Аксиально-поршневые насосы: принцип работы, виды, конструкция и применение

Аксиально-поршневой насос — это высокоэффективное гидравлическое устройство, в котором поршни расположены параллельно оси вращения. Такой принцип построения обеспечивает высокое рабочее давление, большой КПД и универсальность применения. Благодаря компактным размерам при высокой производительности эти насосы широко используются в строительной, сельскохозяйственной, промышленной, энергетической и автомобильной технике. Название «аксиальный» указывает на расположение поршней вдоль оси, а принцип работы основан на изменении объема рабочих камер при вращении поршневого блока. Когда камера увеличивается — жидкость засасывается, а при уменьшении — выталкивается в гидросистему.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса

Принцип работы аксиально-поршневого насоса связан с вращением поршневого блока и возвратно-поступательным движением поршней. Вал, соединенный с роторно-поршневой группой, вращает её внутри корпуса. Поршни одним концом опираются на неподвижную наклонную шайбу или на наклонный блок цилиндров.

При вращении поршни совершают ход назад — жидкость через распределительное устройство поступает в рабочую камеру. При ходе вперёд она вытесняется, создавая высокое давление. Регулировка угла наклона шайбы или блока позволяет изменять подачу жидкости, а изменение направления наклона — менять направление потока (реверс).

Такая схема работы обеспечивает плавную регулировку расхода, возможность реверсивной работы и стабильную подачу даже при высоких нагрузках.

Виды аксиально-поршневых насосов

Существует два основных вида аксиально-поршневых насосов:

• С наклонным диском (шайбой) — изменение подачи осуществляется изменением угла наклона диска относительно оси. Поршни опираются на подпятники, которые скользят по поверхности диска.
• С наклонным блоком цилиндров — угол наклона блока меняется вместе с цилиндрами, а поршни связаны с ним напрямую.

Оба типа могут иметь регулируемый или нерегулируемый рабочий объём. В регулируемых моделях оператор или автоматика изменяют угол наклона, контролируя расход и давление. Нерегулируемые версии проще и дешевле, но подача жидкости в них постоянна.

Конструкция аксиально-поршневого насоса

Конструкция аксиально-поршневого насоса включает несколько ключевых узлов:

• Ведущий вал — соединяет привод (электродвигатель или ДВС) с роторно-поршневым блоком.
• Распределительный механизм — обеспечивает поступление и отвод жидкости в нужные камеры.
• Блок цилиндров — в нём расположены поршни или плунжеры.
• Поршни — совершают возвратно-поступательные движения, создавая разность объёмов в рабочих камерах.
• Шатуны или кулачки — передают движение от диска или блока к поршням.
• Корпус — герметичная оболочка, удерживающая все элементы и выдерживающая рабочее давление.

Чаще всего в блоке цилиндров размещают 6–9 поршней. Предпочтение отдают нечётному количеству для лучшей балансировки. Конструкторы применяют технологические решения — полые поршни для снижения массы, специальные проточки и канавки на распределительных шайбах для уменьшения кавитации и шума.

Преимущества и недостатки эксплуатации

Преимущества аксиально-поршневых насосов:

• Высокая производительность при компактных габаритах.
• Отличная энергоемкость — до 5 кВт мощности на 1 кг массы.
• Низкий момент инерции благодаря лёгким подвижным частям.
• Возможность работы как насоса, так и гидромотора.
• Простая регулировка скорости вращения выходного вала (600–4000 об/мин).
• Высокое рабочее давление — до 35–42 МПа.
• Высокая герметичность из-за минимальных зазоров.
• КПД до 95 %.

К недостаткам можно отнести высокую точность изготовления, требующую качественного обслуживания, а также чувствительность к чистоте рабочей жидкости.

Как выбрать аксиально-поршневой насос

При выборе аксиально-поршневого насоса важно учитывать рабочие параметры гидросистемы — давление, расход жидкости и требуемую регулировку подачи. Для систем с постоянным расходом подойдут нерегулируемые модели, а при необходимости точного управления потоком и реверсом предпочтительнее насосы с изменяемым рабочим объёмом. Также необходимо учитывать направление вращения вала и тип привода — электрический, дизельный или механический. Для тяжёлых условий эксплуатации стоит выбирать насосы с усиленным корпусом, закалёнными плунжерами и повышенной стойкостью к кавитации. При работе с агрессивными или высокотемпературными жидкостями рекомендуется использовать модификации с термостойкими уплотнениями и антикоррозийным покрытием. Оптимальный выбор насоса определяется балансом между требуемым давлением, эффективностью, ресурсом и стоимостью обслуживания.

Области применения аксиально-поршневых насосов

Области применения аксиально-поршневых насосов охватывают широкий спектр:

• Строительная техника — экскаваторы, краны, бульдозеры получают мощный гидропоток для работы исполнительных механизмов.
• Сельское хозяйство — тракторы и комбайны используют такие насосы для управления навесным оборудованием.
• Промышленное оборудование — гидравлические прессы, металлообрабатывающие станки, подъемные механизмы.
• Энергетика — управление поворотом лопастей ветряных турбин, гидравлические системы генераторов.
• Автомобилестроение — усилители рулевого управления, тормозные системы грузовой техники и автобусов.

В этих отраслях ценят сочетание компактности, надежности и высокой мощности.

Аксиально-поршневой насос — это ключевой элемент современных гидросистем, способный обеспечить высокое давление, точное регулирование потока и долговечную работу. Виды аксиально-поршневых насосов — с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров — позволяют подобрать оптимальную конструкцию под конкретные задачи.

При правильном обслуживании и использовании чистой рабочей жидкости гидромотор аксиально-поршневой и насос прослужат многие годы, обеспечивая стабильную и экономичную работу оборудования. Выбор подходящей модели зависит от требуемого давления, производительности и условий эксплуатации, а применение этих устройств в промышленности и транспорте подтверждает их надежность и эффективность.