Аксиально-поршневой насос - Axial piston pump
 | Эта статья слишком полагается на Рекомендации к основные источники. (Декабрь 2006 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
An аксиально-поршневой насос представляет собой поршневой насос прямого вытеснения, имеющий ряд поршни в круговом массиве внутри цилиндрический блок. Может использоваться как автономный насос, гидравлический мотор или автомобильный кондиционер компрессор.
Описание
Аксиально-поршневой насос имеет несколько поршней (обычно нечетное количество), расположенных в виде круговой группы внутри Корпус который обычно называют цилиндрический блок, ротор или же бочка. Этот блок цилиндров приводится во вращение вокруг своей оси симметрии за счет встроенного вала, который более или менее совмещен с насосными поршнями (обычно параллельно но не обязательно).
- Сопрягаемые поверхности. Один конец блока цилиндров выпуклый и изнашивается относительно сопрягаемой поверхности на неподвижном клапан пластина. Жидкость на входе и выходе насоса проходит через различные части скользящей поверхности между блоком цилиндров и тарелкой клапана. Пластина клапана имеет два полукруглых порта, которые позволяют впускать рабочую жидкость и выпускать выпускную жидкость соответственно.
- Выступающие поршни. Подкачивающие поршни выступают из противоположного конца блока цилиндров. Для открытых концов поршней используются многочисленные конфигурации, но во всех случаях они упираются в кулачок. В устройствах с переменным рабочим объемом кулачок является подвижным и обычно называется автомат перекоса, ярмо или же вешалка. В концептуальных целях кулачок может быть представлен в виде плоскости, ориентация которой в сочетании с вращением вала обеспечивает кулачковое действие, которое приводит к возвратно-поступательному движению поршня и, таким образом, к перекачиванию. Угол между вектором, нормальным к плоскости кулачка, и осью вращения блока цилиндров, называемый угол кулачка, - одна из переменных, которая определяет рабочий объем насоса или количество жидкости, перекачиваемой за один оборот вала. Блоки с переменным рабочим объемом имеют возможность изменять угол кулачка во время работы, тогда как устройства с фиксированным рабочим объемом - нет.
- Поршни возвратно-поступательные. Когда блок цилиндров вращается, открытые концы поршней вынуждены следовать поверхности плоскости кулачка. Поскольку плоскость кулачка расположена под углом к оси вращения, поршни должны совершать возвратно-поступательное движение в осевом направлении, поскольку они прецессируют вокруг оси блока цилиндров. Осевое движение поршней составляет синусоидальный. Вовремя поднимающийся Часть цикла возвратно-поступательного движения поршня, поршень движется к пластине клапана. Кроме того, в это время жидкость застряла между похороненный конец поршня и тарелка клапана выпускаются в нагнетательный порт насоса через одно из полукруглых отверстий тарелки клапана - увольнять порт. Когда поршень движется к тарелке клапана, жидкость выталкивается или перемещенный через выпускное отверстие тарелки клапана.
- Эффект прецессии. Когда поршень находится в верх цикла возвратно-поступательного движения (обычно называемого верхней мертвой точкой или просто ВМТ), связь между камерой захваченной жидкости и выпускным отверстием насоса закрывается. Вскоре после этого эта же камера становится открытой для впускного отверстия насоса. Когда поршень продолжает прецессия вокруг оси блока цилиндров он движется от тарелки клапана, увеличивая объем захваченной камеры. Когда это происходит, жидкость поступает в камеру через вход насоса, чтобы заполнить пустоту. Этот процесс продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет Нижний возвратно-поступательного цилиндра, обычно называемого нижней мертвой точкой или НМТ. В BDC соединение между насосной камерой и впускным отверстием закрыто. Вскоре после этого камера снова открывается для выпускного отверстия, и цикл откачки начинается заново.
- Переменное смещение. В насос переменной производительности, если вектор нормали к плоскости кулачка (наклонной шайбы) установлен параллельно оси вращения, то движение поршней в их цилиндрах отсутствует. Таким образом, выхода нет. Перемещение наклонной шайбы регулирует подачу насоса от нуля до максимума. Есть два вида аксиально-поршневых насосов с регулируемым рабочим объемом:
- Насос прямого вытеснения, разновидность аксиально-поршневого насоса с прямым управлением рабочим объемом. Управление прямым перемещением использует механический рычаг, прикрепленный к автомат перекоса аксиально-поршневого насоса. Более высокое давление в системе требует большего усилия для перемещения этого рычага, поэтому прямое управление рабочим объемом подходит только для насосов малой и средней мощности. Насосы для тяжелых условий эксплуатации требуют сервоуправления.[1] Регулирующий насос прямого вытеснения содержит связи и пружины а в некоторых случаях магниты а не вал к мотор расположен вне насоса (тем самым уменьшая количество движущиеся части ), сохраняя детали защищенными и смазанными, а также снижая сопротивление потоку жидкости.
- сервоуправляемый насос.
- Давление. В типичном насосе с компенсацией давления угол наклонной шайбы регулируется с помощью клапана, который использует обратную связь по давлению, так что мгновенного выходного потока насоса в точности достаточно для поддержания заданного давления. Если поток нагрузки увеличивается, давление на мгновение уменьшится, но клапан компенсации давления определит это уменьшение, а затем увеличит угол наклонной шайбы, чтобы увеличить выходной поток насоса, чтобы восстановить требуемое давление. На самом деле в большинстве систем для этого типа насоса используется давление. Рабочее давление достигает, скажем, 200 бар (20 МПа или 2900 фунтов на квадратный дюйм), а наклонная шайба приводится к нулевому углу (ход поршня почти равен нулю), и с присущими утечками в системе позволяет насосу стабилизироваться на уровне подачи, который поддерживает установленное давление. По мере увеличения потребности наклонная шайба перемещается на больший угол, увеличивается ход поршня и увеличивается объем жидкости; если спрос снижается, давление будет расти, а перекачиваемый объем уменьшится по мере увеличения давления. При максимальном давлении в системе выход снова почти равен нулю. Если потребность в жидкости превышает возможности насоса по доставке, давление в системе упадет почти до нуля. Угол наклонной шайбы останется максимально допустимым, и поршни будут работать с полным ходом. Это продолжается до тех пор, пока потребность системы в потоке не снизится и мощность насоса не превысит потребность. По мере увеличения давления угол наклонной шайбы изменяется, чтобы попытаться не превысить максимальное давление при удовлетворении потребности в потоке.[2]
Трудности дизайна
При разработке аксиально-поршневых насосов конструкторам необходимо преодолеть ряд проблем. Удается возможность производить насос с точными допусками, необходимыми для эффективной работы. Сопрягаемые поверхности между блоком роторный поршень-цилиндр и неподвижным корпусом насоса должны быть почти идеальным уплотнением, в то время как вращающаяся часть вращается примерно на 3000 об / мин. Поршни обычно имеют диаметр менее половины дюйма (13 мм) с аналогичной длиной хода. Сохранение герметичности уплотнения от стенки к поршню означает, что зазоры очень малы и что материалы должны быть точно подобранными для аналогичных коэффициент расширения.
Поршни необходимо каким-либо образом вытянуть наружу в цилиндре. На небольших насосах это можно сделать с помощью пружины внутри цилиндра, которая заставляет поршень подниматься по цилиндру. Давление жидкости на входе также можно настроить так, чтобы жидкость подталкивала поршни вверх по цилиндру. Часто лопастной насос расположен на том же приводном валу, чтобы обеспечивать это давление, а также позволяет насосному агрегату всасывать жидкость против некоторого всасывания. голова от резервуар, что не является атрибутом аксиально-поршневого насоса без посторонней помощи.
Другой метод подтягивания поршней вверх по цилиндру - прикрепить головки цилиндров к поверхности наклонной шайбы. Таким образом, ход поршня полностью механический. Однако проблема разработчиков смазки лицевой поверхности наклонной шайбы (скользящего контакта) стала еще более сложной.
Внутренняя смазка насоса достигается за счет использования рабочей жидкости, обычно называемой гидравлическая жидкость. Большинство гидравлических систем имеют максимум Рабочая Температура, ограниченная жидкостью, около 120 ° C (250 ° F), так что использование этой жидкости в качестве смазки создает свои проблемы. В насосах этого типа утечка через поверхность между корпусом цилиндра и корпусом используется для охлаждения и смазки внешней поверхности вращающихся частей. Затем утечка снова переносится в резервуар или на входную сторону насоса. Гидравлическая жидкость использованный продукт всегда охлаждается и пропускается через фильтры микрометрового размера перед тем, как рециркулировать через насос.
Использует
Несмотря на указанные выше проблемы, этот тип насоса может содержать большинство необходимых элементов управления контурами как единое целое (регулировка угла наклонной шайбы) для регулирования расхода и давления, быть очень надежным и позволять остальной части гидравлической системы быть очень простой и недорогой.
Аксиально-поршневые насосы используются для питания гидравлических систем реактивных самолетов, приводятся в действие шестеренками от главного вала газотурбинного двигателя. В системе, используемой на F-14, использовался 9-поршневой насос, который производил стандартное рабочее давление системы 3000 фунтов на квадратный дюйм. и максимальный поток 84 галлона в минуту.
Автомобильный кондиционер компрессоры для охлаждения кабины в настоящее время в основном основаны на конструкции аксиально-поршневого насоса (другие основаны на спиральный компрессор или же пластинчато-роторный насос вместо них), чтобы уменьшить их вес и занимаемое место в моторном отсеке автомобиля и уменьшить вибрацию. Они доступны в вариантах с фиксированным рабочим объемом и динамически регулируемым вариантом переменного рабочего объема, и, в зависимости от конструкции компрессора, фактическая вращающаяся качающаяся шайба либо напрямую приводит в действие набор поршней, сопряженных с его краями, через набор полусферических металлических башмаков, либо нутирующую пластину на который комплект поршней установлен с помощью шатунов.
Они также используются в некоторых мойки высокого давления. Например Керхер имеет несколько моделей с аксиально-поршневыми насосами с тремя поршнями.[3]
Осевое возвратно-поступательное движение моторы также используются для питания многих машины. Они работают по тому же принципу, что и описанный выше, за исключением того, что циркулирующая жидкость находится под значительным давлением, а корпус поршня приводится во вращение и передает мощность вала другой машине. Обычно осевой поршневой двигатель используется для питания небольших землеройных установок, таких как бортовой погрузчик машины. Другое использование - управлять винты из торпеды.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Данфосс. «Руководство по применению: Рекомендации по цепи передачи». п. 6
- ^ http://www.rotarypower.com/a-range.php
- ^ «Полное руководство по насосам для мойки высокого давления». PressureWashr. Получено 13 августа 2015.