5.3. Аксіально-поршневий гідронасос

Аксіально-поршневі гідромашини відносяться до роторно-поршневих з просторовою кінематикою, в яких обертовий рух вала (для насосів) перетворюється в поворотно-поступальний рух поршнів (витискачів). В цих гідромашинах робочі камери утворені робочими поверхнями циліндрів і поршнів, а осі поршнів паралельні (аксіальні) осі блоку циліндрів (ротора) або складають з нею кут не більший 45°.

Згідно кінематичних схем, закладених в основу конструкцій аксіально-поршневих гідромашин, їх розділяють на гідромашини з нахиленим блоком циліндрів і з нахиленим диском.

 

Рис 6. Схема аксіально-поршневих насів з нахиленим блоком циліндрів (а) і диском (б): 1 – розподільний диск; 2 – блок циліндрів (ротор); 3 – робоча камера; 4 – поршень (витискач); 5 – шатун; 5 – нахилений диск; 6 – упорний фланець; 6, 7 – приводний вал

  На рис. 6, а показана схема аксіально-поршневого насоса з нахиленим блоком циліндрів. Насос складається з нерухомого розподільного диска 1, що має два серпоподібні канали, сполучені із засмоктуючою В і напірною Н гідролініями. Всередині блоку циліндрів 2, що обертається, розташовані робочі камери 3, утворені поверхнями циліндрів і поршнів 4, що здійснюють переміщення. Поршні шарнірно сполучені шатунами 5 з упорним фланцем 6, який обертається разом з приводним валом 7.

При сумісному обертанні вала 7 і блоку циліндрів 2 навколо своїх осей поршні 4, обертаючись разом з блоком, здійснюють поворотно-поступальний рух щодо циліндрів. За один оберт вала кожний поршень насоса здійснює один подвійний хід. В результаті цього кожний поршень протягом однієї половини оберту звільняє деякий простір усередині циліндра і робоча камера, за рахунок перепаду тисків, заповнюється рідиною з засмоктуючої гідролінії В (цикл всмоктування). Протягом наступної половини оберту поршень під тиском витісняє рідину з робочої камери в напірну гідролінію Н, тобто здійснюється цикл нагнітання.

Робочий об'єм насоса залежить від кута нахилу  блока циліндрів. Змінюючи , можна змінювати робочий об'єм, а отже, і подачу насоса. Чим більший кут , тим більший робочий об'єм і подача насоса. Цей кут прямо пропорційний параметру регулювання гідромашини.

В гідромашинах з нахиленим диском (рис 6, б) блок циліндрів (ротор) 2 співвісний з приводним валом 6' і обертається разом з ним, а поршні (плунжери) 4 опираються на нерухомий нахилений диск (шайбу) 5', завдяки чому здійснюється поворотно-поступальний рух. При цьому відбувається всмоктування рідини під час висування поршнів 4 з блоку циліндрів 2 і витіснення рідини під час руху поршнів в блоці циліндрів. Для підведення і відведення рідини до робочих камер 3 в нерухомому торцевому розподільному диску 1 виконано два серпоподібні канали, сполучені з засмоктуючою В і напірною Н гідролініями. Для забезпечення руху поршнів під час циклу всмоктування застосовується примусове притискання їх до нахиленого диска пружинами або тиском рідини.

В залежності від виду регулювання аксіально-поршневі гідромашини поділяються на:

–  пропорційні; –  з регулятором постійного перепаду; –  з регулятором постійного тиску; –  з регулятором постійної потужності; –  функціонуючі тільки від зовнішньої дії.

Аксіально-поршневі гідромашини є одними з найбільш вживаними в гідроприводах мобільних машин і стаціонарному устаткуванні завдяки наступним перевагам: більш високому ККД (0,85...0,94) в порівнянні з ККД шестерінчастих і пластинчатих гідромашин; працездатності при високому тиску в межах 20...32 МПа і до 40...50 МПа; можливості регулювання робочого об'єму за рахунок нахилу диска або блока циліндрів; широкому діапазоні робочих об'ємів від 0,0005 дм³ до 30 дм³; високої засмоктуючої здатності насосів, що забезпечує можливість їх експлуатації в гідросистемах з відкритою циркуляцією робочої рідини; широкому діапазоні частот обертання - від 1 об/хв (мінімальна частота обертання гідромотора) до 2500 об/хв (максимальна частота обертання насоса); тривалим терміном служби - до 10000...12000 год.; низькому рівню шуму; достатньо високим питомим показникам і ін. Проте в них складні кінематика і динаміка, багато прецизійних деталей, тому вони складні у виготовленні, мають високу вартість і вимагають підвищені вимоги до тонкості фільтрації робочої рідини.

Конструкції аксіально-поршневих гідромашин дуже різноманітні. Аксіально-поршневий регульований гідромотор (рис. 7) складається з вала 1, корпуса 2 всередині якого розташовані блок циліндрів 3 (ротор) з поршнями 4 і сферичний регулятор положення розподільного диску 5. В корпусі 2 встановлений плунжер положення розподільного диску 6. Переміщення плунжера обмежують гвинтом 7. Таке конструктивне рішення дозволяє значно зменшити габарити регульованої аксіально-поршневої гідромашини.

Рис 7. Конструкція аксіально-поршневого насосу з розподільним диском: 1 – приводний вал; 2 – корпус насоса; 3 – блок циліндрів; 4 – поршень; 5 – регулятор положення розподільного диску; 6 – плунжер регулювання положення розподільного диску; 7 – регулювальний гвинт положення розподільного диску; 8 - засмоктуюча гідролінія;

Конструкція аксіально-поршневого гідронасоса з нахиленим блоком циліндрів показана на рис.8.

Рис 8. Конструкція аксіально-поршневого насоса з нахиленим блоком циліндрів

Аксіально-поршневі нерегульовані насоси і гідромотори (рис.9) за принципом дії є оборотними гідромашинами і мають чітко фіксований кут нахилу блоку циліндрів (25°).

Рис. 9. Аксіально-поршневий нерегульований гідромотор

 

Маркування насосів і гідромоторів утворюються таким чином: перші три цифри позначають тип гідромашини, наступні дві – діаметр поршня циліндрів (мм), третя група цифр – виконання (насос або гідромотор), останні дві – приводний вал; букви “А” і “Б” позначають матеріал корпуса насоса.

	n = 1500 об/хв. n = 2500 об/хв
Рис. 10. Графіки потужності і подачі для насосів з робочим об’ємом 56 см3