Aksialno-batne črpalke: naprava in princip delovanja. Izbirni nasveti in pregledi

Hidravlične naprave se na različnih področjih uporabljajo že dolgo in do danes niso izgubile pomena. Vse vrste hidravličnih motorjev in hidravličnih črpalk je mogoče videti v različnih mehanizmih, ki zagotavljajo potrebo po prenašanju znatnega napora. Hidravlični stroji so naprave, s katerimi komunicirajo mehanska energija delovna tekočina, ki gre skozi njih, ali obratno, prejema energijo iz te tekočine za nadaljnji prenos v delovno telo. Prva in so aksialne batne črpalke, druge pa so hidravlični motorji.

Kje se uporabljajo?

Doslej je bilo mogoče uporabiti različne hidravlične črpalke v precej številnih tehnoloških panogah, od standardnih vodnih sistemov različnih stanovanjskih stavb in podjetij do konca z dobavo goriva v specializiranih elektrarnah za vesoljske postaje.

Te dni, najbolj razširjena uporaba rezila in volumetrične hidravlične črpalke. Rezila so delovna telesa koles, ki so opremljena s posebnimi rezili. V tem primeru se energija prenaša z dinamično interakcijo lopatic rotorja z tekočino, ki teče okoli njih. Če se v takšni črpalki energija prenaša neposredno s kolesa na tekočino, potem, če govorimo o lopatnem hidravličnem motorju, bo tekočina v tem primeru že prenesla energijo na kolo.

Kaj je načelo delovanja

Načelo delovanja, ki ga uporabljajo volumetrični hidravlični stroji, temelji na spremembi trenutne prostornine delovnih komor, ki so z določeno frekvenco povezane z izhodnimi in vstopnimi priključki. Ta skupina vključuje zlasti vse vrste batnih, vijačnih, zobniških in aksialno-batnih črpalk.

Kaj je to?

Hidravlični stroji, ki so vključeni v aksialno-batna skupina, pri prenosu enake moči v primerjavi z drugimi napravami so zelo kompaktne in imajo zato majhno težo. Z uporabo njihovih delovnih teles, ki imajo rahlo radialne dimenzije, in posledično relativno majhen trenutek energije, imajo aksialno-batne črpalke izjemno hitro prilagoditev hitrosti vrtenja.

Poleg tega je med prednostmi takšnih naprav treba poudariti tudi dejstvo, da lahko delujejo pod visokim tlakom, odlikujejo jih znatne hitrosti vrtenja in omogočajo tudi možnost spreminjanja delovne prostornine.

Koristi

Aksialne batne črpalke delujejo v frekvenčnem območju od 500 do 4000 obratov na minuto, kar je najpomembnejši argument v prid njihove uporabe v primerjavi z različnimi radialnimi batnimi napravami, katerih meja doseže 1500 vrtljajev. Prav tako je treba omeniti, da lahko te naprave delujejo tudi pod tlačnimi pogoji, ki ne presegajo 40 megapaskalov, medtem ko je za zgoraj omenjene naprave ta meja 35 megapaskal.

Slabosti

Če govorimo o tem, kaj slabosti aksialno-batne črpalke imajo, je treba omeniti, da imajo precejšnje stroške, se odlikujejo po izjemni kompleksnosti svoje zasnove in so zato daleč od tega, da jih ne označuje najvišja zanesljivost. Poleg tega je v procesu njihovega dela prisoten znaten naboj napajanja, zaradi česar se v hidravličnem sistemu uporablja tudi tlačno pulziranje.

Kaj je vključeno?

V tradicionalni montaži industrijske črpalke tega tipa vključujejo specializiran valjasti blok, ki je dodatno opremljen z bati, kot tudi potisni disk, pogonska gred, povezovalne palice in distribucijska enota. V procesu dela hidravlična črpalka hkrati z začetkom vrtenja gredi začne delovati tudi blok valjev, medtem ko je treba omeniti, da se bati ne bodo samo vrteli, temveč tudi premikali vzdolž osi tega bloka, povratno gibanje. Zaradi tega načela delovanja se te industrijske črpalke imenujejo aksialni bat.

Kako delujejo?

Dokler bodo bati potisnili iz valjev, bo naprava izvedla sesanje, medtem ko se bodo premikali, bodo črpali. Skozi okna, ki so na voljo v distribucijski enoti, se vsak posamezen valj izmenoma stika s tlačnim in sesalnim vodom. Da bi izključili možnost medsebojnega združevanja sesalnih in tlačnih hidravličnih vodov, je blok valja zelo tesno pritisnjen na distribucijsko enoto, okna pa so ločena s tesnilnimi mostovi. Da bi zmanjšali hidravlični šoki pri premagovanju teh prekucnikov z valji so v njih izdelani posebni utori za dušenje, zaradi katerih je zagotovljeno enakomerno povečanje tlaka delovne tekočine.

Načelo delovanja aksialne batne črpalke vključuje uporabo jeklenk kot delovnih komor, medtem ko so osno nameščene glede na os rotorja. V tem primeru se sami batovi uporabljajo kot premikalniki. Glede na to, katera značilnost črpalke prevladuje, in tudi, kakšne značilnosti ima, so lahko te enote opremljene z nagnjenim diskom ali poševnim valjem. Cilindrski bloki tega formata se pogosto pojavljajo v pogonih tistih strojev, ki delujejo na srednjih ali precej težkih načinih obratovanja, pogosto pa so vključeni tudi zato, ker so označeni z višjo stopnjo zanesljivosti v pogojih spremenljivih obremenitev in so tudi manj občutljivi na vse vrste onesnaževalcev. diskovne črpalke v primerjavi s poševnimi.

Kakšni so?

Vse aksialno-batne naprave, ki se danes uporabljajo, so izdelane v skladu s štirimi osnovnimi shemami, odvisno od tega, katera značilnost črpalke se spreminja.

Prva možnost. Pogonska gred in nihajna plošča sta združena z močnostno kartico v obliki univerzalnega zgloba z dvema stopnjama svobode. V tem primeru je disk z bati kombiniran s pomočjo specialnih kljuk.

Navor se prenaša od motorja do cilindričnega bloka z uporabo kardanskega zgloba in pregibne plošče. Na začetku se bloki s pomočjo vzmeti pritisnejo neposredno na stikalno napravo, po tem pa se pri tem uporabi med obratovanjem črpalke. Vrtilni moment, ki se prenaša na blok valja, popolnoma premaga trenja, ki nastanejo med končnim delom bloka in samim stikalom.

- Druga možnost. V tem primeru načelo delovanja aksialno-batne črpalke vključuje uporabo dvojnega univerzalnega zgloba, ki ni prisiljen, in takšne naprave se razlikujejo v tem, da je v tem primeru kot med osmi pogonske in vmesne gredi enak osi pogonske in vmesne gredi. Končno je zagotovljena največja možna sinhronizacija vrtenja pogonske in pogonske gredi, medtem ko je gimbal popolnoma razložen. To je zagotovljeno z dejstvom, da se vrtilni moment s pogonskega motorja prenaša s pomočjo diska, ta disk pa se proizvaja skupaj z gredjo.

- Tretja možnost. V tem primeru je naprava aksialne batne črpalke uporaba plošče z nagibno ploščo in same enote se imenujejo točkovne črpalke. Za takšno opremo je značilna bistvena poenostavitev konstrukcije, ker so palice in kardanske gredi popolnoma odsotne, vendar je za dosego zagona tega stroja v načinu hidravlične črpalke potrebno iztisniti batke iz valjev, s čimer jih pritiskamo na nagnjeni disk.

V ta namen se uporabljajo posebne vzmeti, ki se nahajajo neposredno v samih valjih. Zaradi enostavnosti zasnove se v tem primeru zahteva redkejše popravilo črpalk. Predvsem po tej tehnologiji se izdelujejo hidravlični stroji G15-2, ki so trenutno priljubljeni, ki so znani po svoji majhni zmogljivosti.

- Četrta možnost. Delo aksialne batne črpalke brezkarticnega tipa omogoča integracijo pogonske gredi in valjevnega bloka s pomočjo podložk in povezovalnih drogov. Če govorimo o prednostih takšnih naprav v primerjavi s tistimi, ki uporabljajo kardansko komunikacijo, je smiselno izpostaviti skrajno preprostost izdelave, kot tudi zanesljivost delovanja z minimalnimi dimenzijami bloka valjev. Ta izvedba je opremljena z aksialno-batnimi hidravličnimi stroji serije 300 in 200. V tem primeru je tok odvisen neposredno od giba bata, ki je določen s kotom nagiba valjevnega bloka ali diska. V večini primerov je ta kot približno 25 stopinj. Če enota predvideva možnost spreminjanja kota nagiba v procesu dela, se imenujejo tako: aksialno-batne črpalke so nastavljive. Seveda je bolj optimalno uporabljati nastavljive naprave, vendar so lahko njihovi stroški bistveno večji od standardne opreme.

Kjer se uporablja

Danes so aksialne batne črpalke, katerih cena v večini primerov presega stroške drugih običajnih tipov hidravličnih naprav (od 4 tisoč dolarjev), so med najpogostejšimi in se uporabljajo ne samo kot črpalke, ampak tudi hidravlični motorji. Danes jih je mogoče najti predvsem v hidravličnih sistemih specializiranih bagrov z enojnimi žlicami, pri izdelavi pogonov za vse vrste buldožerjev, ki se krmilijo po principu krmilne palice. Poleg tega se ta oprema aktivno uporablja pri načrtovanju hidravličnih pogonov različnih strojev, asfaltnih valjev in široke palete letalske opreme.

Po katerih merilih naj izberem?

Obstaja več osnovnih meril za izbiro črpalk. Tako lahko zagotovite ne le optimalne stroške in značilnosti naprave, temveč tudi odpravite možnost, da boste pogosto morali popraviti črpalke zaradi njihove okvare:

• Dimenzije. Najbolj optimalna je uporaba črpalk z ND, saj niso preveč zapleten nosilec, konzolna gred in posebno nagibno ležišče, v katerem se nahaja blok valja. To velja zlasti za nastavljive naprave. Poleg tega je vztrajnostni moment v držalih v črpalkah z ND bistveno manjši v primerjavi z NB, zato imajo višjo hitrost, ko je potrebna sprememba pretoka.
• Zapletenost pri izdelavi. Še enkrat je bolj pomembno, da uporabimo črpalke z ND, saj so za njih značilna neznatna poraba kovin in minimalno število delov s povečano natančnostjo. Mnogi strokovnjaki pravijo, da je črpalke z NB približno 8–12% težje izdelati kot črpalke z ND, saj imajo bolj kompleksno batno skupino in različne sinhronizacijske naprave.
• Trajnost V tem primeru so črpalke z ND manj obremenjene z ležaji in zagotavljajo širšo uporabo hidrostatičnih ležajev. Opozoriti je treba, da v napravah z NB obremenitev na ležaje praktično ni odvisna od kota nagiba bloka, medtem ko je pri strojih z ND sorazmerna s tangento tega kota. Ta okoliščina, pa tudi nepomembna energija vrtljivih delov, zelo ugodno razlikuje te naprave, kadar jih je treba uporabljati v črpalnih enotah s spremenljivo zmogljivostjo s konstantnim tlakom. Tako bodo pri tlaku 32 MPa hidravlične črpalke z NB delovale približno 10.000 ur, medtem ko pod istimi pogoji ND črpalke delujejo več kot 13.000 ur.
• Učinkovitost S tega vidika so črpalke z NB bolj pomembne, saj ND črpalke vsebujejo velike mehanske izgube zaradi višjih radialnih sil, ki vplivajo na bate, široko uporabo hidrostatičnih ležajev, kot tudi pomembne linearne hitrosti v tornih parih, kot so naprave. značilen po večjem uhajanju. Na splošno ti dejavniki na koncu povzročijo nižjo učinkovitost. Tako je pri enakem tlaku 32 MPa učinkovitost naprav z ND približno 90%, medtem ko bodo stroji z NB z 92-93% izkoristkom.
• Frekvenca vrtenja Bat črpalke z NB omogoča distribucijski sistem z minimalnimi radialnimi merami. Z omejenimi linearnimi hitrostmi jih je mogoče uporabljati pri izjemno visokih vrtilnih hitrostih, kar nam v končni fazi omogoča doseganje znatne porabe energije te opreme.
• Sesalna zmogljivost Po tem parametru izgleda črpalka z NB bolj privlačna, ker so opremljena z manjšimi velikostmi obodnih hitrosti oken valjev, medtem ko so lahko sama okna precej velika, kar zmanjšuje možnost zmanjšanja pretoka zaradi kavitacije. Sesalna zmogljivost takšnih črpalk je višja zaradi dejstva, da imajo minimalne mrtve prostornine delovnih komor, poleg tega pa so pretočni deli črpalk krajši, kar tudi zmanjšuje izgube.