Гидравлический насос с наклонной пластиной: принцип работы и руководство по выбору

Что такое гидравлический насос с наклонной пластиной?

Гидравлический насос с наклонной пластиной — это тип аксиально-поршневого насоса, в котором набор поршней совершает возвратно-поступательное движение внутри вращающегося блока цилиндров, приводимого в движение за счет контакта с наклонным диском, называемым автоматом перекоса. В отличие от конструкций с изогнутой осью, в которых сам блок цилиндров расположен под углом к ​​приводному валу, насос с наклонной пластиной удерживает блок цилиндров и приводной вал на одной осевой линии. Такая линейная компоновка придает насосу компактный корпус, что является одной из причин, по которой он так часто встречается в мобильном оборудовании с ограниченным пространством.

Поскольку поршни движутся по одной плоской пластине, а не по наклонному корпусу, насосы с наклонной пластиной имеют тенденцию работать тише и создавать меньшую вибрацию, чем их аналоги с изогнутой осью при сравнимом давлении. Производители предлагают полная линейка аксиально-поршневых насосов охватывает конфигурации как с фиксированным, так и с переменным рабочим объемом, поэтому конкретная выбранная конструкция обычно зависит от требований к давлению, шуму и управлению целевой системы.

Как автомат перекоса преобразует вращение в поток

Принцип работы механически прост, хотя компоненты изготовлены с высокой точностью. При вращении приводного вала вращается блок цилиндров вместе с расположенными внутри него поршнями. Каждый поршень соединен через башмак с наклонной шайбой, и поскольку эта пластина расположена под фиксированным или регулируемым углом относительно оси вращения, башмаки вынуждены скользить вверх и вниз по ее поверхности при вращении блока. Это скользящее движение толкает каждый поршень внутрь и наружу, попеременно втягивая жидкость с одной стороны пластины и вытесняя ее под давлением с другой. Этот механизм подробно описан в технические рекомендации по конструкции аксиально-поршневого насоса .

Неподвижная пластина клапана, расположенная между вращающимся блоком цилиндров и корпусом насоса, рассчитывает время этого цикла, открывая каждое отверстие цилиндра для всасывающего отверстия во время всасывания и для нагнетательного отверстия во время такта давления. Та же базовая геометрия работает в обратном направлении для гидравлических двигателей: жидкость под давлением, прижимаемая к поршням, заставляет узел автомата перекоса вращаться, что является именно тем устройством, которое используется в поршневой двигатель переменного рабочего объема, построенный по тому же принципу автомата перекоса. .

Ключевые компоненты и особенности конструкции

Большую часть работы в насосе с наклонной шайбой выполняют пять частей: блок цилиндров, поршни, колодки и удерживающая пластина, сама наклонная пластина и пластина клапана. Допуски между поршнями и их отверстиями выдерживаются чрезвычайно жесткими, часто в пределах нескольких микрон, поскольку любой избыточный зазор становится прямым путем утечки и потерей объемного КПД.

Выбор материала имеет такое же значение, как и геометрия. Поршни и блоки цилиндров обычно изготавливаются из закаленной стали или покрываются износостойкими сплавами, поэтому они могут выдерживать постоянный скользящий контакт при давлении до 28 МПа и выше. Принудительная смазка на стыке поршень-башмак и на поверхности наклонной шайбы позволяет контролировать трение и нагрев, что, в свою очередь, защищает уплотнения и продлевает срок службы при длительной работе под высоким давлением.

• Блок цилиндров и поршни: согласованные допуски для минимизации внутренних утечек.
• Башмаки и удерживающая пластина: поддерживайте постоянный контакт с автоматом перекоса на протяжении всего хода.
• Пластина клапана: время всасывания и нагнетания без утечек через отверстия.
• Тарелка перекоса: фиксированная или поворотная, регулирует длину хода поршня.

Конструкции с фиксированным и переменным смещением

В насосе с фиксированным рабочим объемом наклонная пластина фиксируется под заданным углом, поэтому выходной поток прямо пропорционален скорости вала и остается постоянным при заданных оборотах. Эта более простая конструкция долговечна и экономична, когда системе требуется только один расход.

Насосы с регулируемым рабочим объемом позволяют наклонной пластине поворачиваться, изменяя ход поршня и, следовательно, расход, подаваемый за оборот, без изменения скорости вала. Методы управления варьируются от простых клапанов с компенсацией давления (DR) до комбинированного управления давлением и расходом (DFR), постоянного ограничения мощности (DFLR) и электронного пропорционального управления (EP) для систем, которым требуется программируемый отклик. Серия аксиально-поршневых насосов переменной производительности с регулируемым наклонным диском иллюстрирует, как обычно упаковывается этот диапазон вариантов управления, охватывающий ряд рабочих объемов от 10 до 140 см³ на оборот, охватывающий как легкое промышленное оборудование, так и тяжелую мобильную технику.

Где используются эти насосы

Насосы с наклонной пластиной используются там, где система требует высокого давления и занимает компактную площадь. В строительной и землеройной технике они приводят в действие стрелу, рукоять и контуры перемещения экскаваторов, погрузчиков и кранов. Сталелитейное, металлургическое и горнодобывающее оборудование использует одну и ту же конструкцию для обеспечения продолжительных рабочих циклов высокого давления, которые необходимы этим отраслям.

Помимо мобильного оборудования, версии с регулируемым рабочим объемом распространены в промышленных прессах и станках с ЧПУ, где точное управление потоком напрямую влияет на точность перемещения. Судовые и морские гидравлические системы, а также наземное вспомогательное оборудование в гражданской авиации также отдают предпочтение этим насосам из-за их способности работать под давлением и относительно тихой работы. Нефтяное и нефтехимическое оборудование завершает список требовательных сред, где этот тип насоса является стандартным оборудованием, часто как часть более широкого оборудования. комплексные решения для гидравлических систем пакет, а не отдельный компонент.

Выбор и обслуживание насоса с наклонной пластиной для работы под высоким давлением

Начните выбор с диапазона давления: проверьте как номинальную непрерывную мощность, так и пиковое давление, которое насос может кратковременно выдерживать, поскольку эти два числа редко совпадают, и выбор только по пиковому давлению приведет к занижению номинала насоса для непрерывной работы. Сопоставьте серию смещения с расходом, который действительно необходим контуру, и подтвердите тип управления: фиксированный, с компенсацией давления или электронно-пропорциональный, в зависимости от того, как управляется остальная часть системы.

После установки самыми большими угрозами эффективности являются загрязнение, тепло и изношенные уплотнения. Поддержание чистоты гидравлической жидкости и ее вязкости в пределах ее диапазона защищает узкие зазоры между поршнем и отверстием, которые в первую очередь делают насос эффективным, а регулярная проверка уплотнений выявляет утечки до того, как они перерастут в проблемы с давлением или потоком. Для более детального рассмотрения факторов поддержания, влияющих на долгосрочный выпуск, см. практическое руководство по поддержанию эффективности поршневого насоса высокого давления Более подробно рассматривается выбор материала, настройка хода и управление нагревом.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между насосом с наклонной пластиной и насосом с наклонной осью?

Насос с наклонной пластиной удерживает блок цилиндров и приводной вал на одной оси, а наклонная пластина приводит в движение поршни. Насос с наклонной осью наклоняет весь блок цилиндров относительно приводного вала. Конструкции с наклонной осью обычно выдерживают более высокое давление и скорость, тогда как насосы с наклонной пластиной имеют более компактную конструкцию и обычно работают тише.

Может ли насос с наклонной пластиной переменной производительности работать при нулевом рабочем объеме?

Да. Когда наклонный диск поворачивается под почти вертикальным углом относительно приводного вала, ход поршня падает почти до нуля, и насос практически не производит расхода, даже если вал продолжает вращаться. Именно столько систем простаивают насос под нагрузкой, не отключая первичный двигатель.

Как узнать, какой тип управления мне нужен?

В простых приложениях с постоянным расходом обычно требуется только фиксированная наклонная шайба или базовый регулятор давления (DR). Системы, которые должны удерживать давление при изменении потребности в расходе, выигрывают от управления давлением и расходом (DFR) или постоянного ограничения мощности (DFLR), а приложения, требующие программируемого, дистанционно регулируемого выходного сигнала, должны предусматривать электронное пропорциональное управление (EP).