Радиально-поршневые насосы
Отличительной чертой радиально-поршневых насосов является расположение поршней в одной плоскости, перпендикулярной оси приводного вала. Движение поршней происходит в радиальном направлении.
На рис.3 представлен радиально-поршневой самовсасывающий насос с клапанным распределением (имеется в виду распределение циклов всасывания и нагнетания жидкости).
Рис.3. Радиально-поршневой насос с клапанным распределением
Насос состоит из корпуса 1, приводного вала 3, имеющего эксцентрическую шейку (кулачок) в зоне трех качающих узлов 6, каждый из которых включает в себя поршень 5, всасывающий клапан 8 и нагнетательный клапан 2 Сферическая головка 9 закреплена в корпусе 1. Поршень 5 через цилиндрическую опорную поверхность опирается на шейку вала 3, при этом пружиной 4 обеспечивается постоянный контакт между втулкой 7 и сферической головкой 9. Рабочие камеры насоса образуются поверхностями поршней 5 втулок 7 и сферических головок 9.
При вращении кулачка каждый поршень совершает за один оборот вала два хода: один-вверх, другой-вниз. Всасывание осуществляется при движении поршня вниз. При этом объем рабочей камеры увеличивается, открывается всасывающий клапан 8 и жидкость через канавку на поверхности кулачка поступает в рабочую камеру.
Нагнетание происходит при дальнейшем повороте кулачка, но уже при движении поршня вверх: клапан 8 прижимается к уплотнительной кромке, жидкость в рабочей камере сжимается и открывается напорный клапан 2 в сферической головке 9. Жидкость под давлением поступает в круговой канал, соединяющий качающие узлы и далее на выход насоса
Рабочий объем радиально-поршневого насоса, см3, определяют по следующей формуле:
,
где An- площадь поршня, мм2;
h - полный ход поршня, мм, h = 2е\
е - эксцентриситет, мм;
Z- количество поршней;
m - количество циклов всасывания-нагнетания за один оборот кулачка (вала).
В рассмотренной выше конструкции m=1, однако, существуют многотактные радиально-поршневые насосы, в которых качающие узлы за один оборот вала могут совершать несколько рабочих ходов.
Поскольку в радиапьно-поршневых насосах поршни взаимодействуют с выполненным как единое целое с приводным валом кулачком, регулирование подачи в них не может осуществляться изменением рабочего хода поршней. Регулирование подачи в них осуществляется за счет того, что рабочие камеры в течение некоторой величины хода поршней при нагнетании, или даже в течение всего хода нагнетания, остаются сообщенными с всасывающей линией посредством принудительно удерживаемых в открытом состоянии всасывающих, или специальных сливных клапанов.
Аксиально-поршневые насосы
Аксиально-поршневые насосы являются насосами роторно-поршневого типа с аксиальным расположением поршней в цилиндрах, когда продольные оси цилиндров параллельны друг другу и оси вращения ротора. Рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров.
Различают аксиально-поршневые насосы двух типов: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров. У насосов с наклонным диском ось приводного вала и ось вращения ротора совпадают, а у насосов с наклонным блоком эти оси расположены под углом друг к другу.
На рис. 4 представлен аксиально-поршневый насос с наклонным диском.
Рис.4. Аксиально-поршневой гидронасос с наклонным диском
В корпусе 2 расположен блок цилиндров 6, шлицами соединенный с приводным валом 1 и поджатый пружиной 7 к крышке 8. В расточках блока цилиндров 6 размещены поршни 5, опирающиеся на наклонный диск 3 через шаровые шарниры 4.
При вращении вала 1 приходит во вращение и блок цилиндров 6 (ротор). Поскольку опорная поверхность диска 3 расположена под углом р к оси вращения приводного вала 1, поршни 4 осуществляют сложное движение: вращаются вместе с ротором 6 и одновременно совершают в цилиндрах ротора возвратно-поступательные движения. При этом последовательно происходят процессы всасывания и нагнетания жидкости через торцевые окна и каналы S и Р, выполненные в крышке 8.
Насосы, у которых наклонный диск имеет неизменный угол наклона, называются насосы с нерегулируемой подачей В регулируемых насосах подача может быть изменена путем изменения рабочих ходов поршней 5, которые зависят от угла р наклона диска 3. При максимально допустимом угле наклона диска насос обеспечивает максимальную подачу, а при перпендикулярном его расположении относительно оси вращения вала 1, подача насоса становится равной нулю.
Для изменения угла наклона диска обычно применяют механические или гидравлические установочные механизмы, которые могут приводиться в действие механическим, электрическим или гидравлическим способом.
В аксиально-поршневом насосе применен гидравлический способ регулирования подачи С этой целью в конструкцию введен управляющий поршень 9, который при подаче давления управления в канал X передает усилие на подпружиненную опору 10 и, смещая ее, меняет угол наклона диска 3. Возможные утечки жидкости из рабочих цилиндров осуществляются через дренажный канал L.
Насосы с наклонным блоком цилиндров также выпускаются в регулируемом и нерегулируемом исполнении (рис. 7).
Рис. 7. Нерегулируемый аксиально-поршневой гидронасос с наклонным блоком цилиндров
В аксиально-поршневых насосах с наклонным блоком цилиндров оси приводного вала 8 и блока цилиндров 5 расположены в корпусе 1 под некоторым углом р, а поршни 3 связаны с диском 7 посредством толкателей 2 со сферическими шарнирами.
Вращательное движение приводного вала 8 передается на блок цилиндров 5 через толкатели 2 и поршни 3, при этом блок цилиндров центрируется относительно распределительного диска 6 с помощью оправки 4. Поршни 3 движутся относительно блока цилиндров 5 возвратно-поступательно, обеспечивая всасывание рабочей жидкости из линии всасывания S и нагнетание ее в линию Р.
Рабочий объем аксиально-поршневых насосов, см3, определяют по следующей формуле:
где Ап - площадь поршня, мм2;
d - диаметр поршня, мм;
h - максимальный ход поршня, мм;
D-диаметр окружности блока цилиндров, мм;
Р-угол наклона диска (блока цилиндров);
Z - количество поршней.
Возможность регулирования подачи и изменения ее направления путем изменения направления наклона диска является одним из основных преимуществ насосов данного типа.