Аксиально-поршневой насос – гидромашина, у которой рабочие камеры вращаются относительно оси ротора, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения или составляют с ней угол меньше 45°.
Аксиально-поршневые гидромашины обладают наилучшими из всех типов гидромашин габаритными и весовыми характеристиками, отличаются компактностью, высоким КПД, пригодны для работы при высоких частотах вращения и давлениях, обладают сравнительно малой инерционностью, а также просты по конструкции. Особо следует отметить их высокую энергоемкость на единицу веса. Так весовое преимущество гидромоторов этого типа по сравнению с электродвигателями составляет от 10 до 80 раз. Также особенностью рассматриваемых машин является относительно малый момент инерции вращающихся частей, что весьма существенно для гидромоторов. Маховая масса аксиально-поршневого гидромотора составляет менее 1/10 маховой массы электродвигателя той же мощности. Важным параметром является также быстродействие насоса при регулировании подачи. Изменение подачи может осуществляться за 0,02÷0,04 с.
Наиболее распространенное число цилиндров в аксиально-поршневых машинах равно 7÷9, диаметры цилиндров находятся в пределах от 10 до 50 мм, а рабочие объемы – от 5 до 1000 см 3. Максимальный угол между осями цилиндрового блока и наклонной шайбы равен в насосах 20°, а в гидромоторах 30°.
Частота вращения насосов общемашиностроительного применения равна 1000÷2000 об/мин; частота вращения гидромоторов может быть примерно в 1,5 раза выше, чем у насосов. В некоторых случаях частота вращения насосов может достигать 20000 и даже 30000 об/мин.
Насосы и гидромоторы с аксиальным расположением цилиндров применяются при давлениях 20÷35 МПа и реже при более высоких давлениях (до 55 МПа).
|
|
Насосы и гидромоторы этих типов имеют высокий объемный КПД, достигающий при оптимальных режимах работы значений 0,97÷0,98.
Различают гидромашины с наклонным цилиндровым блоком и машины с наклонным диском, понимая под первыми аксиально-поршневые гидромашины, у которых ось ведущего звена и ось вращения ротора пересекаются (рис. 1, а), а под вторыми – аксиально-поршневые гидромашины, у которых ось ведущего звена и ось вращения ротора совпадают (рис. 1, б).
а) 
| б)
|
Рис. 1. Принципиальные схемы аксиально-поршневых
гидромашин
Машина первого типа (рис.2, а) состоит из распределительного устройства 1, цилиндрового блока 2 с поршнями 3, связанных при помощи шатунов 4 с наклонным диском 5. Цилиндровый блок 2 связан посредством карданного шарнира 6 с приводным валом 8. В донышках цилиндров блока 2 выполнены каналы 7.
Рис. 2. Схемы аксиально-поршневых насосов
Вращение от приводного вала 8 через кардан 6 передается цилиндровому блоку 2. Благодаря тому, что ось диска расположена под углом γ к оси цилиндрового блока, при вращении последнего поршни, жестко связанные шатунами с диском, будут совершать возвратно-поступательное движение. Удаляясь от распределительного устройства, поршни увеличивают объем рабочих камер (процесс всасывания), приближаясь – уменьшают (процесс нагнетания). Угол γ наклона блока определяет величину хода h поршня, а следовательно и подачу насоса.
Машина второго типа (рис. 2, б) отличается от первой тем, что ось цилиндрового блока и приводного вала составляют одну линию. Поршни 2 опираются на наклонный диск 3 через сферические головки или башмаки. Принудительное поджатие поршней к диску осуществляется с помощью пружин 1 или давления подпиточных насосов.
|
|
Общим для обеих конструкций машин является преобладающее применение торцевого распределения рабочей жидкости. Поскольку цилиндровый блок 2 вращается, упрощается распределение жидкости, которое обычно выполняется через серпообразные окна a и b в распределительном устройстве 1 и каналы 7 в донышках цилиндров блока 2. При работе насоса торец цилиндрового блока скользит по поверхности распределительного устройства. При этом цилиндры попеременно соединяются с окнами a и b и через них с магистралями всасывания и нагнетания. В нейтральных (мертвых) положениях цилиндров (в верхнем и нижнем) отверстия 7 в донышках цилиндров перекрываются нижней и верхней перемычками, расположенными между распределительными окнами a и b; ширина перемычек несколько превышает размер отверстий 7.