли вам возможность остановить наводнение или иметь подходящие устройства для производства воды с помощью обратного осмоса, вам нужны насосы, которые находятся в идеальном рабочем состоянии. Понимание того, как работают эти устройства, поможет сделать эту оценку возможной.Но более того, также важно понимать, как отремонтировать насос в случае его поломки.

Если вам нужна помощь с оборудованием, проконсультируйтесь со специалистом, который предоставит необходимое оборудование и может предложить свои знания по ремонту гидравлических систем, например Western Hydrostatics. Используя гидравлический ремонт, вы можете убедиться, что ваши поршневые насосы работают на полную мощность.

Источники

https://www.britannica.com/technology/pump#ref17055
https://www.weshyd.com /
http://www.hydraulicspneumatics.com/blog/hydraulic-motor-face-bent-axis-vs-axial-piston
https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/163923 /06-tackett.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://www.ndsu.edu/pubweb/~kkatti/pumps.pdf
https://www.hunker.com/13417720/the-advantages-disadvantages- поршневой насос
http://nptel.ac.in/courses/112103174/module5/lec3/4.html

Работа, типы, преимущества и недостатки

Поршневой насос отличается прочностью и простотой в использовании.Эти насосы выполнены с камерой, поршнем и парой устройств управления. Эти насосы работают, стекая вниз в камеру, тем самым уменьшая количество среды в ручном насосе. Когда давление воздуха превышает давление пружины открывающего клапана, восстановленная среда может проходить через открытый выпускной клапан. Когда поршень отводится назад, он освобождает впускной клапан и закрывает выпускной клапан, таким образом, всасывание может использоваться для втягивания дополнительной среды для сжатия. В этой статье рассматривается обзор поршневых насосов, рабочих, типов и т. Д.

Что такое поршневой насос?

Поршневой насос можно определить как поршневой насос прямого вытеснения. Эти насосы используют поршень, диафрагму или плунжер для перемещения жидкостей. Эти насосы используют обратные клапаны в качестве входных и выходных клапанов. Обычный поршневой насос - это роторный насос, в котором для работы поршня используется колесо или вращающийся вал.

Вращающийся компонент может быть соединен с валом из его центра, и этот вал может быть соединен с поршнем. Когда вращающийся компонент вращается, он перемещает вал, а также поршень вниз, чтобы тянуть его назад.

Работа поршневого насоса

Работа поршневого насоса аналогична насосам PD. Потому что они работают с помощью силы откачивающего механизма для увеличения объема жидкости. Эти насосы могут использовать энергию от источников питания.

Поршневой насос

Эти насосы включают более одного поршня с набором устройств управления. Дуплексный насос включает в себя два поршня, а также два регулирующих устройства. Точно так же тройной насос включает в себя три поршня, а также три регулирующих устройства.Очень важно проверить управляющие устройства с обеих сторон, чтобы убедиться, что поток жидкости с обеих сторон течет или нет.

Эти насосы представляют собой насосы одинарного или двойного действия. Насосы двойного действия включают два набора управляющих устройств и жидкость на обоих концах. Это позволяет насосу завершить цикл откачки, протекая из одного направления в другое. Когда поршень движется в одном направлении, он будет выпускаться в другом. Этому насосу требуются версии с одиночным действием для потока в обоих направлениях для завершения цикла.


Типы поршневых насосов

Эти насосы подразделяются на различные типы, а именно подъемный насос, нагнетательный насос, осевой насос и радиально-поршневой насос. От этих насосов подъемные и силовые насосы могут работать вручную, в противном случае с помощью двигателя.

Типы поршневых насосов

Подъемно-поршневой насос

В этом типе насоса поршень выше хода может втягивать жидкость с помощью устройства управления, которое называется клапаном, в нижнюю часть цилиндра.

На нижнем такте жидкость проходит через управляющие устройства, расположенные в поршне, в верхнюю часть цилиндра.После этого при ходе вверх жидкость может выходить из верхней части цилиндра через носик.

Силовой насос

В насосах этого типа поршневые насосы с восходящим ходом могут втягивать жидкость через впускной клапан в цилиндр (трубку). Помимо хода вниз уровень жидкости может быть сброшен через выпускной клапан в выпускную трубу.

Аксиально-поршневой насос

Это насос прямого вытеснения, имеющий несколько поршней в круглом массиве блока труб.Этот блок может быть приведен в действие, чтобы повернуть его ось симметрии с важным валом, который связан с насосными поршнями. Эти насосы могут использоваться как автомобильный компрессор кондиционера, отдельный насос или как гидравлический двигатель.

Радиально-поршневой насос

Этот насос представляет собой один из видов гидравлических насосов, и рабочие поршни расширяются в радиальной дорожке симметрично в области приводного вала с несоответствием в направлении аксиально-поршневого насоса.

Технические характеристики

Основными характеристиками при выборе этих насосов являются, в основном, скорость потока, напор насоса, ход объема, давление, выходной диаметр, номинальная мощность, мощность в лошадиных силах и, наконец, рабочая температура.

Материалы

Материалы, из которых изготовлен поршневой насос, в основном зависят от области применения насоса. Материалы корпуса и цилиндра должны иметь достаточную прочность, а также выдерживать условия окружающей среды. Материалы, контактирующие с перекачиваемой средой, должны быть устойчивы к ржавчине, вызванной жидкостью. Некоторые типы материалов, используемых в этом насосе, обсуждаются ниже.

  • Чугун обладает высокой прочностью на разрыв, прочностью и устойчивостью к царапинам, эквивалентными высоким номинальным усилиям.
  • Пластиковые материалы дешевы и обладают широкой устойчивостью к ржавчине и химическому воздействию.
  • Сплавы из нержавеющей стали и стали обеспечивают защиту от ржавчины и химикатов, а также обладают превосходной прочностью на разрыв по сравнению с пластиками, что эквивалентно более высоким номинальным значениям давления.
  • Другие типы материалов, используемых в конструкции насоса, в основном включают алюминий, латунь, бронзу, керамику и никелевый сплав.

Преимущества

Преимущества поршневого насоса в основном заключаются в следующем.

  • Диапазон давления широк
  • Силой можно управлять без изменения расхода.
  • Скорость потока и изменения давления имеют небольшой результат.
  • Опытный в перемещении вязких жидкостей, шламов, а также абразивов с хорошей конструкцией устройства управления.

Недостатки

К недостаткам поршневого насоса в основном относятся следующие.

  • Расходы на техническое обслуживание и эксплуатация обычно высоки, громоздки и тяжелы
  • Они работают только с меньшими расходами
  • Поток пульсирует

Таким образом, речь идет о поршневых насосах, которые также используются как гидравлические насосы для привода тяжелых машин как маленькие машины.Применение поршневых насосов в основном включает перекачку краски, кондитерских изделий, шоколада и т. Д. Размер этих труб увеличился для использования в промышленности. Все типы поршневых насосов, как радиальные, так и осевые, также используются в передовых промышленных приложениях, которые включают многочисленные поршни, расположенные внутри круглого блока цилиндров. Вот вам вопрос, из чего состоит поршневой насос?

Принцип работы, классификация и области применения

Поршневой насос находит широкое применение благодаря надежности и высокой эффективности.Гидравлические насосы, технологии обработки, бурение и т. Д. - вот лишь некоторые из областей применения поршневых насосов. Его можно настроить для любого типа жидкости и иметь линейную характеристику. Поршневые насосы используются для перекачки жидкостей или сжатых газов. Он относится к одному типу гидравлических насосов с надежной и эффективной производительностью. В этой статье обсуждается обзор поршневого насоса и его работы.

Что такое поршневой насос?

Определение: Его можно определить как машину, которая используется для перемещения жидкостей или сжатых газов из одной точки в другую.Это поршневой насос прямого вытеснения, в котором уплотнение высокого давления совершает возвратно-поступательное движение с поршнем. Эти насосы используются там, где требуется постоянное высокое давление, например, в системах водного орошения. На рисунке 1 подробно показаны детали поршневого насоса. Принцип работы объясняется в следующем разделе.

Поршневой насос

Конструкция

Как показано на рисунке выше, поршневой насос состоит из разных частей. Каждая часть объяснена вкратце.

  • Впуск - Это часть насоса, на которую подается ввод.Это может быть жидкость или газ под высоким давлением и т. Д.
  • Портовая пластина - Она действует как разделяющая среда между входным портом и выходным портом. Сжатый газ или жидкость выводятся через эту среду.
  • Нагнетание - Это формирует выходную мощность насоса.
  • Вращающийся цилиндр: Это динамическая часть насоса, в которой поршни вставляются в соответствующие гнезда. При вращении ствола поршни вращаются и вытесняют жидкость или сжатый газ.
  • Поршень - Это самая важная часть насоса. Они являются промежуточным звеном между невращающейся наклонной шайбой и стволом. Поршни имеют пружинную систему, так что они меняют свой размер при вращении ствола.
  • Невращающаяся наклонная шайба - Это интерфейс для внешней системы и поршней. Поршни меняют свою форму, сжимаются, когда они опускаются под действием силы, создаваемой наклонной шайбой. Аппарат автомата перекоса не вращается.Он закреплен на валу.
  • Вал- Вал соединен с вращающимся цилиндром и наклонной шайбой. На валу размещена вся сборка.

Принцип работы поршневого насоса

Принцип работы поясняется в пунктах ниже-

  • На рисунке показан поршень переменного смещения с осевым потоком
  • Выходное отверстие и входное отверстие используются для впуска и выпуска рабочей жидкости или газа . Они помещены в железный корпус.

Рабочий поршневой насос

Приводной вал соединен с наклонной шайбой и вращающимся цилиндром. Автомат перекоса регулируется в зависимости от положения ствола и поршней. Как показано на рисунке, у нас есть два цвета для впускного и выпускного порта. Когда ствол вращается, поршень, который помещается вверх дном и прижимается внутрь, и аналогично поршень, который находится внизу, нажимается снаружи. Имеется наклон в положении автомата перекоса. То же положение меняется на обратное для следующего цикла работы, так что положение поршня полностью образует цикл.Это помогает перемещать газ или жидкости из одного места в другое, то есть из входного порта в выходной порт.

Поршни вращаются вместе со стволом в соответствии с положением автомата перекоса. Поршни размещены внутри цилиндрического блока. Движение поршней вызывает разницу в давлении, которая вызывает всасывание поступающей жидкости или сжатых газов. Наклон в вертикальном положении автомата перекоса составляет от 10 до 15 градусов. По этой причине его называют поршневым с осевым потоком и регулируемым рабочим объемом.

Движение поршня называется возвратно-поступательным движением. Непрерывное движение, т.е. всасывание и нагнетание поршнями, вызывает смещение жидкости или сжатого газа. Когда угол уменьшается, всасывание уменьшается, а при увеличении угла - больше. По этой причине он называется поршневым с регулируемым рабочим объемом. Переменное смещение зависит от угла наклонной шайбы.

Типы поршневых насосов

Различные типы поршневых насосов:

Классификация поршневых насосов

  • Подъемно-поршневой насос - В этом типе насоса поршень вытесняет сжатый газ или жидкость с помощью устройства управления, называемого клапаном. .Клапан расположен непосредственно под впускным отверстием, как показано на рисунке
  • .
  • Force Piston Pump - Название силы дано на основе рабочего поршня. Поршень может перемещать жидкость вверх с силой или открытием клапана, и аналогичным образом перемещать жидкость или сжатые газы вниз.
  • Аксиально-поршневой насос - название «аксиальный» дано в зависимости от направления выпуска жидкости или сжатого газа. В этом случае он параллелен оси поршня, поэтому и было дано название осевой.
  • Радиально-поршневой насос - В этом поршневом насосе поток жидкости выполнен радиальным, т.е.е. он течет наружу из поршня.

Технические характеристики

Как и любая другая машина, этот насос имеет свои собственные характеристики. Различные параметры, которые должны быть указаны для насоса, включают рабочую температуру, напор насоса, скорость потока, номинальную мощность, текущие характеристики, мощность в лошадиных силах, рабочий ход, давление и т. Д.

Применение поршневого насоса

Благодаря своей прочности он имеет универсальные приложения. Некоторые из них упоминаются как: очистка под высоким давлением, водная гидравлика, масляная гидравлика, технологические процессы, закачка воды, резка воды, услуги бурения, промышленные, коммерческие, гидравлические испытания под давлением и т. Д.

Преимущества и недостатки

Преимущества поршневых насосов указаны как

  • Рабочую силу в поршневом насосе можно регулировать без изменения скорости потока
  • Производительность насоса не зависит от скорости потока и давление жидкости или сжатого газа
  • В этом насосе, по сравнению с вакуумным насосом, диапазон давления широк.

К недостаткам поршневого насоса относятся:

  • Поршневой насос из-за своей сборки тяжелый и громоздкий.
  • Они способны обрабатывать только меньшие количества цветков
  • Поток пульсирующий

Часто задаваемые вопросы

1. Что означает поршень?

Это диск или цилиндрическая конструкция, которая помещается внутри трубы или металлического цилиндра. Поршень может перемещаться вверх и вниз в зависимости от движения жидкости или сжатого газа.

2. Что такое гидравлический поршневой насос?

Гидравлический поршневой насос - это насос, в котором рабочим топливом является сжатый газ.Благодаря своей универсальности он имеет ряд применений.

3. Какие два типа бывают поршневые насосы?

Они подразделяются на осевые и радиальные. Еще одна категория - поднятый поршень и нагнетательный поршень

4. Какой гидравлический насос самый эффективный?

Они относятся к категории самых эффективных гидравлических насосов.

5. Поршень перестает двигаться?

Нет, технически говоря, для двигателя или насоса в рабочем состоянии поршень никогда не останавливается.Он движется вверх и вниз в зависимости от движения жидкости или сжатого газа.

Отсюда мы рассмотрели принципиальную схему, принцип действия и классификацию поршневых насосов. Это одна из классификаций гидравлических насосов, которые считаются наиболее эффективными. Эти гидравлические насосы являются одними из наиболее предпочтительных гидравлических насосов из-за их надежности и меньшего количества обслуживания. У них есть преимущества осевого и радиального потока, широкий диапазон давления. Он имеет легкость управления потоком, поскольку управление не зависит от напора и скорости потока.Вот вам вопрос, какой может быть максимальный наклон автомата перекоса от его оси?

Руководство по выбору поршневых и плунжерных насосов

Поршневые насосы и плунжерные насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения, в которых для перемещения среды через цилиндрическую камеру используется плунжер или поршень. Их также называют насосами для обслуживания скважин, насосами высокого давления или насосами с высокой вязкостью, потому что они могут обеспечивать высокое давление насоса и могут работать как с вязкими, так и с твердыми средами.

Преимущества

Недостатки

  • Широкий диапазон давления - позволяет достичь очень высокого давления
  • Высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
  • Давление можно регулировать, не влияя на скорость потока.
  • Обычно тяжелые и громоздкие
  • Изменения давления и расхода мало влияют на производительность.
  • Обычно работает только с более низкими расходами
  • Способен перемещать вязкие жидкости, шламы и абразивные материалы при правильной конструкции клапана.

Операция

Поршневые насосы и плунжерные насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения, то есть они используют сужающиеся и расширяющиеся полости для перемещения жидкостей. В частности, это возвратно-поступательные насосы, полости которых расширяются и сжимаются при возвратно-поступательном движении (назад и вперед; вверх и вниз), а не круговом (вращательном) движении.Для получения дополнительной информации об этой категории насосов посетите страницу Руководства по выбору поршневых насосов на сайте Engineering360.

Плунжерный насос простого действия. Кредит изображения: Animatedsoftware.com

Поршневые насосы и плунжерные насосы используют механизм (обычно вращательный) для создания возвратно-поступательного движения вдоль оси, которое затем создает давление в цилиндре или рабочем цилиндре, заставляя газ или жидкость проходить через насос.Давление в камере приводит в действие клапаны как на всасывании, так и на нагнетании.

Плунжерный насос двойного действия. Изображение предоставлено: поршневой насос. Org

.

Проект

Поршневые насосы и плунжерные насосы различаются по конструкции в зависимости от типа, действия насоса и количества цилиндров.

Типы

Существует много типов поршневых насосов и конструкций плунжерных насосов, но все они используют по крайней мере один поршень, движущийся в замкнутом цилиндре.Конкретные типы конструкций включают аксиальные и радиально-поршневые насосы.

Аксиально-поршневые насосы содержат несколько поршней, прикрепленных к цилиндрическому блоку, которые движутся в том же направлении, что и центральная линия блока (в осевом направлении). Большая часть схем управления давлением и потоком может быть включена внутрь, что обеспечивает надежную работу и простую конструкцию соответствующей гидравлической системы.

Кредит изображения: Dynex Hydraulics

Вот видео-визуализация аксиально-поршневого насоса в сборе:

Автор видео: InsaneHydraulics / CC BY-SA 4.0

Радиальные поршневые насосы содержат поршни, расположенные как спицы колеса вокруг цилиндрического блока. Приводной вал вращает этот цилиндрический блок, который толкает или смещает поршни, вызывая сжатие и расширение. Эксцентриситет между корпусом поршня и осевыми линиями блока цилиндров определяет ход поршня. Эти насосы обладают низким уровнем шума, очень высокими нагрузками на самых низких скоростях и высоким КПД.

Кредит изображения: Hydrowatt

Действие насоса

Действие насоса определяет, в каких направлениях движется поршень / плунжер для всасывания и нагнетания жидкости.Схема иллюстрирует.

Изображение предоставлено: Engineers Edge.

  • Насосы одностороннего действия имеют по одному клапану на каждом конце, где всасывание и нагнетание происходят в противоположных направлениях.

  • В насосах двойного действия на каждом конце используются два клапана, обеспечивающие всасывание и нагнетание в обоих направлениях.

Количество цилиндров

Количество цилиндров насоса - это количество цилиндров насоса.Увеличение количества цилиндров насоса увеличивает производительность насоса.

  • Насосы Simplex имеют один цилиндр.

  • Насосы Duplex имеют два цилиндра.

  • Насосы Multiplex имеют более двух цилиндров.

Технические характеристики

Основными характеристиками, которые следует учитывать при выборе насосов, являются расход, рабочий объем, напор насоса, давление, мощность в лошадиных силах, номинальная мощность, диаметр на выходе и рабочая температура.Эти характеристики подробно описаны на странице GlobalSpec Pump Flow.

Материалы

Материал (материалы) насоса следует выбирать в зависимости от типа применения. Материалы основания (корпуса) и корпуса (цилиндра) должны быть достаточно прочными, а также выдерживать условия окружающей среды. Материалы, контактирующие с перекачиваемой средой (плунжер, нагнетательные и всасывающие клапаны), должны быть устойчивы к любой коррозии, вызываемой жидкостью.Некоторые используемые материалы перечислены ниже.

Чугун обеспечивает высокую прочность на растяжение, долговечность и стойкость к истиранию, соответствующие высоким номинальным давлениям.

Пластмассы недороги и обладают высокой устойчивостью к коррозии и химическому воздействию.


Сталь и сплавы нержавеющей стали обеспечивают защиту от химической коррозии и ржавчины и имеют более высокий предел прочности на разрыв, чем пластмассы, что соответствует более высоким номинальным давлениям.

Прочие материалы, используемые в конструкции насоса, включают:

Для получения дополнительной информации о материалах и других характеристиках насоса посетите страницу GlobalSpec «Характеристики насоса».

Список литературы

Edgeroamer.com - Принципы гидравлики: поршневые насосы

Engineers Edge - Плунжерный насос

Изображение кредита:

Гидравлические насосы


Прочтите информацию о поршневых и плунжерных насосах, предоставленную пользователями Поршневые насосы

| Инженеры Edge

Связанные ресурсы: насосы

Поршневые насосы

Применение и работа насоса

Что такое поршневой насос?

Поршневой насос - это тип поршневого насоса, который перемещает и нагнетает жидкость с помощью одного или нескольких поршней, совершающих возвратно-поступательное движение; он обычно приводится в движение электродвигателем через коленчатый вал и шатун.

Хотя существует много типов, все поршневые насосы имеют по крайней мере один поршень, движущийся в закрытом цилиндре. Поршень обычно имеет одно или несколько уплотнительных колец на своей периферии, которые уплотняют цилиндр при движении поршня. Поршень втягивает жидкость в цилиндр и выталкивает ее под давлением, поскольку объем в цилиндре постепенно увеличивается, а затем уменьшается по мере того, как поршень совершает возвратно-поступательное движение.

Поршневые насосы могут работать в следующих диапазонах:
Расход от 5 до 700 галлонов в минуту
Полный напор (давление) от 50 до 5000 фунтов на кв. Дюйм
Мощность от 1 до 500 л.с.

Как они работают?

Как и большинство поршневых насосов прямого вытеснения, они работают, используя силу насосного механизма для расширения и сжатия внутреннего подвижного объема жидкости.Поршневые насосы могут потреблять энергию от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания или другого источника энергии, хотя менее совершенные поршневые насосы могут приводиться в действие рукой, ветром или проточной водой. Обычно вращательное движение приводит в движение поршень.

Поршневые насосы могут иметь более одного поршня и комплект обратных клапанов. Дуплексный насос имеет два поршня и два набора обратных клапанов, триплекс - три и так далее. Важно проверять клапаны с обеих сторон насосной камеры, чтобы гарантировать, что жидкость течет в правильном направлении.

Поршневые насосы также могут быть одностороннего или двустороннего действия. Насосы двойного действия включают в себя два набора обратных клапанов и жидкость с обеих сторон поршня. Это позволяет поршню завершить полный цикл откачки, двигаясь в одном направлении от другого; поскольку поршень набирает с одной стороны, он истощает с другой. Версии одинарного действия требуют, чтобы поршень двигался в обоих направлениях для завершения полного цикла перекачки.

Где они используются?

Поршневые насосы

используются в качестве гидравлических насосов для питания тяжелой техники, но они также могут использоваться в небольших машинах, таких как краскораспылители.Этот тип насоса может быть увеличен для использования в нефтедобыче и других промышленных целях. Варианты этого типа насоса также используются в высокотехнологичных и передовых промышленных приложениях в виде осевых и радиальных насосов, которые состоят из нескольких поршней, расположенных в круглом блоке цилиндров.

Предоставлено сотрудниками PumpScout.

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Engineering Essentials: основы гидравлических насосов

Загрузите эту статью в формате.Формат PDF

Когда гидравлический насос работает, он выполняет две функции. Во-первых, его механическое действие создает вакуум на входе насоса, который позволяет атмосферному давлению вытеснять жидкость из резервуара во входную линию к насосу. Во-вторых, его механическое действие подает эту жидкость к выпускному отверстию насоса и заставляет ее поступать в гидравлическую систему.

Насос создает движение или поток жидкости: он не создает давления . Он создает поток, необходимый для развития давления, которое является функцией сопротивления потоку жидкости в системе.Например, давление жидкости на выходе насоса составляет ноль для насоса, не подключенного к системе (нагрузки). Далее, для насоса, подающего в систему, давление поднимется только до уровня, необходимого для преодоления сопротивления нагрузки.

Классификация насосов

Все насосы могут быть классифицированы как поршневые или непогруженные. Большинство насосов, используемых в гидравлических системах, являются объемными.

Насос непрямого действия обеспечивает непрерывный поток.Однако, поскольку он не обеспечивает надежного внутреннего уплотнения от проскальзывания, его выходная мощность значительно меняется при изменении давления. Центробежные и пропеллерные насосы являются примерами поршневых насосов непрямого действия.

Если выходной порт поршневого насоса непрямого действия был заблокирован, давление повысилось бы, а выходная мощность упала бы до нуля. Хотя насосный элемент продолжит движение, поток остановится из-за проскальзывания внутри насоса.

В поршневом насосе проскальзывание пренебрежимо мало по сравнению с объемным выходным потоком насоса.Если выходное отверстие было закупорено, давление мгновенно увеличилось бы до такой степени, что насосный элемент или его корпус откажутся (возможно, взорвутся, если приводной вал не сломается первым), или первичный двигатель насоса остановится.

Принцип прямого вытеснения

Насос прямого вытеснения - это насос, который вытесняет (подает) одинаковое количество жидкости за каждый цикл вращения насосного элемента. Постоянная подача во время каждого цикла возможна из-за посадки с малыми допусками между насосным элементом и корпусом насоса.То есть количество жидкости, которая проходит мимо насосного элемента в поршневом насосе прямого вытеснения, является минимальным и пренебрежимо малым по сравнению с теоретически максимально возможной подачей. Подача за цикл остается почти постоянной, независимо от изменений давления, против которого работает насос. Учтите, что если проскальзывание жидкости является значительным, насос не работает должным образом и его необходимо отремонтировать или заменить.

Насосы прямого вытеснения могут быть как фиксированного, так и переменного рабочего объема.Производительность насоса постоянного рабочего объема остается постоянной в течение каждого цикла откачки и при заданной скорости насоса. Производительность насоса с регулируемым рабочим объемом может быть изменена путем изменения геометрии камеры смещения.

Другие названия для описания этих насосов: гидростатический для поршневого насоса и гидродинамический для поршневого насоса. Гидростатический означает, что насос преобразует механическую энергию в гидравлическую при сравнительно небольшом количестве и скорости жидкости.В гидродинамическом насосе скорость и движение жидкости велики; выходное давление фактически зависит от скорости, с которой жидкость течет.

Поршневые насосы


Рисунок 1. Поршневой насос.

Принцип прямого вытеснения хорошо проиллюстрирован на примере поршневого насоса, самого простого поршневого насоса, рис. 1. По мере того, как поршень выдвигается, частичный вакуум, создаваемый в камере насоса, вытягивает жидкость из резервуара через впускной обратный клапан. в камеру.Частичный вакуум помогает прочно удерживать выпускной обратный клапан. Объем жидкости, втянутой в камеру, известен из-за геометрии корпуса насоса, в данном примере цилиндра.

Когда поршень втягивается, впускной обратный клапан возвращается в исходное положение, закрывая клапан, и сила поршня смещает выпускной обратный клапан, выталкивая жидкость из насоса в систему. Во время каждого цикла возвратно-поступательного движения из насоса вытесняется одинаковое количество жидкости.

Все поршневые насосы прямого вытеснения подают одинаковый объем жидкости в каждом цикле (независимо от того, являются они возвратно-поступательными или вращающимися).Это физическая характеристика насоса, не зависящая от скорости движения. Однако чем быстрее работает насос, тем больше от общего объема жидкости он доставит.

Роторные насосы

В насосе роторного типа вращательное движение переносит жидкость от входа насоса к выходу насоса. Ротационные насосы обычно классифицируются по типу элемента, передающего жидкость, так что мы говорим о шестеренчатых, лопастных, лопастных или поршневых ротационных насосах.


Рисунок 2.Насос с цилиндрической шестерней.

Насосы с внешним зацеплением можно разделить на типы с внешним зацеплением и внутренним зацеплением. Типичный шестеренчатый насос с внешним зацеплением показан на рисунке 2. Эти насосы поставляются с прямозубой, косозубой или шевронной шестерней. Прямозубые цилиндрические зубчатые колеса легче всего нарезать, и они наиболее широко используются. Цилиндрические и елочные шестерни работают тише, но стоят дороже.

Шестеренчатый насос создает поток, перемещая жидкость между зубьями двух зацепляющихся шестерен. Одна шестерня приводится в движение приводным валом и вращает промежуточную шестерню.Камеры, образованные между соседними зубьями шестерни, закрыты корпусом насоса и боковыми пластинами (также называемыми износостойкими или нажимными пластинами).

На входе в насос создается частичный вакуум, поскольку зубья шестерни не зацепляются. Жидкость втекает, заполняя пространство и разносится по внешней стороне шестерен. Когда зубья снова зацепляются на выпускном конце, жидкость вытесняется.

Объемный КПД шестеренчатых насосов достигает 93% при оптимальных условиях. Рабочие зазоры между поверхностями шестерен, гребнями зубьев шестерен и корпусом создают практически постоянные потери в любом перекачиваемом объеме при фиксированном давлении.Это означает, что объемный КПД при низких скоростях и расходах низок, поэтому шестеренчатые насосы должны работать с максимальной номинальной скоростью.

Хотя потери через рабочие зазоры или «проскальзывание» увеличиваются с увеличением давления, эти потери почти постоянны при изменении скорости и мощности. Для одного насоса потери увеличиваются примерно на 1,5 галлона в минуту от нуля до 2000 фунтов на квадратный дюйм независимо от скорости. Изменение скольжения с изменением давления мало влияет на производительность при работе с более высокими скоростями и выходами.Насосы с внешним зацеплением сравнительно невосприимчивы к загрязнениям в масле, что увеличивает скорость износа и снижает эффективность, но внезапное заклинивание и выход из строя маловероятны.


Рисунок 3. Лопастной насос.

Лопастной насос - это роторный насос с внешним зацеплением, рис. 3. Он отличается от обычного насоса с внешним зацеплением способом привода «шестерен». В шестеренчатом насосе одна шестерня приводит в движение другую; в кулачковом насосе оба кулачка приводятся в действие через соответствующие приводные шестерни вне камеры корпуса насоса.

Винтовой насос представляет собой осевой шестеренчатый насос, работающий аналогично ротационному винтовому компрессору. Винтовые насосы трех типов: одновинтовые, двухвинтовые и трехвинтовые. В одновинтовом насосе спиральный ротор эксцентрично вращается во внутреннем статоре. Двухвинтовой насос состоит из двух параллельно зацепляющихся роторов, вращающихся в корпусе, обработанном с жесткими допусками. Трехвинтовой насос состоит из ротора центрального привода с двумя зацепленными холостыми роторами; роторы вращаются внутри корпуса, обработанного с жесткими допусками.

Поток через винтовой насос осевой и в направлении силового ротора. Входная гидравлическая жидкость, окружающая роторы, задерживается при вращении роторов. Эта жидкость равномерно выталкивается при вращении роторов вдоль оси и вытесняется с другого конца.

Жидкость, подаваемая винтовым насосом, не вращается, а движется линейно. Роторы работают как бесконечные поршни, которые непрерывно движутся вперед. Пульсации нет даже на большой скорости. Отсутствие пульсаций и отсутствие контакта металл-металл обеспечивает очень тихую работу.

Более крупные насосы используются в качестве насосов предварительного заполнения большого объема низкого давления на больших прессах. Другие применения включают гидравлические системы на подводных лодках и другие применения, где необходимо контролировать шум.


Рисунок 4. Насосы шестеренные - героторные и серповидные.

Насосы с внутренним зацеплением , рис. 4, имеют внутреннюю шестерню и внешнюю шестерню. Поскольку у этих насосов на внутреннем зубчатом колесе на один или два зубца меньше, чем на внешнем, относительные скорости внутреннего и внешнего зубчатых колес в этих конструкциях низкие.Например, если количество зубьев на внутренней и внешней шестернях составляет 10 и 11 соответственно, внутренняя шестерня будет совершать 11 оборотов, а внешняя - 10. Эта низкая относительная скорость означает низкий уровень износа. Эти насосы представляют собой небольшие компактные агрегаты.

серповидное уплотнение внутренняя шестерня насос состоит из внутренней и внешней шестерни, разделенных серповидным уплотнением. Две шестерни вращаются в одном направлении, причем внутренняя шестерня вращается быстрее, чем внешняя. Гидравлическое масло всасывается в насос в точке, где зубья шестерни начинают разъединяться, и направляется к выпускному отверстию в пространстве между серпом и зубцами обоих разрывов.Точка контакта зубьев шестерни образует уплотнение, так же как и небольшой зазор на вершине полумесяца. Хотя в прошлом этот насос обычно использовался для малых выходов, с давлением ниже 1000 фунтов на квадратный дюйм, недавно стала доступна двухступенчатая модель на 4000 фунтов на квадратный дюйм.

Геротор с внутренней шестерней насос состоит из пары шестерен, которые всегда находятся в скользящем контакте. Внутренняя шестерня имеет на один зуб больше, чем героторная шестерня. Обе шестерни вращаются в одном направлении. Масло втягивается в камеру, где зубцы разделяются, и выбрасывается, когда зубцы снова начинают зацепляться.Уплотнение обеспечивается скользящим контактом.

Как правило, шестеренчатый насос с внутренним зацеплением с уплотнением под давлением зубчатого гребня имеет более высокий объемный КПД на низких скоростях, чем серповидный насос. Объемный и общий КПД этих насосов находится в том же общем диапазоне, что и насосы с внешним зацеплением. Однако их чувствительность к грязи несколько выше.


Рисунок 5. Базовый (неуравновешенный) лопастной насос.

В лопастных насосах несколько лопаток скользят в пазах ротора, который вращается в корпусе или кольце.Корпус может быть эксцентричным по отношению к центру ротора или его форма может быть овальной, Рис. 5. В некоторых конструкциях центробежная сила удерживает лопатки в контакте с корпусом, в то время как лопатки с силой входят в пазы и выходят из них. эксцентриситет корпуса. В одном лопастном насосе легкие пружины прижимают лопатки к корпусу; в насосе другой конструкции находящиеся под давлением штифты толкают лопатки наружу.

Во время вращения, когда пространство или камера, окруженная лопатками, ротором и корпусом, увеличивается, создается вакуум, и атмосферное давление нагнетает масло в это пространство, которое является входной стороной насоса.По мере уменьшения замкнутого пространства или объема жидкость вытесняется через выпускные отверстия.


Рисунок 6. Уравновешивающий пластинчатый насос.


Рис. 7. Пластинчатый насос переменной производительности с компенсацией давления.

Сбалансированные и неуравновешенные лопастные насосы - Насос, показанный на Рисунке 5, - это неуравновешенный , потому что все перекачивающее действие происходит в камерах с одной стороны ротора и вала. Эта конструкция создает боковую нагрузку на ротор и приводной вал.Пластинчатый насос этого типа имеет внутренний корпус круглой формы. Неуравновешенные лопастные насосы могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Некоторые лопастные насосы имеют конструкцию , сбалансированную по типу , в которой эллиптический корпус образует две отдельные перекачивающие зоны на противоположных сторонах ротора, так что боковые нагрузки компенсируются, рис. 6. Лопастные насосы с балансиром выпускаются только в конструкциях с фиксированным рабочим объемом.

В несбалансированной конструкции с переменным объемом (рис. 7) рабочий объем может быть изменен с помощью внешнего элемента управления, такого как маховик или компенсатор давления.Устройство управления перемещает кулачковое кольцо для изменения эксцентриситета между кольцом и ротором, тем самым изменяя размер насосной камеры и, таким образом, изменяя смещение за оборот.

Когда давление достаточно велико, чтобы преодолеть усилие пружины компенсатора, кулачковое кольцо смещается, чтобы уменьшить эксцентриситет. Регулировка пружины компенсатора определяет давление, при котором кольцо смещается.
Поскольку центробежная сила необходима для прижимания лопаток к корпусу и обеспечения плотного уплотнения в этих точках, эти насосы не подходят для работы на низких оборотах.Не рекомендуется работать на скоростях ниже 600 об / мин. Если используются пружины или другие средства для удержания лопаток напротив кольца, возможна эффективная работа на скоростях от 100 до 200 об / мин.

Пластинчатые насосы долго сохраняют высокий КПД, так как компенсация износа концов лопастей и корпуса происходит автоматически. По мере износа этих поверхностей лопатки выдвигаются дальше в своих пазах, чтобы поддерживать контакт с корпусом.

Пластинчатые насосы, как и другие типы, бывают сдвоенными.Сдвоенный насос состоит из двух насосных агрегатов в одном корпусе. Они могут быть одинакового или разных размеров. Хотя они смонтированы и приводятся в действие как одиночные насосы, гидравлически они независимы. Другой вариант - это последовательный агрегат: два насоса одинаковой мощности соединены последовательно, так что мощность одного насоса питает другой. Такое расположение дает вдвое большее давление, чем обычно бывает от этого насоса. Пластинчатые насосы имеют относительно высокий КПД. Их размер невелик по сравнению с объемом производства. Устойчивость к грязи относительно хорошая.

Поршневые насосы


Рисунок 8. Аксиально-поршневой насос изменяет рабочий объем за счет изменения угла наклонной шайбы.

Поршневой насос - это роторный агрегат, в котором для создания потока жидкости используется принцип поршневого насоса. Вместо использования одного поршня в этих насосах используется множество комбинаций поршень-цилиндр. Часть насосного механизма вращается вокруг приводного вала для создания возвратно-поступательных движений, которые втягивают жидкость в каждый цилиндр, а затем вытесняют ее, создавая поток.Есть два основных типа: аксиально-поршневой и радиально-поршневой; обе области доступны как насосы с фиксированным и регулируемым рабочим объемом. Вторая разновидность часто допускает переменное обратимое (сверхцентровое) смещение.

Большинство аксиально- и радиально-поршневых насосов могут быть как с регулируемым, так и с фиксированным рабочим объемом. Насосы с регулируемым рабочим объемом, как правило, несколько больше и тяжелее, потому что в них добавлены внутренние элементы управления, такие как маховик, электродвигатель, гидроцилиндр, сервопривод и механический шток.

Аксиально-поршневые насосы - Поршни аксиально-поршневого насоса совершают возвратно-поступательное движение параллельно центральной линии приводного вала поршневого блока. То есть вращательное движение вала преобразуется в осевое возвратно-поступательное движение. Большинство аксиально-поршневых насосов являются многопоршневыми и используют обратные клапаны или распределительные пластины для направления потока жидкости от входа к выходу.


Рисунок 9. Радиально-поршневой насос.

Рядные поршневые насосы - Простейшим типом аксиально-поршневых насосов является конструкция с наклонной шайбой, в которой блок цилиндров вращается приводным валом.Поршни, вставленные в отверстия в блоке цилиндров, соединяются через башмаки поршней и втягивающее кольцо, так что башмаки упираются в наклонную наклонную шайбу. Когда блок поворачивается, рисунок 8, башмаки поршней следуют за наклонной шайбой, заставляя поршни совершать возвратно-поступательное движение. Отверстия расположены в пластине клапана так, что поршни проходят через входное отверстие при вытягивании и выходное отверстие, когда они принудительно возвращаются внутрь. В этих насосах рабочий объем определяется размером и количеством поршней, а также длиной их хода. , который зависит от угла наклона шайбы.

В моделях линейного насоса с регулируемым рабочим объемом наклонная шайба вращается в подвижной вилке. Поворот вилки на цапфе изменяет угол наклонной шайбы, увеличивая или уменьшая ход поршня. Бугель можно позиционировать с помощью различных органов управления, т.е. , ручного управления, сервопривода, компенсатора, маховика и т. Д.


Рис. 10. Кривая давление-расход гидравлического насоса постоянного рабочего объема.

Насосы с наклонной осью - Этот насос состоит из приводного вала, который вращает поршни, блока цилиндров и неподвижной клапанной поверхности, обращенной к отверстиям блока цилиндров, через которые проходит впускной и выпускной поток.Ось приводного вала расположена под углом по отношению к оси блока цилиндров. Вращение приводного вала вызывает вращение поршней и блока цилиндров.

Поскольку плоскость вращения поршней находится под углом к ​​плоскости поверхности клапана, расстояние между любым из поршней и поверхностью клапана постоянно изменяется во время вращения. Каждый отдельный поршень перемещается от поверхности клапана в течение одной половины оборота вала и к поверхности клапана в течение другой половины.

Клапанная поверхность имеет отверстия таким образом, что ее впускной канал открыт для отверстий цилиндров в той части оборота, где поршни отходят. Его выходной канал открыт для отверстий цилиндров в той части вращения, где поршни движутся к поверхности клапана. Следовательно, во время вращения насоса поршни втягивают жидкость в соответствующие отверстия цилиндров через впускную камеру и вытесняют ее через выпускную камеру. Насосы с изогнутой осью бывают с фиксированной и переменной производительностью, но не могут быть реверсированы.


Рис. 11. Кривая давления и расхода гидравлического насоса переменного рабочего объема с идеальной компенсацией расхода и давления.

В радиально-поршневых насосах поршни расположены радиально в блоке цилиндров; они движутся перпендикулярно оси вала. Доступны два основных типа: в одном используются поршни цилиндрической формы, в другом - с шариковыми поршнями. Их также можно классифицировать по расположению портов: обратный клапан или игольчатый клапан. Они доступны с фиксированным и переменным смещением, а также с регулируемым обратимым (сверхцентровым) смещением.

В радиально-поршневом насосе с штыревыми отверстиями, рис. 9, блок цилиндров вращается на неподвижном штифте внутри круглого реактивного кольца или ротора. Когда блок вращается, центробежная сила, давление наддува или какое-либо механическое воздействие заставляют поршни следовать за внутренней поверхностью кольца, которая смещена от центральной линии блока цилиндров. Поскольку поршни совершают возвратно-поступательное движение в своих отверстиях, отверстие в стержне позволяет им впитывать жидкость при движении наружу и выпускать ее при движении внутрь.

Размер и количество поршней, а также длина их хода определяют рабочий объем насоса. Смещение можно изменять, перемещая реакционное кольцо для увеличения или уменьшения хода поршня, изменяя эксцентриситет. Для этого доступны несколько элементов управления.


Рис. 12. Схема типичного пропорционального регулятора давления насоса.

Плунжерные насосы в чем-то похожи на роторно-поршневые, в том смысле, что перекачивание является результатом возвратно-поступательного движения поршней в отверстиях цилиндров.Однако в этих насосах цилиндры фиксируются; они не вращаются вокруг приводного вала. Поршни могут совершать возвратно-поступательное движение коленчатым валом, эксцентриками на валу или качающейся шайбой. При использовании эксцентриков возвратный ход осуществляется пружинами. Поскольку клапаны не могут быть снабжены закрытием и открытием отверстий при вращении, в этих насосах можно использовать впускные и выпускные обратные клапаны.

Из-за своей конструкции эти насосы обладают двумя особенностями, которых нет у других насосов: один имеет более надежное уплотнение между входом и выходом, что позволяет создавать более высокие давления без чрезмерной утечки скольжения.Во-вторых, во многих насосах смазка движущихся частей, кроме поршня и цилиндрического канала, может быть независимой от перекачиваемой жидкости. Следовательно, можно перекачивать жидкости с плохими смазывающими свойствами. Объемный и общий КПД близок к аксиально-поршневым насосам.

Измерение производительности насоса

Объем перекачиваемой жидкости за один оборот рассчитывается исходя из геометрии масленых камер. Насос никогда полностью не подает расчетное или теоретическое количество жидкости.Насколько близко он подходит, называется объемной эффективностью . Объемная эффективность определяется путем сравнения рассчитанной доставки с фактической доставкой. Объемный КПД зависит от скорости, давления и конструкции насоса.

Механический КПД насоса также не идеален, потому что часть входящей энергии тратится на трение. Общий КПД гидравлического насоса - это результат его объемного и механического КПД. Насосы
обычно оцениваются по максимальному рабочему давлению и производительности в галлонах в минуту или л / мин при заданной скорости привода в об / мин.

Согласование мощности насоса с нагрузкой


Рис. 13. График зависимости давления от расхода гидравлического насоса переменной производительности с компенсацией давления.


Рисунок 14. Схема управления двухступенчатым компенсатором насоса.

Компенсация давления и определение нагрузки - это термины, которые часто используются для описания характеристик насоса, которые повышают эффективность работы насоса. Иногда эти термины используются как синонимы, заблуждение, которое проясняется, когда вы понимаете различия в том, как работают эти два усовершенствования.

Чтобы исследовать эти различия, рассмотрим простую схему, в которой используется насос постоянной производительности, работающий с постоянной скоростью. Этот контур эффективен только тогда, когда нагрузка требует максимальной мощности, поскольку насос обеспечивает полное давление и расход независимо от нагрузки. Предохранительный клапан предотвращает чрезмерное повышение давления, направляя жидкость под высоким давлением в резервуар, когда система достигает уставки сброса. Как показано на Рисунке 10, мощность теряется всякий раз, когда нагрузка требует меньше полного потока или полного давления.Неиспользованная энергия жидкости, производимая насосом, превращается в тепло, которое необходимо отводить. Общая эффективность системы может составлять 25% или ниже.

Насосы с регулируемым рабочим объемом, оснащенные регуляторами рабочего объема, рис. 11, могут сэкономить большую часть этой потери гидравлической мощности при перемещении одиночного груза. Варианты управления включают маховик, рычаг, цилиндр, сервопривод штока и электрогидравлическое сервоуправление. Примерами приложений управления смещением являются гидростатические трансмиссии с рычажным управлением, используемые для движения косилок, погрузчиков с бортовым поворотом и дорожных катков.

Хотя эти регуляторы точно соответствуют потребностям потока и давления для отдельной нагрузки, они не имеют встроенных возможностей ограничения давления или мощности. Таким образом, необходимо предусмотреть другие меры для ограничения максимального давления в системе, и первичный двигатель по-прежнему должен обладать мощностью в лошадиных силах на поворотах. Более того, когда насос питает контур с несколькими нагрузками, характеристики согласования расхода и давления ухудшаются.

Подход к проектированию системы, в которой один насос питает несколько нагрузок, заключается в использовании насоса, оснащенного пропорциональным компенсатором давления, рис. 12.Пружина вилки смещает наклонную шайбу насоса в сторону полного рабочего объема. Когда давление нагрузки превышает настройку компенсатора, сила давления действует на золотник компенсатора, преодолевая силу, оказываемую пружиной.

Золотник затем смещается к камере компенсатора-пружины, направляет выходную жидкость насоса к поршню хода и уменьшает рабочий объем насоса. Золотник компенсатора возвращается в нейтральное положение, когда давление насоса соответствует настройке пружины компенсатора. Если нагрузка блокирует приводы, расход насоса падает до нуля.

Использование насоса с регулируемым рабочим объемом и с компенсацией давления вместо насоса с постоянным рабочим объемом значительно снижает требования к мощности контура, рис. 13. Выходной поток этого типа насоса изменяется в соответствии с заданным давлением нагнетания, измеряемым отверстием в компенсаторе насоса. . Поскольку сам компенсатор работает от жидкости под давлением, давление нагнетания должно быть установлено выше, скажем, на 200 фунтов на кв. Дюйм выше, чем максимальное значение давления нагрузки. Таким образом, если настройка давления нагрузки насоса с компенсацией давления составляет 1100 фунтов на квадратный дюйм, насос будет увеличивать или уменьшать свой рабочий объем (и выходной поток) в зависимости от давления нагнетания 1300 фунтов на квадратный дюйм.

A двухступенчатый регулятор давления , рис. 14, использует пилотный поток под давлением нагрузки через отверстие в золотнике компенсатора основной ступени для создания перепада давления в 300 фунтов на квадратный дюйм. Это падение давления создает на золотнике усилие, которому противодействует основная пружина золотника. Пилотная жидкость поступает в резервуар через небольшой предохранительный клапан. Давление в камере пружины 4700 фунтов на квадратный дюйм обеспечивает настройку управления компенсатором на уровне 5000 фунтов на квадратный дюйм. Повышение давления по сравнению с настройкой компенсатора смещает золотник главной ступени вправо, направляя выходную жидкость насоса к поршню хода, который преодолевает силу смещения поршня и уменьшает рабочий объем насоса, чтобы соответствовать требованиям нагрузки.

Ранее заявленное заблуждение проистекает из наблюдения, что давление на выходе из насоса с компенсацией давления может упасть ниже уставки компенсатора во время движения привода. Это происходит не из-за того, что насос чувствует нагрузку, а из-за того, что размер насоса недостаточен для применения. Давление падает, потому что насос не может генерировать достаточный поток, чтобы справиться с нагрузкой. При правильном размере насос с компенсацией давления всегда должен пропускать через отверстие компенсатора достаточное количество жидкости для работы компенсатора.

Superior в динамике


Рисунок 15. Типовые характеристики одно- и двухступенчатой ​​компенсации давления.


Рис. 16. Схема пропорционального компенсатора насоса, который обеспечивает чувствительность к нагрузке.

В отношении функции согласования двухступенчатый компенсатор идентичен управлению пропорциональным компенсатором, показанному на рисунке 12. Однако динамические характеристики двухступенчатого управления лучше. Это становится очевидным при анализе переходного процесса, который включает в себя внезапное уменьшение потребности в потоке нагрузки, начиная с полного хода при низком давлении.

Одноступенчатый управляющий золотник подает нагнетательную жидкость к поршню хода только тогда, когда давление нагнетания насоса достигает значения компенсатора. Золотник главной ступени двухступенчатого управления начинает движение, как только давление нагнетания насоса за вычетом давления в камере пружины превышает настройку пружины в 300 фунтов на кв. Дюйм. Поскольку управляющая жидкость протекает через отверстие и из-за потока, необходимого для сжатия жидкости в камере пружины, давление в камере пружины отстает от давления нагнетания насоса. Это приводит к разбалансировке катушки и ее смещению вправо.

Разрушение насоса начинается до того, как давление нагнетания насоса достигает уставки компенсатора, рисунок 15. Обратите внимание, что в системе, оснащенной аккумулятором, двухступенчатое управление компенсатором дает небольшое преимущество. Однако в гидравлических системах экскаваторов преимущество двухступенчатого компенсатора очевидно: он обеспечивает более надежную защиту компонентов системы от скачков давления.


Рис. 17. Кривая давление-расход насоса с регулированием по нагрузке.


Рисунок 18.Схема управления насосом, обеспечивающего определение нагрузки и ограничение давления.

Измерение нагрузки: следующий этап
Аналогичным элементом управления, который в последнее время стал популярным, является регулятор с измерением нагрузки , который иногда называют регулятором согласования мощности, Рис. 16. Одноступенчатый клапан почти идентичен одноступенчатому клапану. Управление ступенчатым компенсатором, рис. 12, за исключением того, что пружинная камера подключается за регулируемым отверстием, а не напрямую с резервуаром. Золотник компенсатора с измерением нагрузки достигает равновесия, когда перепад давления на регулируемом отверстии соответствует настройке пружины на 300 фунтов на квадратный дюйм.

Любой из трех основных сигналов определения нагрузки управляет насосом с измерением нагрузки: ненагруженный, рабочий и разгрузочный. В ненагруженном режиме отсутствие давления нагрузки приводит к тому, что насос производит нулевой расход нагнетания при давлении смещения или разгрузки. Во время работы давление нагрузки заставляет насос генерировать поток нагнетания относительно установленного падения давления или давления смещения. Когда система достигает максимального давления, насос поддерживает это давление, регулируя расход нагнетания.

Подобно насосу с компенсацией давления, насос с измерением нагрузки имеет регулятор компенсации давления, но он модифицирован для приема двух сигналов давления, а не только одного.Как и в случае компенсации давления, управление с измерением нагрузки получает сигнал, представляющий давление нагнетания, но также получает второй сигнал, представляющий давление нагрузки. Этот сигнал исходит от второго отверстия, расположенного ниже по потоку от первого. Это второе отверстие может быть клапаном регулирования потока непосредственно за выпускным отверстием насоса, отверстием золотника направленного регулирующего клапана или может быть ограничением в проводнике жидкости.

Сравнение этих двух сигналов давления в модифицированной секции компенсатора позволяет насосу определять как нагрузку, так и расход.Это еще больше снижает потери мощности, рис. 17. Выходной поток насоса изменяется в зависимости от перепада давления двух отверстий. Подобно тому, как насос с компенсацией давления увеличил свое давление нагнетания на величину, необходимую для работы компенсатора давления, давление нагнетания насоса с датчиком нагрузки и расхода обычно на 200–250 фунтов на квадратный дюйм выше фактического давления нагрузки.

Кроме того, чувствительный к нагрузке насос может соответствовать требованиям к нагрузке и расходу для функции одного контура или нескольких одновременных функций, соотнося мощность в лошадиных силах с максимальным давлением нагрузки.Это потребляет минимально возможную мощность и генерирует наименьшее количество тепла.

Пульт оператора

Если регулируемое отверстие представляет собой регулирующий клапан с ручным управлением, система может работать в режиме согласования нагрузки по указанию оператора. Когда он открывает клапан управления потоком, поток увеличивается пропорционально (постоянный перепад давления на отверстии увеличивающегося диаметра) при давлении, немного превышающем давление нагрузки.

Как показано на Рисунке 17, при использовании компенсатора насоса переменного объема с регулированием по нагрузке потери мощности очень малы.Поскольку система управления определяет падение давления, а не абсолютное давление, необходимо предусмотреть предохранительный клапан или другие средства ограничения давления.

Эта проблема решается с помощью управления с измерением нагрузки / ограничением давления, рис. 18. Этот элемент управления функционирует как управление с измерением нагрузки, описанное ранее, до тех пор, пока давление нагрузки не достигнет настройки ограничителя давления. В этот момент ограничительная часть компенсатора отменяет управление с измерением нагрузки и разрушает насос. Опять же, тягач должен обладать мощностью в лошадиных силах на поворотах.

Чувствительные к нагрузке шестеренные насосы


Рис. 19. Чувствительные к нагрузке шестеренчатые насосы с двумя разными типами гидростатов. Пружинная регулировка позволяет настраивать падение давления для клапанов разных производителей или длины трубопроводов.

Поршневые и лопастные насосы

зависят от их способности изменять рабочий объем для измерения нагрузки. Как же тогда шестеренчатый насос может определять нагрузку, если его рабочий объем фиксирован? Как и стандартные шестеренчатые насосы, чувствительные к нагрузке шестеренчатые насосы имеют низкую начальную стоимость по сравнению с другими конструкциями с эквивалентными характеристиками расхода и давления.Однако чувствительные к нагрузке шестеренчатые насосы предлагают универсальность аксиально-поршневых и лопастных насосов переменного рабочего объема, но без высокой сложности и высокой стоимости механизмов переменного рабочего объема.

Шестеренчатый насос с регулированием по нагрузке может:

  • обеспечивает высокую эффективность измерения нагрузки без высокой стоимости, связанной с поршневыми или лопастными насосами,
  • производит нулевой или полный выходной поток менее чем за 40 миллисекунд с небольшим скачком давления или без него и без наддува на входе насоса,
  • приводные цепи с низким (приближающимся к атмосферному) давлением разгрузки,
  • обеспечивает приоритетный поток и вторичный поток с низким давлением разгрузки для снижения энергопотребления в режиме ожидания и вторичной нагрузки, а
  • заменяется на лопастные или поршневые насосы с измерением нагрузки без изменения размеров трубопровода или компонентов.


Рис. 20. В чувствительный к нагрузке шестеренчатый насос добавлено управление разгрузчиком. В системе управления используется тарельчатый клапан или поршень, чтобы обеспечить максимальный поток при минимальном падении давления на разгрузчике с минимальным движением управления.


Рис. 21. Комбинированное управление достигается за счет включения пилотного предохранительного клапана, который заставляет гидростат действовать как основную ступень пилотного предохранительного клапана.

Поршневые насосы

с регулированием по нагрузке используют компенсатор давления и гидростат для изменения объемной производительности системы в зависимости от давления нагрузки и требований к расходу.Гидростат - это подпружиненное устройство, которое измеряет поток в соответствии с силой пружины на своих равных, но противоположных эффективных площадях. Он может быть ограничительным, как в последовательном контуре, или может обходить давление первичной нагрузки на вторичное давление или давление в резервуаре. Проще говоря, гидростат разделяет общий поток на два потока: один представляет требуемый поток, а другой представляет требуемое давление в первичном контуре. Поршневой насос, чувствительный к нагрузке, использует свой гидростат для регулирования выходного потока относительно давления нагрузки и отводит избыточный поток насоса к вторичному маршруту, который может быть подключен к резервуару или вторичному контуру.

Чувствительный к нагрузке шестеренчатый насос, с другой стороны, использует гидростат в сочетании с разгрузчиком для изменения своей объемной производительности в соответствии с требованиями нагрузки и расхода. Поскольку поршневые и шестеренчатые насосы с измерением нагрузки используют один сигнал измерения нагрузки для управления давлением и расходом нагнетания насоса, они взаимозаменяемы в схемах измерения нагрузки. Оба типа имеют много общего и обеспечивают значительную экономию энергии по сравнению с системами, в которых используются насосы с фиксированным рабочим объемом. Оба предлагают пониженное энергопотребление в рабочем режиме - когда поток и давление требуются для работы функции.Они также экономят электроэнергию в режиме ожидания - когда система находится в режиме ожидания или в нерабочем режиме. Кроме того, они могут уменьшить требуемый размер и, следовательно, стоимость клапанов, проводов и фильтров, необходимых для схемы.

Чувствительный к нагрузке шестеренчатый насос, показанный на рис. 19, минимизирует потребление энергии в рабочем режиме за счет разделения общего нагнетаемого потока в соответствии с давлением удаленной основной функции и основным потоком. Это достигается с помощью одного сигнала измерения нагрузки, исходящего от схемы приоритета и направляемого как можно ближе к нагнетательной стороне шестерен насоса.

Добавление устройства управления разгрузкой в ​​схему насоса, рис. 20, позволяет системе экономить электроэнергию как в режиме ожидания, так и в рабочем режиме. Этот регулятор должен быть установлен параллельно впускному отверстию гидростата и как можно ближе к выпускной стороне шестерен. Он должен управляться тем же сигналом измерения нагрузки, что и на рисунке 19. Этот сигнал заставляет насос сбрасывать весь поток из выпускного отверстия во вторичный контур и при давлении значительно ниже значения падения давления гидростата в режиме ожидания.

Управление разгрузчиком должно работать от того же сигнала дистанционного определения нагрузки, который управляет гидростатом. В отличие от гидростата, тарелка разгрузочного устройства управления разгрузчиком спроектирована с противостоящими участками, имеющими соотношение не менее 2: 1. Любое обнаруженное давление в линии, превышающее 50% давления нагнетания насоса, закроет управление разгрузчиком. Способность разгрузочного устройства разгрузить насос до давления нагнетания, близкого к атмосферному, контролируется силой тарельчатого клапана или пружины плунжера. Регулировка разгрузочного устройства установлена ​​на минимальное значение, чтобы поддерживать внутреннее давление шестеренчатого насоса.По сравнению со стандартной схемой шестеренчатого насоса фиксированного рабочего объема этот элемент управления может снизить энергопотребление в режиме ожидания на 90%.

Двойное и комбинированное управление


Рис. 22. На этом разрезе показано комбинированное управление, которое имеет регулируемый гидростат, входящий в состав устройства управления разгрузчиком. Расположение гидростата в системе управления низкой разгрузкой позволяет всем участкам поршня работать от одного сигнала реакции на нагрузку. Он предназначен для приложений с использованием больших насосов, где вторичный поток переходит в резервуар.

Сигнал измерения нагрузки может быть обусловлен ограничением давления в линии дистанционного зондирования или доведением его до 0 фунтов на кв. Дюйм. Это приводит к тому, что гидростат и управление разгрузочным устройством чувствительного к нагрузке шестеренчатого насоса реагируют на условный сигнал в соответствии с давлением нагнетания. Это достигается за счет создания предохранительного клапана с пилотным управлением (рис. 21), который заставляет гидростат действовать как основную ступень предохранительного клапана с пилотным управлением. Возможность кондиционирования линии измерения нагрузки запатентована и делает чувствительный к нагрузке шестеренчатый насос полезным для других функций, помимо измерения нагрузки.

Шестеренчатый насос с регулированием по нагрузке и датчиком нагрузки с комбинированным управлением, рис. 22, предназначен для насосов с большим рабочим объемом и направляет вторичный поток в резервуар. Он также запатентован и может использоваться в тех же приложениях, что и насос с двойным управлением. Однако, поскольку вторичный поток должен быть направлен в резервуар, его нельзя использовать, когда вторичный контур управляет нагрузкой.

Загрузите эту статью в формате .PDF

Все об аксиально-поршневых насосах

Что такое поршневые насосы?

Поршневые насосы

- это прочные и относительно простые устройства.Основной поршневой насос состоит из поршня, камеры и двух клапанов. Насос работает, загоняя поршень в камеру, тем самым сжимая среду внутри. В ручном насосе это обычно воздух. Когда давление воздуха превышает давление пружины выпускного клапана, сжатая среда проходит через открытый выпускной клапан. Когда поршень поднимается обратно, он открывает впускной клапан и закрывает выпускной клапан, тем самым используя всасывание для втягивания новой среды для сжатия.

Поршневые насосы, хотя и довольно дорогие, являются одними из самых эффективных типов насосов.Они имеют отличное номинальное давление (до 10 000 фунтов на квадратный дюйм), но их конструкция делает их уязвимыми для загрязнений. Они представляют собой отличное решение для многих применений, связанных с перекачкой гидравлического масла под высоким давлением.

Что такое аксиально-поршневые насосы?

Аксиально-поршневые насосы - это поршневые насосы прямого вытеснения, в которых используется несколько цилиндров, сгруппированных вокруг центральной оси. Группа цилиндров, обычно содержащая нечетное число, называется блоком цилиндров. Поршни в каждом цилиндре прикреплены к наклонной шайбе.Качающаяся шайба также известна как кулачок или качающаяся шайба и крепится к вращающемуся валу. По мере вращения вала угол наклонной шайбы изменяется, что приводит к перемещению поршней в соответствующие цилиндры и из них.

Поскольку наклонная шайба расположена под углом к ​​оси вращения, поршни должны совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении при вращении вокруг оси блока цилиндров. Осевое движение поршней синусоидальное. Когда поршень поднимается, он движется к тарелке клапана. В этот момент вращения жидкость, захваченная между заглубленным концом поршня и тарелкой клапана, выталкивается в выпускное отверстие насоса через одно из полукруглых отверстий тарелки клапана.Когда поршень движется обратно к пластине клапана, жидкость проталкивается через выпускное отверстие пластины клапана.

Аксиально-поршневые насосы могут быть сконструированы как поршневые насосы с регулируемым рабочим объемом, что делает их очень полезными для управления скоростью гидравлических двигателей и цилиндров. В этой конструкции наклонная шайба используется для изменения глубины, на которую каждый поршень входит в свой цилиндр при вращении насоса, влияя на объем нагнетания. Поршень компенсатора давления используется в некоторых конструкциях для поддержания постоянного давления нагнетания при переменных нагрузках.В более дешевых аппаратах для мытья под давлением иногда используются конструкции с фиксированным расходом.

В типичном насосе с компенсацией давления угол наклонной шайбы регулируется посредством действия клапана с использованием обратной связи по давлению, чтобы гарантировать, что выходной поток насоса будет достаточным для поддержания заданного давления. Если поток нагрузки увеличивается, давление на мгновение уменьшается, но клапан компенсации давления определяет это уменьшение и затем увеличивает угол наклонной шайбы, чтобы увеличить выходной поток насоса, восстанавливая желаемое давление.

Каковы их приложения?

Аксиально-поршневые насосы могут содержать большую часть необходимых средств управления контурами, контролируя угол наклонной шайбы для регулирования расхода и давления. Они очень надежны и позволяют сделать остальную часть гидравлической системы, к которой они прикреплены, очень простой и недорогой.

Они используются для питания гидравлических систем реактивных самолетов, приводятся в действие зубчатым колесом от главного вала газотурбинного двигателя, и часто используются в автомобильных компрессорах кондиционирования воздуха для охлаждения салона.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *