Аксиально-плунжерная гидромашина

Аксиально-плунжерная гидромашина^[1] — один из видов роторно-поршневых гидромашин. Последние не следует относить к поршневым гидромашинам.

Область применения

Корпус с барабаном гидромашины привода станка

Поршни гидромашины привода станка

Комбинированный гидроэлектрический привод закрылков Ан-140

Являются одним из наиболее распространённых типов гидромашин. Применяются как в качестве насосов, так и в качестве гидромоторов. Их устанавливают, например, в гидросистемах многих одноковшовых экскаваторов, также привод некоторых бульдозеров, в которых управление построено по принципу джойстика, также осуществляется аксиально-плунжерными насосами и гидромоторами. Широкое распространение данный вид гидромашин получил в гидроприводе станков, асфальтовых катков и самолётов.

Технические и технологические параметры

У аксиально-плунжерных гидромашин диапазон регулирования частот вращения шире (500-4000 об/мин^[2]), чем у радиально-плунжерных, тогда как у большинства последних частота вращения ограничена величиной 1500 об/мин^[3].

Данный вид гидромашин способен работать при давлениях до 40 МПа^[2]. Это несколько больше, чем у радиально-плунжерных гидромашин (до 35 МПа^[4]). Однако, есть данные, что как аксиально-плунжерные гидромашины, так и радиально-плунжерные способны работать при давлениях до 100 МПа ^[5].

Конструктивные особенности

Аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины отличаются тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни. Наибольшее распространение получили аксиально-плунжерные гидромашины.

Выпускают гидромашины с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком цилиндров.

Рис. 1. Принцип устройства аксиально-плунжерной гидромашины с наклонным диском

Рис. 3. Аксиально-плунжерная гидромашина с наклонным блоком

Рис. 2. Наклонный диск с плунжерами

Одним из достоинств аксиально-плунжерных гидромашин является возможность регулирования рабочего объёма. Изменение рабочего объёма осуществляется путём изменения угла наклона диска или угла наклона оси блока цилиндров. Максимальный угол наклона у машин с наклонным диском ограничен 15-18°. Это ограничение связано с ростом контактных нагрузок между деталями гидромашины. В то же время, в машинах с наклонным блоком рост угла наклона ограничен только конструктивными параметрами, и может достигать 40° (обычно до 25°). Но насосы с наклонным диском имеют то преимущество, что при их регулировании легко осуществляется реверс подачи (при работе в режиме насоса) или реверс направления вращения вала (при работе в режиме гидромотора); в гидромашинах с наклонным блоком реверс осуществить нельзя.

Во избежание резонансных явлений и для снижения пульсаций подачи и расхода количество плунжеров всегда выполняют нечётным.

Принцип работы

При вращении вала гидромашины (рис. 1) плунжер, находящийся внизу (в нижней мёртвой точке), перемещается наверх, и одновременно совершает движение вдоль оси насоса «от края» блока цилиндров — происходит всасывание. Одновременно с этим тот плунжер, который находился вверху, перемещается вниз, и совершает движение «к краю» блока цилиндров — происходит нагнетание. Плунжеры, осуществляющие в данный момент нагнетание, соединены вместе одной канавкой — и образуют полость высокого давления; а те плунжеры, которые осуществляют в данный момент всасывание, соединены вместе другой канавкой — и образуют полость низкого давления. Полости высокого и низкого давления отделены друг от друга. Точка, в которой плунжер переходит от полости высокого давления к полости низкого давления, называется верхней мёртвой точкой, а там где происходит обратный переход, расположена нижняя мёртвая точка. В момент перехода плунжера через одну из мёртвых точек образуются запертые объёмы.

Достоинства

• способность работать при высоких давлениях;
• принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма;
• бо́льшая частота вращения (в сравнении с радиально-плунжерными гидромашинами).

Недостатки

• сложность конструкции и связанная с этим низкая надёжность;
• высокая стоимость данного типа гидромашин;
• большие пульсации подачи (для насосов) и расхода (для гидромотора), и как следствие, большие пульсации давления в гидросистеме.

См. также

• Гидропривод
• Гидравлические машины
• Аксиальный двигатель внутреннего сгорания

Ссылки

• Анимация аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
• Анимация аксиально-поршневого насоса с наклонной шайбой
• Анимация регулируемого аксиально-поршневого насоса

Примечания

1. ↑ согласно ГОСТ 17752-81 "Гидропривод объемный и пневмопривод. Термины и определения" используются термины "Аксиально-поршневые" насосы и гидромоторы, однако наиболее точным понятием (встречающимся в литературе) является термин "Аксиально-плунжерные" гидромашины, так как в качестве вытеснителей как правило используются плунжеры, а не поршни
2. ↑ ^{1 2} Источник литературы 1, стр. 128
3. ↑ Источник литературы 3, стр. 99
4. ↑ Библиотека НЕФТЬ-ГАЗ: Предложения в тексте с термином «Насос»
5. ↑ Источник литературы 3, стр. 99-103

Литература

1. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Башта Т.М., С.С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
3. Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.