Аксіально-поршневий насос: принцип роботи і пристрій


Гідравлічні машини – це агрегати, які передають механічну енергію водному середовищі або виконують зворотну дію з видобутку енергії з води та її передачу робочого механізму. Таке обладнання досить давно стало використовуватися в різних сферах життя людей. Як правило, агрегати, які передають енергію води механічних частин, називаються гідромоторами, а агрегати, що виконують зворотну дію, – гідравлічний або паровий насос. Про влаштування аксіально-поршневих агрегатів і піде мова в нашій статті. Причому ми розглянемо саме гідравлічний, а не парової агрегат. Відео в кінці статті допоможе вам зрозуміти принцип роботи такого насоса.

  • Характеристики
  • Пристрій і принцип дії
  • Різновиди
  • Переваги та недоліки

Характеристики

аксіально-поршневий насос принцип роботи

Гідравлічні машини – це агрегати, які передають механічну енергію водному середовищі або виконують зворотну дію з видобутку енергії з води та її передачу робочого механізму

Головною відмінністю аксіально-поршневих насосів є те, що робочі камери в них виконані у вигляді паросточок в циліндричному блоці. При цьому вони розташовуються паралельно (аксіально) поршням і осі (на відміну від радіально-поршневого приладу). Поршні в свою чергу перемішаються в робочих камерах агрегату, чим сприяють збільшенню або зменшенню обсягу паросточок. За рахунок цього відбувається всмоктування або віддача водного середовища під час обертання циліндричного блоку.

По суті, і радіально-, і аксіально-поршневий насос – це об'ємний агрегат, який працює за рахунок зміни розмірів робочих камер. Ці камери в свою чергу з'єднані з вхідним і вихідним патрубками, за якими відбувається відбір і віддача води. Причому процес з'єднання виконується поетапно після закінчення певного проміжку часу. Принцип роботи парового, радіально - і аксіально-поршневого агрегату дуже схожий.

Пристрій і принцип дії

поршневий насос принцип роботи

Принцип дії приладу заснований на обертанні ведучого вала, дія якого передається на спеціальний циліндричний блок

Подібне обладнання складається з наступних вузлів і деталей:

  • в циліндричному блоці розташовані поршні;
  • є основною або ведучий вал;
  • шатуни;
  • розподільчий пристрій;
  • упорний диск.

Принцип дії приладу заснований на обертанні ведучого вала, дія якого передається на спеціальний циліндричний блок. Під час цього відбувається поступальний рух поршнів в напрямку осі блоку. У підсумку механізми виконують зворотно-поступальні рухи (аксіальні), завдяки яким і був названий прилад.

В результаті руху поршнів в циліндрі відбувається всмоктування і виштовхування рідини. Стиковка з всмоктуючої і подає лінією відбувається через спеціальні отвори в розподільному обладнанні. Щоб уникнути несправностей, циліндричний блок виконаний так, що він щільно притискається до розподільного механізму. Для більшої надійності отвори цього механізму розділені за допомогою ущільнюючих перемичок. Для зменшення гідроудару ці перемички укомплектовані дросельними канавками. Завдяки їм тиск робочого середовища в циліндрах підвищується плавно.

Різновиди

пристрій поршневого насоса

Аксіально-поршневе обладнання з похилою шайбою. У таких приладів приводний вал з'єднаний з циліндричним баком і закріплений на підшипниках

На відміну від парового і радіально-поршневого насоса агрегати аксіального типу поділяються на два види:

  1. Аксіально-поршневе обладнання з похилою шайбою. У таких приладів приводний вал з'єднаний з циліндричним баком і закріплений на підшипниках. У робочих камерах знаходяться поршні, які спираються на похилу шайбу. Робоча поверхня цієї шайби в свою чергу утворює перпендикуляр до осі блоку з циліндрами. Завдяки такому куті нахилу під час обертальних рухів ротора поршні виконують зворотно-поступальні рухи. За рахунок цього збільшується або зменшується обсяг камер. Це сприяє всмоктуванню або виштовхування води через отвір в розподільному диску. Щоб отримати регульований насос, необхідно змінити кут нахилу шайби. Завдяки цьому агрегат буде змінювати подачу рідини. Для зміни напрямку подачі води необхідно відрегулювати зворотний нахил циліндричного блоку щодо вертикалі приводного валу. Так виконується реверсування подачі води. Завдяки таким принципом дії всмоктуючий і нагнітальний трубопроводи не міняються місцями. Агрегати цього типу зазвичай використовуються для роботи в середньому і важкому режимі.
  2. Аксіально-поршневе виріб з похилим блоком. У таких насосів на відміну від парового і радіально-поршневого агрегату приводний вал виконаний у формі літери «Т». Він кріпиться в радіально-упорних підшипниках. Блок циліндрів у свою чергу спирається на окрему вісь і розташований під певним кутом до осі вала. У циліндричному блоці є кілька аксіальних паросточок, в яких знаходяться поршні. Вони з'єднані з валом за допомогою шатунів. Коли відбувається обертання вала, циліндричний блок також приходить в рух за рахунок передачі руху допомогою поршнів і шатунів. Пристрій і принцип роботи цього аксіального насоса засновані на тому, що завдяки куту між валом і блоком циліндра частина поршнів буде виходити з ротора, в той час як інша частина зможе засуватися всередину. За рахунок такої дії об'єм робочих камер буде зменшуватися або збільшуватися, спричиняючи нагнітання або всмоктування води. Для всмоктування і подачі водного середовища використовується спеціальне вікно в днище циліндричного блоку, а також отвір у розподільному диску. Далі вода просувається по каналах в корпусі насосного обладнання. На відміну від парового і радіально-поршневого насоса в такому аксіальному агрегаті можна змінювати величину ходу поршнів. Для цього необхідно змінити кут нахилу циліндричного блоку. Це буде сприяти зміні показника робочого об'єму насосного обладнання. Такі агрегати можна назвати обладнанням з регульованою подачею.

Переваги та недоліки

принцип роботи аксіально-поршневого насоса

Основна перевага таких приладів перед іншими агрегатами полягає в тому, що вони можуть функціонувати при високому тиску

На відміну від парового і радіально-поршневого агрегату аксіально-поршневі насоси мають наступні переваги:

  • Це досить компактні агрегати з невеликою вагою. Однак, незважаючи на це, вони мають досить значну потужність і продуктивність.
  • Завдяки невеликим розмірам робочих деталей досягається малий момент інерції.
  • В агрегатах аксіального типу можна легко і швидко відрегулювати частоту обертання мотора.
  • Основна перевага таких приладів перед іншими агрегатами полягає в тому, що вони можуть функціонувати при високому тиску. При цьому під час роботи спостерігається досить висока частота обертання. Крім цього, в процесі роботи можна змінювати робочий об'єм агрегату.
  • Ще одним плюсом є те, що діапазон обертання приладу складає 500-4000 про./хв. За цими характеристиками вони значно перевершують агрегати радіального типу.
  • Ці насоси можуть без проблем працювати при тиску дорівнює 35-40 мПа, ніж набагато краще радіально-плунжерних приладів, які мають робочий тиск в межах 30 мПа. При цьому об'ємні втрати аксіальних насосів набагато менші і становлять 3-5 % від номінальної подачі.
  • Завдяки невеликим зазорам між поршнями і розточка забезпечується висока герметичність робочих камер.
  • Перевага полягає і в тому, що ви можете регулювати напрямок і силу подачі рідини.

Однак ці пристрої мають і деякі недоліки, серед яких варто відзначити наступні:

  • Ціна подібного обладнання немаленька.
  • Дуже складна конструкція ускладнює ремонт і обслуговування агрегату.
  • Якщо експлуатацію приладу проводити без дотримання інструкції, можуть виникати часті поломки, провиною чому невисока надійність приладу.
  • Під час роботи такого насоса вода подається і витрачається нерівномірно, тобто відбувається велика пульсація.
  • У всій водопровідній системі з таким насосним обладнанням також спостерігається велика пульсація.
  • З-за високої складності конструкції ремонт обладнання може зайняти досить тривалий час.
  • Чутливість до забрудненої робочої середовищі. Для цього водне середовище необхідно очищати від домішок розміром не менш 10 мкм.
  • На відміну від шестеренних і пластинчастих агрегатів насоси аксіального типу видають більше шуму при роботі.

Відео про особливості будови і роботи аксіально-поршневого насоса: