Регульований поршневий насос

Гідравлічні системи лежать в основі сучасних промислових машин, мобільного обладнання та систем перетворення енергії. У цих системах насос часто є центральним компонентом, який подає гідравлічну рідину до приводів, двигунів і циліндрів. Серед різних типів насосів,змінна-об'ємний поршневий насос(зазвичай називається aзмінний поршневий насос) виділяється своєю здатністю динамічно регулювати вихідні дані відповідно до вимог системи.

На відміну від насоса з постійним-об’ємом -, який забезпечує постійний потік для заданої швидкості обертання -, поршневий насос із змінноюмодулювати об'ємну потужність за один обертбез зміни швидкості. Ця здатність дозволяє значно заощадити енергію, точніше контролювати рух і зменшити теплові втрати в гідравлічних контурах.

axial piston pump components

Перш ніж занурюватися у внутрішню роботу поршневого насоса з регульованою частотою, важливо сформулювати деякі фундаментальні ідеї щодо гідравліки та об’ємних-машин. Це гарантує, що читачі безперебійно стежать за технічною дискусією.

Однією з найбільш фундаментальних відмінностей у гідравлічних насосах є міжфіксоване зміщенняізмінний об'ємконструкції:

Насос фіксованого-об’ємузабезпечує постійний об'ємний потік (витіснення) за один оберт, незалежно від тиску в системі (нехтуючи витоком). Іншими словами, для заданої швидкості обертання його вихідний потік є «встановленим».
Насос із-змінним об’ємом, навпаки, дозволяє змінювати об’єм (об’єм на оберт) під час роботи насоса. Таким чином, він може адаптувати вихідний потік відповідно до попиту без зміни швидкості.

Завдяки цій адаптивності насоси-змінного робочого об’єму мають переваги в енергоефективності та точному управлінні за змінних навантажень.

Поршневий (або поршневий) насос є різновидомоб’ємний-насосде поршні здійснюють зворотно-поступальний рух в отворах циліндрів, втягуючи рідину під час такту всмоктування та викидаючи її під час такту нагнітання. У ротаційному поршневому насосі кілька поршнів розташовані навколо (або вздовж) обертового вузла, який перетворює обертальний рух у зворотно-поступальний рух.

Основні компоненти та ідеї включають:

Блок циліндрів / бочка: містить кілька поршневих отворів.
Поршні / черевики: рухатися вперед і назад у отворах, часто через тапочки або черевики, які ковзають по перекидній пластині.
Перекидна пластина / поверхня кулачка: похила поверхня або механізм, який контролює хід поршня (для аксіально-поршневих насосів). Оскільки поршні впираються в цю поверхню, довжина їхнього ходу залежить від кута поверхні.
Пластина клапана / пластина порту: нерухома пластина з впускним і випускним отворами, які перехоплюють поршні у відповідних положеннях-забезпечуючи надходження рідини, коли поршень втягується, і витікання, коли поршень виштовхується.
Сальники та зазори: надзвичайно жорсткі допуски для мінімізації витоку (внутрішнього ковзання), що є критичним для підтримки об’ємної ефективності.

В аксіально-поршневому-насосі, коли обертовий блок обертається, кожен поршень ковзає всередину та назовні завдяки геометрії перекидної пластини. Змінюючи кут поворотної пластини, ви змінюєте хід і, таким чином, об’єм, що зміщується за один оберт.

The-schematic-diagram-of-the-axial-piston-pump

Розуміння внутрішньої роботи регульованого поршневого насоса є ключовим для оцінки його потужності та складності. Нижче я пояснюю основні механізми, зосереджуючись на конструкції аксіального-поршня/перекидного диска (найпоширеніший), а потім коротко згадую альтернативні варіанти.

В аксіально-поршневому регульованому-насосі кілька поршнів розташовано по колу навколо центрального приводного вала. Ці поршні рухаються в отворах циліндрів у обертовій стовбурі або блоці. На одному кінці кожен поршень через капець або черевик опирається на aперекидна пластина(або подібним чином діюча поверхня кулачка).

Ось крок-за-дією:

Кут перекосної пластини створює хід поршня

Перехилий диск встановлений під косим кутом відносно осі обертання. Через цей нахил, коли блок циліндрів обертається, кожен поршень змушений здійснювати зворотно-поступальні рухи (переміщатися всередину та назовні) у своєму отворі. Амплітуда цього зворотно-поступального руху (тобто довжина ходу поршня) залежить від кута нахилу: більший кут дає довший хід; менший кут дає коротший хід. Якщо перекидна пластина стає перпендикулярною (нульовий кут), поршень практично не рухається, і продуктивність насоса стає нульовою.

Вхід/вихід через пластину клапана або порт

Навпроти перекидної пластини є стаціонарна пластина клапана або пластина порту з вхідним і вихідним отворами. Коли кожен поршень досягає фази втягування (збільшення об’єму), він з’єднується з впускним отвором і втягує рідину. Коли поршень досягає фази стиснення (зменшується об’єм), його камера з’єднується з випускним отвором, і рідина виштовхується. Геометрія клапанної пластини та синхронізація гарантують, що фази всмоктування та нагнітання кожного поршня відбуваються у правильних положеннях обертання.

Регулювання переміщення за допомогою перекидної пластини

Щоб змінювати продуктивність насоса під час його роботи, нахил перекидної пластини активно регулюється. Існують механічні, гідравлічні, електро-гідравлічні або електронні системи керування, які змінюють свій кут у відповідь на вимоги системи (наприклад, цільовий тиск, цільовий потік). Коли кут збільшується, більше рідини подається за один оберт; коли він зменшується, виділяється менше рідини.

Операція нуля/звороту/над-центром

У деяких конструкціях кут перекидної пластини може повертатися через нуль у протилежну сторону. У цьому випадку насос може змінити напрямок потоку рідини, не змінюючи вал, або досягти режиму «нульового-переміщення», коли продуктивність дорівнює нулю.

Завдяки своїй геометрії та регулюванню конструкція аксіально-поршневої перекидної пластини забезпечує точне керування, високий тиск і відносно компактну упаковку. Однак це також вимагає дуже тонких допусків, хорошого ущільнення та плавного контролю руху перекидної пластини, щоб уникнути нестабільності.

Незважаючи на те, що аксіально-поршнева-конструкція перекидного диска домінує, варто звернути увагу на інші архітектури поршневих насосів із змінною частотою:

Вигнута-вісь

У насосі із зігнутою віссю кут між приводним валом і віссю поршневого блоку є фіксованим (зігнутим), а робочий об’єм змінюється шляхом зміни деяких геометричних параметрів (наприклад, повороту поршневого блоку відносно приводу). Вони часто більш ефективні на високих швидкостях і зменшують бічне навантаження на поршні.

Радіальний-поршень

У радіально-поршневих конструкціях поршні рухаються радіально (всередину та назовні) від центру. Деякі радіально-поршневі насоси можна зробити змінними за допомогою механізмів, які змінюють їхній хід (наприклад, за допомогою ексцентрикових кулачків). Однак вони менш поширені в гідравлічних системах високого{4}}тиску порівняно з осьовими конструкціями.

Пружина або тиск-з змінним ходом

Простіші конструкції змінного типу іноді включають пружини або податливість, так що зі збільшенням проти-тиску ефективний хід автоматично зменшується (по суті, пасивна зміна). Це менш точно, ніж активне керування, але його можна використовувати в простіших або дешевших-системах.

Для регулювання кута перекидної пластини (або еквівалента для інших конструкцій) насоси включають механізми керування, такі як:

Гідравлічний пілот / поршень сервоприводу: використовує невеликий гідравлічний привід для нахилу перекидної пластини, керований тиском або пілотними сигналами.
Пропорційні соленоїди / електрогідравлічний привід: електричні сигнали керують гідравлічним керуванням, що дозволяє цифрове керування переміщенням.
Пружина + компенсатор тиску: компенсаційний клапан відчуває тиск у системі та діє проти пружини, щоб регулювати кут перекидної пластини, обмежуючи тиск або потік за потреби (-регулювання з компенсацією тиску).
Розпізнавання навантаження / контроль зворотного зв'язку: використовуючи зворотний зв’язок тиску або потоку з боку приводу, система керування регулює перекидну пластину, щоб задовольнити вимоги з мінімальними відходами.
Елементи керування обмеженням HP/крутного моменту: деякі насоси мають внутрішнє керування для запобігання перевантаженню основного двигуна; коли необхідна гідравлічна потужність перевищує встановлену межу, робочий об'єм зменшується.

Енергоефективність / Зменшені втрати потужності
Оскільки насос регулює потік відповідно до вимог системи, а не завжди працює на повному обсязі та дроселює надлишок рідини, втрати енергії зводяться до мінімуму. Багато джерел згадують енергозбереження як основну мотивацію для використання конструкцій зі змінним об’ємом.

Знижене теплоутворення та термічний стрес
Менший обхід рідини або дроселювання означає меншу внутрішню циркуляцію та менше виділення тепла. Нижче нагрівання зменшує навантаження на ущільнювачі, деградацію рідини та вимоги до охолодження-і може продовжити термін служби компонентів.

Точний контроль потоку/тиску
З відповідними системами керування (наприклад, датчик навантаження, електронний зворотний зв’язок) ці насоси можуть дуже точно регулювати потік або тиск. Це робить їх придатними для змінних навантажень, точного приводу та складних гідравлічних систем.

Компактний дизайн системи / Менша кількість компонентів
Оскільки один регульований насос може задовольняти широкий діапазон потреб у витратах, ви можете зменшити або відмовитися від додаткових фіксованих насосів, дільників потоку або байпасних контурів, спрощуючи архітектуру гідравлічного контуру.

Нижчі експлуатаційні витрати протягом усього терміну експлуатації
Хоча початкова вартість вища, менше споживання енергії, зменшене теплове навантаження та більш ефективна робота часто призводять до менших витрат протягом життєвого циклу в багатьох сферах застосування.

Гнучкість і адаптивність
Оскільки вимоги до системи змінюються (різне навантаження, кілька приводів, різні швидкості), насос може адаптуватися, а не залишатися в одній робочій точці.

Вища складність і вартість
Механізми змінного керування (приведення в дію перекидної пластини, компенсатори, датчики, логіка керування) роблять насос складнішим і дорожчим, ніж аналоги з фіксованим-об’ємом.

Вимоги до технічного обслуговування та надійності
Завдяки жорсткішим допускам, більшій кількості рухомих частин і складнішим елементам керування ці насоси більш чутливі до зносу, забруднення та поломки компонентів. Регулярне обслуговування та висока чистота рідини є критично важливими.

Чутливість до забруднення та якості рідини
Оскільки внутрішні зазори невеликі, а компоненти повинні рухатися вільно, забруднення частинками, погана фільтрація або погіршення якості рідини можуть погіршити продуктивність або спричинити збій.

Стабільність управління та динамічні проблеми
Швидка-зміна навантажень або агресивне налаштування керування можуть призвести до коливань («полювання») перекидної пластини, нестабільності керування або перерегулювання. Потрібні хороше демпфування, налаштування та надійний зворотний зв’язок.

Знижена ефективність у крайніх умовах
При дуже низькому робочому об’ємі (малий хід) витік може домінувати, знижуючи об’ємну ефективність. Крім того, при дуже високих швидкостях або тисках механічні втрати, вібрація та деформація можуть погіршити продуктивність.

Шум і вібрація
Точніші та високо{0}}швидкісні конструкції можуть створювати проблеми з шумом і вібрацією, особливо якщо керування чи механічний баланс недосконалі. Деякі конструкції шумніші, ніж прості насоси.

Дизайн і виробничий допуск
Щоб підтримувати продуктивність, допуски на компоненти, обробка поверхні, ущільнення та центрування повинні бути високоякісними, що ускладнює виробництво та збільшує вартість.

Applications Of The Swash Plate Type Axial Piston Hydraulic Pump

Поршневі насоси з регульованим ходом широко використовуються в багатьох галузях промисловості завдяки своїй гнучкості, ефективності та здатності адаптуватися до змінних навантажень. У цьому розділі ми досліджуємо основні області застосування та показуємо, як функції насоса використовуються в

Однією з найпоширеніших сфер застосування є мобільна гідравліка в будівельному та землерийному-обладнанні, як-от:

Екскаватори, навантажувачі, екскаватори

Ці машини часто змінюють вантаж під час копання, піднімання, розгойдування тощо

Крани та гідравлічні підйомники

Зі змінними навантаженнями (підйом важких або легших вантажів) насос може регулювати продуктивність так, щоб система залишалася ефективною

Ці застосування значно виграють від здатності насоса швидко реагувати на зміну вимог і зменшувати витрати енергії.

У заводських налаштуваннях і верстатах регульовані поршневі насоси забезпечують більш точне керування та ефективність:

Машини для лиття під тиском

Гідравлічна система приводить у рух прес-форми, затискачі або механізми виштовхування. Насос може динамічно адаптувати потік до етапу циклу формування, зменшуючи потік холостого ходу

Преси, обладнання для штампування/формування

Протягом окремих частин циклу може знадобитися повний потік і тиск; під час інших достатньо зменшеного потоку. Змінний насос адаптується відповідно.

Верстати та обладнання з ЧПУ

Гідравлічні затиски, пристрої для зміни інструментів або системи охолодження можуть потребувати змінного потоку; змінний насос підтримує інтеграцію в системи автоматизації та управління.

Поршневі насоси мають вирішальне значеннягідростатичні трансмісії та-приводи замкнутого контуру(наприклад, у тракторах, комбайнах, важких транспортних засобах). У таких системах:

Один або кілька насосів змінного робочого об’єму приводять в дію гідравлічні двигуни; змінюючи робочий об’єм, система плавно контролює швидкість і крутний момент без механічного перемикання передач.

Ці «безступінчасті» приводи відрізняються високою ефективністю, компактністю та плавним керуванням. Деякі конструкції аксіально-поршневих-насосів із замкнутим контуром підтримують продуктивність до ~500 бар і мають кілька режимів керування.

У морській і морській гідравліці важливі надійність і компактність:

Системи керування рульовим керуванням/підрулюючою системою

Регульовані поршневі насоси дозволяють плавно змінювати вимоги до приводу (наприклад, для рулів, носових підрулювачів), одночасно обмежуючи

Лебідки / підйомні системи

Кораблі та морські платформи часто потребують змінної швидкості та вантажопідйомності; змінні насоси роблять гідравлічні приводи більш ефективними та керованими.

Підводні гідравлічні системи

Завдяки обмеженій потужності та дистанційному керуванню, ефективність і точність

Сучасні трактори, комбайни, комбайни та обприскувачі використовують гідравлічні системи для знарядь, рульового керування, підйомників тощо. Регульовані поршневі насоси допомагають:

Відповідність потоку для реалізації попиту, зменшення марного потоку, коли потрібно менше.

Зменште споживання палива та виділення тепла під час роботи з-малим навантаженням.

Axial hydraulic piston pump troubleshooting3

Таким чином, поршневі насоси зі змінною-об’ємом поршневі насоси є наріжною технологією сучасних гідравлічних систем. Їхня здатність динамічно регулювати об’ємний потік-без зміни швидкості обертання-дає переваги в енергоефективності, терморегулюванні та точному спрацьовуванні.

Для систем зі змінним навантаженням, високими вимогами до точності або де мінімізація відпрацьованого тепла є критичною, регульовані поршневі насоси часто перевершують альтернативи-з фіксованим об’ємом. І навпаки, якщо робоча точка є фіксованою, а зміна навантаження мінімальна, може бути достатньо простішого фіксованого насоса.

Poocca Hydraulic (Shenzhen) Co., Ltd.позиціонує себе як конкурентно сильний гравець на ринку гідравлічних насосів. Деякі з помітних переваг Poocca включають:

Широкий модельний ряд і наявність на складі

Порівняно з багатьма аналогами, Poocca стверджує, що підтримує більш повний модельний ряд і вищі рівні запасів, що допомагає скоротити час виконання покупцями.

Налаштування та взаємозамінність

Poocca пропонує послуги OEM/ODM і підтримує сумісність із загальними стандартами насосів-, тобто може замінити або відобразити рішення таких брендів, як Rexroth, Parker, Yuken тощо.

Після-продажна підтримка та можливість доставки

Вони наголошують на швидкій відповіді (протягом 12 годин), надійній доставці, гарантійній підтримці та глобальній доставці.

Претензії щодо продуктивності з літератури про бренди

На своєму веб-сайті Poocca підкреслює, як їхні поршневі насоси зі змінним робочим об’ємом забезпечують точність керування, ефективність, гнучкість і заявляють про зниження витрат на обслуговування для користувачів.