Pompe assiali a pistone: dispositivo e principio di funzionamento. Suggerimenti per la selezione e recensioni

I dispositivi idraulici sono stati utilizzati in vari campi da molto tempo e fino ad oggi non hanno perso la loro rilevanza. Tutti i tipi di motori idraulici e pompe idrauliche possono essere visti in una varietà di meccanismi, che prevedono la necessità di trasferire uno sforzo notevole. Le macchine idrauliche sono dispositivi con cui comunicare energia meccanica fluido funzionante che passa attraverso di loro o, al contrario, riceve energia da questo fluido per il successivo trasferimento al corpo di lavoro. Le prime e sono pompe a pistoni assiali, mentre i secondi sono motori idraulici.

Dove sono usati?

Ad oggi, l'uso di varie pompe idrauliche può essere trovato in un numero piuttosto elevato di rami della tecnologia, che vanno dai sistemi idrici standard di vari edifici residenziali e imprese e termina con la fornitura di combustibile in centrali elettriche specializzate per le stazioni spaziali.

In questi giorni, l'uso più diffuso di pale e pompe idrauliche volumetriche. Le lame sono i corpi di lavoro delle ruote, che sono dotate di lame speciali. In questo caso, l'energia viene trasferita dall'interazione dinamica delle pale della girante con il fluido che scorre intorno a loro. Se in una tale pompa l'energia viene trasmessa direttamente dalla ruota al liquido, quindi se stiamo parlando di un motore idraulico a palette, in questo caso il liquido trasferirà già energia alla ruota.

Qual è il principio di funzionamento

Il principio di funzionamento, che viene utilizzato dalle macchine idrauliche volumetriche, si basa sulla variazione del volume corrente delle camere di lavoro, che sono collegate con una certa frequenza alle connessioni di uscita e di ingresso. In particolare, questo gruppo comprende tutti i tipi di pompe a pistoni, viti, ingranaggi e pistoni assiali.

Cos'è?

Macchine idrauliche incluse in gruppo assiale-pistone, quando trasmettono la stessa potenza rispetto ad altri dispositivi, sono estremamente compatti e, di conseguenza, hanno un peso ridotto. Attraverso l'uso dei loro corpi di lavoro, che hanno una leggera dimensione radiale, e, di conseguenza, un momento di energia relativamente piccolo, le pompe a pistoni assiali offrono la possibilità di regolare estremamente rapidamente la velocità di rotazione.

Inoltre, tra i vantaggi di tali dispositivi, vale la pena sottolineare anche il fatto che possono operare sotto alta pressione, si distinguono per una significativa velocità di rotazione e offrono anche la possibilità di modificare il volume di lavoro.

vantaggi

Le pompe a pistoni assiali operano nella gamma di frequenze da 500 a 4000 giri al minuto, il che è l'argomento più pesante a favore del loro uso rispetto ai vari dispositivi a pistoni radiali, il cui limite raggiunge 1500 giri. Vale anche la pena notare che questi dispositivi possono funzionare anche in condizioni di pressione non superiori a 40 megapascal, mentre per i dispositivi sopra indicati questo limite è di 35 megapascal.

carenze

Se parliamo di quali svantaggi hanno le pompe a pistoni assiali, vale la pena notare che hanno un costo considerevole, si distinguono per l'estrema complessità del loro design e, quindi, sono lontani dall'essere caratterizzati dalla massima affidabilità. Inoltre, nel processo del loro lavoro vi è un'ondata significativa di alimentazione, a seguito della quale vi è anche una pulsazione di pressione nel sistema idraulico utilizzato.

Cosa è incluso in esso?

Nell'assemblaggio tradizionale, le pompe industriali di questo tipo includono un blocco cilindri specializzato, che è inoltre dotato di pistoni, oltre a un disco reggispinta, albero motore, bielle e unità di distribuzione. Nel processo di lavoro pompa idraulica contemporaneamente con l'inizio della rotazione dell'albero, anche il blocco di cilindri inizia a funzionare, mentre vale la pena notare che i pistoni non solo ruotano, ma si muovono anche lungo l'asse di questo blocco, rendendo movimento alternativo. Grazie a questo principio di funzionamento, queste pompe industriali sono chiamate pistoni assiali.

Come funzionano?

Finché i pistoni scivolano fuori dai cilindri, il dispositivo eseguirà l'aspirazione, mentre si muoverà, saranno pompati. Attraverso le finestre disponibili nell'unità di distribuzione, ogni singolo cilindro si fonde alternativamente con le linee di pressione e di aspirazione. Per escludere la possibilità di combinare tra loro le linee idrauliche di aspirazione e pressione, il blocco cilindri viene premuto con estrema forza contro l'unità di distribuzione, mentre le sue finestre vengono separate mediante ponti di tenuta. Al fine di ridurre al minimo scosse idrauliche durante il superamento di questi ponticelli tramite cilindri, vengono realizzate speciali scanalature dell'acceleratore, grazie alle quali viene garantito un aumento uniforme della pressione del fluido di lavoro.

Il principio di funzionamento di una pompa a pistone assiale prevede l'uso di cilindri come camere di lavoro, mentre sono posizionati assialmente rispetto all'asse del rotore. In questo caso, i pistoni stessi sono usati come dislocatori. A seconda di quale caratteristica della pompa prevale, e anche di quali caratteristiche progettuali ha, queste unità possono essere dotate di un disco inclinato o di un blocco cilindri inclinato. I blocchi cilindri di questo formato si trovano spesso negli azionamenti di quelle macchine che operano in modalità operative medio o piuttosto pesanti, e sono spesso inclusi in quanto sono caratterizzati da un più alto grado di affidabilità in condizioni di carichi variabili e sono anche meno sensibili a tutti i tipi di contaminanti. pompe a disco inclinate o fluide.

Come sono?

Tutti i dispositivi a pistoni assiali, che vengono utilizzati oggi, sono realizzati secondo quattro schemi di base, a seconda dei quali cambia anche la caratteristica della pompa.

- La prima opzione. L'albero motore e il piatto inclinato sono combinati dalla scheda di potenza sotto forma di giunto universale con due gradi di libertà. In questo caso, il disco con pistoni è combinato con l'aiuto di bielle specializzate.

La coppia viene trasmessa dal motore al blocco cilindri usando un giunto universale e una piastra oscillante. Inizialmente, il blocco viene premuto direttamente sul quadro mediante una molla, dopodiché il fluido di lavoro viene già utilizzato per questo durante il funzionamento della pompa. La coppia, che viene trasmessa al blocco cilindri, supera completamente le forze di attrito che si formano tra la parte terminale del blocco e il quadro stesso.

- La seconda opzione. In questo caso, il principio di funzionamento di una pompa a pistoni assiali implica l'uso di un doppio giunto universale non di forza, e tali dispositivi sono diversi in quanto in questo caso l'angolo tra gli assi di guida e intermedi è uguale agli assi degli alberi condotto e intermedio. In definitiva, viene assicurata la massima sincronizzazione possibile della rotazione dell'azionamento e degli alberi condotti, mentre il giunto cardanico è completamente scarico. Ciò è assicurato dal fatto che la coppia viene trasmessa dal motore di azionamento con l'aiuto di un disco e questo disco viene prodotto insieme all'albero.

- La terza opzione. In questo caso, il dispositivo di una pompa a pistoni assiali è l'uso di una piastra oscillante, e le unità stesse sono chiamate pompe point-touch. Per tali apparecchiature, è significativa una significativa semplificazione del design, poiché le bielle e gli alberi cardanici sono completamente assenti, tuttavia, per ottenere il lancio di questa macchina in modalità pompa idraulica, è necessario forzare i pistoni fuori dai cilindri, premendoli contro il disco inclinato.

A tale scopo vengono utilizzate molle speciali, che si trovano direttamente nei cilindri stessi. A causa della semplicità del design, rispettivamente, in questo caso è meno frequente la riparazione delle pompe. In particolare, secondo questa tecnologia, vengono prodotte le macchine idrauliche G15-2, che sono attualmente diffuse, che si distinguono per la loro ridotta capacità.

- La quarta opzione. Il lavoro della pompa a pistoni assiali del tipo senza card permette l'integrazione dell'albero motore e del blocco cilindri con l'aiuto di rondelle e bielle. Se parliamo dei vantaggi di tali dispositivi rispetto a quelli che utilizzano la comunicazione cardanica, vale la pena individuare la massima semplicità di fabbricazione e l'affidabilità nel funzionamento con le dimensioni minime del monoblocco. Questo modello è equipaggiato con macchine idrauliche a pistoni assiali delle serie 300 e 200. In questo caso, il flusso dipende direttamente dalla corsa del pistone, che è determinata dall'angolo di inclinazione del blocco cilindri o del disco. Nella maggior parte dei casi, questo angolo è di circa 25 gradi. Se l'unità prevede la possibilità di modificare l'angolo di inclinazione nel processo di lavoro, allora vengono chiamate così: le pompe a pistoni assiali sono regolabili. Ovviamente, è più ottimale usare dispositivi regolabili, ma il loro costo può essere molto più elevato rispetto alle apparecchiature standard.

Dove si applicano

Oggi, le pompe a pistoni assiali, il cui prezzo nella maggior parte dei casi supera il costo di altri tipi comuni di dispositivi idraulici (da 4 mila dollari), sono tra le più comuni e vengono utilizzate non solo come pompe, ma anche come motori idraulici. In particolare, possono essere trovati oggi nei sistemi idraulici di escavatori a benna singola specializzati, nella costruzione di azionamenti per tutti i tipi di bulldozer, che sono controllati dal principio del joystick. Inoltre, questa apparecchiatura viene utilizzata attivamente nella progettazione di azionamenti idraulici di varie macchine, rulli per asfalto e un'ampia gamma di apparecchiature per l'aviazione.

Con quale criterio dovrei scegliere?

Esistono diversi criteri di base per la scelta delle pompe. In questo modo puoi garantire non solo il costo e le caratteristiche ottimali del dispositivo, ma anche eliminare la possibilità che spesso tu debba riparare le pompe a causa del loro guasto:

• Dimensioni. Il più ottimale è l'uso di pompe con ND, in quanto non sono assemblati con cuscinetti troppo voluminosi, albero a sbalzo e una speciale culla basculante in cui si trova il blocco cilindri. Questo vale soprattutto per i dispositivi regolabili. Inoltre, il momento di inerzia nelle culle nelle pompe con ND è significativamente inferiore rispetto a NB e quindi hanno una velocità maggiore quando è necessario il cambio di flusso.
• La complessità nella fabbricazione. Ancora una volta, sarà più pertinente utilizzare pompe con ND, in quanto caratterizzate da un consumo di metallo insignificante, nonché dal numero minimo di parti con maggiore precisione. Molti esperti affermano che le pompe con NB sono più difficili da produrre dell'8-12% rispetto alle pompe con ND, poiché hanno un gruppo pistone più complesso e vari dispositivi di sincronizzazione.
• Durevolezza. In questo caso, le pompe con ND sono meno caricate con i cuscinetti e forniscono anche un uso più ampio dei cuscinetti idrostatici. Vale la pena notare che nei dispositivi con NB il carico sui cuscinetti praticamente non dipende dall'angolo di inclinazione del blocco, mentre nelle macchine con ND è proporzionale alla tangente di questo angolo. Questa circostanza, così come l'energia insignificante delle parti rotanti, distingue piuttosto favorevolmente questi dispositivi quando devono essere utilizzati in unità di pompaggio a capacità variabile con pressione costante. Pertanto, a una pressione di 32 MPa, le pompe idrauliche con NB saranno in grado di funzionare per circa 10.000 ore, mentre nelle stesse condizioni ND, le pompe funzionano per oltre 13.000 ore.
• Efficienza. Da questo punto di vista, le pompe con NB sono più rilevanti, poiché le pompe ND contengono perdite meccaniche significative dovute a forze radiali più elevate che interessano i pistoni, ampio uso di cuscinetti idrostatici, così come significative velocità lineari nelle coppie di attrito, tali dispositivi caratterizzato da una maggiore perdita. In generale, sono questi fattori che alla fine causano una minore efficienza. Pertanto, con la stessa pressione di 32 MPa, l'efficienza dei dispositivi con ND è circa del 90%, mentre le macchine con NB avranno un'efficienza del 92-93%.
• Frequenza di rotazione Il pistone della pompa con NB consente di fornire un sistema di distribuzione con dimensioni radiali minime. Con velocità lineari limitate, è possibile utilizzarle a velocità di rotazione estremamente elevate, il che ci consente in definitiva di ottenere un notevole consumo energetico di questa apparecchiatura.
• Capacità di aspirazione Secondo questo parametro, il design della pompa con NB sembra più attraente, perché sono dotati di dimensioni inferiori delle velocità periferiche delle finestre dei cilindri, mentre le finestre stesse possono essere piuttosto grandi, il che riduce al minimo la possibilità di ridurre il flusso dovuto alla cavitazione. La capacità di aspirazione di tali pompe è più elevata a causa del fatto che essi hanno un volume morto minimo di camere di lavoro, e inoltre, le parti di flusso delle pompe sono più corte, il che riduce anche le perdite.