Поршневые насосы устройство и принцип действия: Принцип действия поршневых насосов – статья на сайте Albin-pump

alexxlab | 11.04.2023 | 0 | Разное

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.

Принципы работы аксиально-поршневых насосов, устройство поршневого гидронасоса

Аксиально-поршневой насос представляет собой механизм, который преобразовывает механическую энергию, берущуюся с вращающегося вала, в энергию, которая приводит рабочую жидкость в движение. При обратном процессе, когда движение жидкости будет подаваться с обратной стороны, можно спровоцировать работу самого вала. В таком случае поршневой гидронасос будет выступать в роли класического мотора.

Благодаря универсальности такого блока, он получил широкое применение в разных сферах. Его можно встретить, как в промышленности, так и в работе в частном производстве. Гидравлические насосы устанавливаются в экскаваторах, в буровых машинах, кранах и других подъемных установках, а так же в бульдозерах. Они применимы во всех системах, которые функционируют под малыми и большими нагрузками.

Аксиально-поршневые насосы: устройство и принципы работы

Каждая модель устройства может отличаться несколькими параметрами, однако главные составляющие части, которые отвечают за работу аппарата остаются неизменными. Гидравлический насос можно разбить на следующие детали:

1. Поворотный вал, с помощью которого и осуществляется основная работа детали;
2. Блок цилиндров. Приводится в движение под нагрузкой вала;
3. Наклонный диск, на который крепится сам поршень;
4. Нажимной диск.
   С его помощью регулируется степень нажатия на вал;
5. Поршневая группа, отвечающая за работу блока цилиндров. При правильной работе механизма, поршень совершает полное действие забора и отдачи рабочей смеси в то время, как вал совершает только одно вращение;
6. Шаровая опора;
7. Распределительный диск.

Поршневые гидронасосы на рынке встречаются в нескольких конфигурациях. Первое устройство поставляется шайбой наклонного типа, второе имеет наклонный блок. В отличие от приборов с шайбой, в наклонных приводной вал построен т-образным способом. Это меняет конструкцию настолько, что он крепится вместе с подшипниками. Блок цилиндров при этом располагается под углом к оси вала. А благодаря поршням и шатунам, которые работают под воздействием вала, цилиндрический блок приходит в движение.

Принцип работы системы аксиально-поршневых насосов заключаются в том, что из-за угла между валом и блока цилиндра часть поршней выходит из ротора, в то же время другая часть движется в противоположную сторону. Такое действие позволяет уменьшать объем рабочих камер, либо увеличивать их в зависимости от конкретного случая.

Благодаря этому идет выдавливание и всасывание рабочей жидкости. Она проходит через специальное окно, сделанное в основании цилиндрического блока и распределительного диска. После пройденного этапа, рабочая жидкость движется дальше по каналам устройства.

Так же одним из отличий приборов с наклонным блоком является то, что в нем можно механически воздействовать на величину хода поршней. Работая с поршневым гидронасосом достаточно поменять угол наклона блока цилиндра. Данное вмешательство откорректирует исходные значения рабочего объема гидравлических насосов.

Особенности регулируемых аксиально-поршневых насосов

Работая с поршневым гидронасосом, стоит понимать, что это непростая система, которая требует к себе особого ухода. Однако, несмотря на всю сложность устройства, оно может подвергаться ремонту и профилактической чистки для лучшей пропускной способности рабочих каналов.

Для того чтобы жидкость циркулировала в полном объеме и помогала гидравлическим системам работать в оптимальном режиме, достаточно периодически промывать устройство, и его отдельные элементы, керосиновым составом. Пазы цилиндрического блока чистятся при помощи разрезного притира из чугуна. С поршневой группой стоит обходиться аккуратней и использовать при чистке индустриальное масло, не применяя абразивные пасты, которые могут повредить покрытие. Восстановление цилиндров и всей рабочей части необходимо проводить на специальном станке, так как их поверхность требует шлифовки.

Однако такой ремонт может не подойти гидравлическим аппаратам, имеющим крупные повреждения. Это могут быть трещины и вмятины на крышке корпуса, а так же сколы на его рабочей поверхности. Механическое воздействие не поможет и в случае, когда цилиндры имеют на своих стенках сильные задиры, а поршни искривлены и нарушают общую геометрию системы.

Несмотря на сложность конструкции и непростой принцип работы насоса, из-за которого устройство может выйти из строя, данный агрегат имеет немало преимуществ:

1. Небольшой вес, благодаря чему работа с гидронасосом и его заменой не вызывает сложностей;
2. Есть возможность регулировать частоту вращения вала;
3. Органы управления, находящиеся в устройстве, имеют относительно небольшие размеры, что позволяет добиваться небольшой инерции при работе механизмов;
4. Большая производительная мощность.
   Скорость вращение вала может варьироваться от 500 до 4000 оборотов в минуту, что позволяет аппарату работать под большими нагрузками;
5. Давление в системе может достигать 40 мегапаскалей, которые устройство может поддерживать долгое время;
6. Минимальные зазоры между рабочими блоками и соединительными муфтами, что позволяет обеспечивать идеальную герметичность внутренних камер;
7. Можно изменять направление рабочей жидкости в системе.

Как и во всех сложных конструкциях и приборах, данные насосы имеют и ряд недостатков. Главным образом выделяются:

1. Высокая стоимость оборудования и его компонентов;
2. Большой шум прибора при работе под высоким давлением;
3. Ремонт возможно проводить только в специализированном центре с применением специального оборудования.

Гидравлические насосы имеют широкое применение, поэтому при работе с ними не придется испытывать неудобства. Комплектующие всегда есть в наличие и представлены лучшими производителями.

Принцип действия, классификация и области применения

Поршневой насос имеет универсальное применение благодаря прочности и высокой эффективности. Гидравлические насосы, технологии обработки, бурение и т. д. — вот лишь некоторые из областей применения, в которых используются поршневые насосы. Он настраивается для любого типа жидкости и имеет линейную кривую производительности. Поршневые насосы используются для перемещения жидкостей или сжатых газов. Он классифицируется как один из типов гидравлических насосов с надежной и эффективной работой. В этой статье обсуждается обзор поршневого насоса и его работы.

Определение: Его можно определить как машину, которая используется для перемещения жидкостей или сжатых газов из одной точки в другую. Это 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 водяного орошения. На рис. 1 детали поршневого насоса показаны в деталях. Принцип работы объясняется в следующем разделе.

Поршневой насос

Конструкция

Как показано на рисунке выше, поршневой насос состоит из различных частей. Краткое описание каждой части

• Всасывание- Это часть насоса, на которую подается вход. Это может быть жидкость или газ высокого давления и т. д.
• Пластина порта- Действует как разделительная среда между входным и выходным портами. Через эту среду выбрасывается сжатый газ или жидкость.
• Нагнетание- Образует выход насоса
• Вращающийся цилиндр: Это динамическая часть насоса, в которой поршни вставляются в специальные пазы. При вращении ствола поршни вращаются и вытесняют жидкость или сжатый газ.
• Поршень- Это самая важная часть насоса. Они являются связующим звеном между невращающейся шайбой автомата перекоса и стволом. Поршни имеют пружинную систему, так что они изменяют свой размер при вращении ствола.
• Невращающийся автомат перекоса — Это интерфейс для внешней системы и поршней. Поршни меняют свою форму, сжимаются, когда опускаются вниз под действием автомата перекоса. Автомат перекоса является невращающейся деталью. Он закреплен на валу.
• Вал- Вал соединен с вращающимся стволом и автоматом перекоса. На валу размещается вся сборка.

Принцип работы поршневого насоса

Принцип работы объясняется в пунктах ниже-

• На рисунке показан осевой поршень переменного рабочего объема
.
• Выходной порт и входной порт используются для впуска и выпуска рабочей жидкости или газа. Они помещены в корпус из железа.

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 портов. При вращении ствола поршень, находящийся вверх дном и вдавливаемый внутрь, и аналогично поршень, находящийся в нижней части, выдавливается наружу. Имеется наклон в положении автомата перекоса. То же самое положение меняется на противоположное 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 давлений, которая вызывает всасывание входящей жидкости или сжатых газов. Наклон в вертикальном положении автомата перекоса составляет от 10 до 15 градусов. По этой причине он называется поршнем с осевым потоком и переменным рабочим объемом.

Движение поршня называется возвратно-поступательным движением. Непрерывное движение, то есть всасывание и нагнетание поршня, вызывает перемещение жидкости или сжатого газа. Когда угол уменьшается, у нас меньше всасывания, а когда угол увеличивается, у нас больше. По этой причине он называется поршнем с переменным рабочим объемом. Переменное водоизмещение зависит от угла наклона шайбы.

Типы поршневых насосов

Существуют различные типы поршневых насосов. . Клапан расположен чуть ниже впускного отверстия, как показано на рисунке .

Силовой поршневой насос. Название силы было дано на основе рабочего поршня. Поршень может толкать жидкость вверх силой или открытием клапана и аналогичным образом опускать жидкость или сжатые газы.

Аксиально-поршневой насос

. Название «аксиальный» было дано в зависимости от направления откачиваемой жидкости или сжатого газа. В этом случае он параллелен оси поршня, поэтому и получил название осевой.

Радиально-поршневой насос. В этом поршневом насосе поток жидкости радиальный, т. е. наружу от поршня.

Характеристики

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

Применение поршневых насосов

Благодаря своей прочности он имеет универсальное применение. Некоторые из них упоминаются как очистка под высоким давлением, водная гидравлика, масляная гидравлика, технологические процессы, закачка воды, резка водой, буровые работы, промышленные, коммерческие, гидравлические испытания под давлением и т. д.

Преимущества и недостатки 

Преимущества поршневых насосов указаны как

• Рабочую силу поршневого насоса можно регулировать без изменения расхода
•  На производительность насоса не влияет расход и давление жидкости или сжатого газа
• В этом насосе, по сравнению с вакуумным насосом, диапазон давления широк.

Недостатками поршневого насоса являются:

• Из-за своей сборки поршневой насос тяжелый и громоздкий.
• Они способны работать только с меньшим количеством цветов
• Поток пульсирует

Часто задаваемые вопросы

1. Что означает поршень?

Дисковая или цилиндрическая конструкция, помещенная внутрь трубки 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. Он имеет множество применений благодаря своей универсальности.

3. Какие существуют два типа поршневых насосов?

Они подразделяются на осевые и радиальные. Еще одна категория – поднять поршень и заставить поршень

4. Какой гидравлический насос самый эффективный?

Они относятся к категории наиболее эффективных гидравлических насосов.

5. Поршень перестает двигаться?

Нет, с технической точки зрения, для двигателя или насоса в рабочем состоянии поршень никогда не останавливается. Он перемещается вверх и вниз в зависимости от движения жидкости или сжатого газа.

Итак, мы рассмотрели принципиальную схему, принцип работы и классификацию поршневых насосов. Это одна из классификаций гидравлических насосов, которые считаются наиболее эффективными. Из-за своей надежности и меньшего обслуживания они являются одними из наиболее предпочтительных гидравлических насосов. Они имеют преимущества осевого и радиального потока, широкий диапазон давления. Он отличается простотой управления потоком, так как управление не зависит от напора и скорости потока. Вот вам вопрос, какой может быть максимальный наклон автомата перекоса от своей оси?

Все об аксиально-поршневых насосах

Что такое поршневые насосы?

Поршневые насосы

— прочные и относительно простые устройства. Базовый поршневой насос состоит из поршня, камеры и двух клапанов. Насос работает, опуская 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 всасывания новой среды для сжатия.

Хотя поршневые насосы несколько дороже, они относятся к наиболее эффективным типам насосов. Они имеют отличное номинальное давление (до 10 000 фунтов на квадратный дюйм), но их конструкция делает их восприимчивыми к загрязнениям. Они представляют собой отличное решение для многих применений, связанных с перекачкой гидравлического масла под высоким давлением.

Что такое аксиально-поршневые насосы?

Аксиально-поршневые насосы представляют собой объемные насосы, в которых используется несколько цилиндров, сгруппированных вокруг центральной оси. Группа цилиндров, обычно содержащая нечетное число, называется блоком цилиндров. Поршни внутри каждого цилиндра прикреплены к наклонной шайбе. Перекосная шайба также известна как кулачок или качающаяся тарелка и крепится к вращающемуся валу. Когда вал вращается, угол наклона шайбы изменяется, что приводит к тому, что поршни входят и выходят из соответствующих цилиндров.

Поскольку автомат перекоса расположен под углом к ​​оси вращения, поршни должны совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении, вращаясь вокруг оси блока цилиндров. Осевое движение поршней синусоидальное. Когда поршень поднимается, он движется к пластине клапана. В этот момент вращения жидкость, захваченная между заглубленным концом поршня и клапанной пластиной, выбрасывается в выпускной порт насоса через одно из полукруглых отверстий клапанной пластины. По мере того, как поршень движется обратно к пластине клапана, жидкость выталкивается через выпускной канал пластины клапана.

Аксиально-поршневые насосы могут быть спроектированы как поршневые насосы с переменным 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. В некоторых конструкциях используется поршень компенсатора давления для поддержания постоянного давления нагнетания при различных нагрузках. В более дешевых мойках высокого давления иногда используется конструкция с фиксированной скоростью.

В типичном насосе с компенсацией давления угол поворотной шайбы регулируется за счет действия клапана с обратной связью по давлению, чтобы убедиться, что выходной поток насоса точно достаточен для поддержания заданного давления. Если поток нагрузки увеличивается, давление на мгновение снижается, но клапан компенсации давления определяет уменьшение и затем увеличивает угол наклона шайбы, чтобы увеличить выходной поток насоса, восстанавливая желаемое давление.

Каково их применение?

Аксиально-поршневые насосы могут содержать большую часть необходимых элементов управления контуром за счет управления углом наклонной шайбы для регулирования расхода и давления. Они очень надежны и позволяют сделать остальную часть гидравлической системы, к которой они присоединены, очень простой и недорогой.

Они используются для питания гидравлических систем реактивных самолетов, приводятся в действие шестерней от главного вала газотурбинного двигателя и часто используются в компрессорах автомобильных кондиционеров для охлаждения салона. Конструкция этих насосов соответствует ограниченному весу и ограниченному пространству в моторном отсеке автомобиля, а также снижает вибрацию.

Эти насосы также используются в мойках высокого давления

, а осевые поршневые двигатели используются для питания многих машин. Они работают по тому же принципу, что и аксиально-поршневые насосы, за исключением того, что циркулирующая жидкость подается под значительным давлением, а корпус поршня вращается и передает мощность на вал другой машине. Типичное использование осевого поршневого двигателя для привода небольших землеройных машин, таких как погрузчики с бортовым поворотом.