Принцип действия радиально поршневого насоса кратко

Обновлено: 05.07.2024

Радиально-поршневые насосы используются в тех областях, где необходимо обеспечить давление до 700 бар, например, такие насосы используются в гидросистемах различного рода прессов, зажимных устройствах станков и т.п. Только радиально-поршневые насосы способны длительное время стабильно функционировать при столь значительных нагрузках.

Принцип действия и конструкционные особенности радиально-поршневых насосов

Качающие узлы радиально-поршневого насоса, в каждом из которых содержатся всасывающий и напорный клапаны, закреплены в корпусе. Поршень каждого качающего узла опирается на шейку эксцентрического вала. При перемещении поршня в направлении оси вала, открывается всасывающий клапан, через специальную канавку жидкость поступает в рабочую камеру, т.е. происходит всасывание. Затем всасыва-

Размер и число поршней, а также величина их хода определяют рабочий объем радиально-поршневого насоса. Изменяя эксцентриситет вала насоса, можно регулировать подачу.

Расчет рабочего объема радиально-поршневых насосов с эксцентричным ротором

Ход поршней ротора насоса такой конструкции равен удвоенному эксцентриситету:

где d - диаметр поршня; e - эксцентриситет; z - число поршней.

Расчет рабочего объема радиально-поршневых насосов с эксцентричным валом

Поршни совершают возвратно-поступательное движение под действием вращающегося вала:

где d - диаметр поршня; e - эксцентриситет; z - число поршней.

Радиально-поршневые насосы: а - с эксцентричным ротором;
б - с эксцентричным валом

Справочник

Мы с удовольствием ответим на все Ваши вопросы! Наши менеджеры быстро помогут Вам подобрать решение, которое лучше всего соответствует Вашим потребностям и финансовым возможностям.

Радиально поршневой насос – это объемный насос, в конструкции которого, ось ведущего вала перпендикулярна осям движения рабочих поршней или угол между ними составляет величину не меньше 45°. Механизмы, угол которых меньше 45° относят к аксиальному типу.

Радиально поршневой насос часто называют радиально-плунжерным.

Такие насосы применяю в гидравлических системах с большим давлением. Наиболее часто они применяются в установках с давлением до 32 МПа, бывают и агрегат работающие на большем давлении и достигают значений в 100 МПа. Агрегаты радиально поршневого типа ограничены в частоте вращения вала до 1500 об/мин. Это обусловлено большой инерционностью вращающихся частей.

Устройство

Можно выделить два вида конструкции, таких гидравлических систем:

Гидронасос с эксцентричным ротором. На схеме под буквой А
Гидронасос с эксцентричным валом. На схеме под буквой Б

Устройство с эксцентричным ротором

Устройство с эксцентричным валом

Принцип работы

Ротор вращается в статоре (корпусе) вместе с поршнями, поршни скользят по корпусу, плотно прижимаясь к нему за счет пружин. В результате вращения ротора, поршни совершают возвратно-поступательные движения. Поршни двигаясь по кругу переключаются между двумя фазами:

Фаза всасывания. Поршень совершает выдвижение, рабочая камера увеличивается,клапан нагнетания закрывается и открывается клапан всасывания, он соединён с отверстием забора жидкости. Поршень движется по кругу до максимальной точки его выдвижения.
Фаза нагнетания. Поршень переключается на отверстие нагнетания, и начинает вдвигаться, клапан всасывания закрывается и открывается клапан нагнетания, рабочая камера уменьшается в результате чего создается давление и жидкость вытесняется из насоса. Поршень находится в данной фазе до максимальной точки сжатия рабочей камеры, а затем переключается на фазу всасывания.

Радиально поршневой насос может быть двух и более кратного действия. Это означает что один плунжер совершает несколько рабочих ходов за одно вращение ротора. Такой эффект достигается за счет специального изменения поверхности статора.

Вычисление производительности

Q = hSna = 2eSna

Q – производительность насоса;

L – ход плунжера в цилиндре, в стандартной ситуации L=2*e;

S – площадь плунжера;

a – число плунжеров в блоке;

n – частота вращения блока;

Достоинства и недостатки радиально поршневых насосов

Производят высокое давление в гидравлической системе;
Есть модели с опцией регулирования рабочего объема подачи;
КПД находится на достаточно высоком уровне при большом давлении;
Высокая энергоемкость на единицу массы;

Сложное устройство, небольшая надежность;
Необходимость специфичной обработки деталей, а также сложное строение самого насоса приводит к высокой цене на данные агрегаты;
Нужна тонкая фильтрация рабочей жидкости;
Высокая пульсация подачи и расхода;
Занимают много места;
Низкий вращающий момент основного вала;

Видео радиально поршневого насоса с клапанным распределением

Радиально-поршневой насос – это роторно-поршневой насос, у которого ось вращения ротора перпендикулярна осям рабочих органов или составляет с ними угол более 45 °.

Вытеснителями в радиально-поршневых насосах являются поршни или плунжеры, линейное перемещение которых, обеспечивается, засечёт эксцентриситета между поверхностями ротора и корпуса, или вала и корпуса.

Если в радиальном насосе установлены плунжеры, то его называют радиально-плунжерным. Если поршни – радиально-поршневым.

Плунжеры или поршни могут быть установлены во вращающемся роторе или находиться вне ротора.

Принцип работы радиально-плунжерного насоса

Плунжеры размещены в отверстиях, выполненных в роторе. Зазоры между поверхностями плунжеров и ротора минимальны. При этом плунжеры могут легко перемещаться внутри отверстий.

Ротор с плунжерами установлен в корпусе насоса с эксцентриситетом.

При вращении вала, за счёт центробежной силы, плунжеры прижимаются к внутренней поверхности корпуса.

За счёт эксцентриситета, плунжеры совершают линейное перемещение внутри ротора.

В момент увеличения объёма рабочей камеры, полость под плунжером заполняет рабочей жидкостью. При уменьшении объёма рабочей камеры, жидкость вытесняется плунжером в напорную магистраль.

Полости всасывания и нагнетания, в представленном примере, разделены пластиной.

Принцип работы радиально-поршневого насоса

Рассмотрим принцип работы реального радиально-поршневого насоса с тремя поршнями.

В корпусе насоса установлен вал, имеющий шейку, выполненную с эксцентриситетом.

На эту шейку опираются полые поршни, которые могут линейно перемещаться во втулках, установленных на сферических опорах.

Прижим поршней поверхности вала обеспечивается пружиной.
Внутри поршней установлен всасывающий обратный клапан.
Внутри сферической опоры – нагнетательный обратный клапан.
При вращении вала, поршни совершают линейное перемещение внутри втулок, изменяя объём рабочей камеры.
В момент увеличения объёма рабочей камеры, за счёт создающегося разряжения, всасывающий клапан открывается, а напорный клапан прижимается к седлу.
В момент уменьшения объема рабочей камеры напорный клапан, за счёт возрастания давления в камере, открывается.

Рабочая жидкость вытесняется в линию нагнетания. Всасывающий клапан на этом этапе закрыт.

Радиально-поршневые насосы позволяют создать и длительно работать на высоком давлении до 700 атмосфер. Их используют в гидравлических системах металлургических прессов, прокатных станов, установок по обработке полимеров, зажимных устройствах станков.

Радиально-поршневые гидромашины применяют при сравнительно высоких давлениях (10 МПа и выше). По принципу действия радиально-поршневые гидромашины делятся на 1-о, 2-х и многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот ротора поршни совершают одно возвратно-поступательное движение.

Схема радиально-поршневого насоса однократного действия приведена на рис. 3.6. Рабочими камерами в насосе являются радиально расположенные цилиндры, а вытеснителями - поршни. Ротор (блок цилиндров) 1 установлен на ось 2, которая имеет два канала 3 и 4 (один соединен с гидролинией всасывания, другой - с напорной гидролинией). Каналы имеют окна 5, которыми они могут соединяться с цилиндрами 6. Статор 7 по отношению к ротору располагается с эксцентриситетом.

Рис.3.6. Схема радиально-поршневого насоса однократного действия

Ротор вращается от приводного вала через муфту 8. При вращении ротора в направлении, указанном на рис.3.6. стрелкой, поршни 9 вначале выдвигаются из цилиндров (происходит всасывание), а затем вдвигаются (нагнетание). Соответственно рабочая жидкость вначале заполняет цилиндры, а затем поршнями вытесняется оттуда в канал 4 и далее в напорную линию гидросистемы. Поршни выдвигаются и прижимаются к статору центробежной силой или принудительно (пружиной, давлением рабочей жидкости или иным путем).

Подача радиально-поршневого насоса

где d - диаметр цилиндра;

е - эксцентриситет;

z - число поршней.

В серийных конструкциях радиально-поршневых насосов число поршней принимается нечетным (чаще всего z = 7 или z = 9). Число рядов цилиндров для увеличения подачи может быть увеличено от 2 до 6. Подача радиально-поршневого насоса с кратностью действия i и числом рядов m подсчитывается по формуле

где h - ход поршней.

В станкостроении применяют регулируемые радиально-поршневые насосы однократного действия типа НП, которые выпускают с максимальной подачей до 400 л/мин и давлением до 200 МПа.

На рис.3.7. представлен радиально-поршневой насос однократного действия типа НП

Рис.3.7. Радиально-поршневой насос однократного действия типа НП

с четырьмя рядами цилиндров, который состоит из корпуса 1 и крышки 25, внутри которых размещены все рабочие элементы насоса: скользящий блок 10 с крышкой 24, обойма 9 с крышкой 3 и реактивным кольцом 6, ротор 8 с радиально расположенными цилиндрами, поршни 7, распределительная ось 11, на которой на скользящей насадке установлены ротор, приводной вал 20 и муфта. Скользящий блок может перемещаться по направляющим 15, благодаря чему достигаются изменение эксцентриситета, а следовательно, и подача насоса. Величина эксцентриситета ограничивается указателем 19. Обойма вращается в двух подшипниках 12, а приводной вал - в подшипниках 14. Распределительная ось имеет каналы с отверстиями, через которые происходят всасывание и нагнетание. Муфта состоит из фланца 2, установленного на шлицах приводного вала промежуточного кольца 5 и четырех роликов 4, через которые крутящий момент предается от фланца к ротору. Для исключения утечек рабочей жидкости по валу служит уплотнение 21. Утечки по каналу 17 отводятся в корпус насоса, а из него через отверстие 13 в дренажную гидролинию.Насос работает следующим образом. При вращении ротора поршни под действием центробежной силы выдвигаются из цилиндров и прижимаются к реактивным кольцам обоймы. При этом если между ротором и обоймой есть эксцентриситет, то поршни, кроме вращательного, будут совершать и возвратно-поступательные (в радиальном направлении) движения. Изменение эксцентриситета вызывает соответствующее изменение хода поршней и подачи насоса. Вместе с ротором во вращение вовлекается обойма, вращающаяся в своих подшипниках. Такая конструкция позволяет уменьшить силы трения и повысить КПД гидромашины.

Для радиально-поршневых машин работающих в режиме гидромотора крутящий момент можно определить по формуле

где m - число рядов цилиндров;

i - кратность хода поршней;

h - величина хода поршней.