Современные насосы и гидродвигатели

Пластинчатые насосы: Parker Denison, Bosch Rexroth, Vickers

Основные особенности ведущих производителей

Пластинчатые насосы ведущих фирм (Parker Denison, Bosch Rexroth, Vickers) имеют ряд конструктивных особенностей, выделяющих их на рынке гидравлического оборудования.

Многопоточные исполнения

В последние годы фирмы Vickers и Denison предлагают трехпоточные исполнения. Допустимо дальнейшее продольное сопряжение с помощью унифицированных заднего фланца (адаптера) и соединительной муфты.

На рис. 2 показано комбинированное исполнение регулируемого аксиально-поршневого насоса с компенсатором давления и нерегулируемого пластинчатого.

Регулируемые пластинчатые насосы

Регулируемые пластинчатые насосы (V₀ = 6...150 см³; p до 16 МПа) комплектуются новыми механизмами управления.

Для насосов VVP Eaton Vickers кроме традиционного компенсатора давления предлагаются:

• Компенсаторы давления и подачи;
• Чувствительные к нагрузке (LS);
• Регуляторы мощности.

Для всех этих механизмов возможна:

• Ручная настройка;
• Дистанционное гидроуправление;
• Двухрежимное или пропорциональное электроуправление.

Рис. 1. Пластинчатые насосы фирм Vickers и Denison

Шестеренные насосы: снижение шума и многопоточные связки

Направления развития

Развитие шестеренных насосов наружного зацепления направлено, главным образом, на:

1. Снижение уровня шума;
2. Создание многопоточных связок;
3. Комплектование дополнительной гидроаппаратурой.

Способы снижения шума

Одним из возможных способов снижения шума является применение сдвоенных шестерен, повернутых на полшага (насосы DUO фирм Bosch Rexroth и SALAMI).

Однако при этом существенно усложняется конструкция.

Фирмой Bosch Rexroth предлагаются насосы Silence с неэвольвентным зубчатым зацеплением, позволяющим:

Применение винтовых зубьев в насосах фирмы HANSA-TMP с V₀ = 6,4...200,4 см³ и p = 27,5...20,2 МПа позволяет снизить уровень шума до 55...68 дБА.

Встроенная гидроаппаратура

Насосы выпускаются с различными размерами монтажных фланцев, валов и присоединительных отверстий, унифицированными по ISO, SAE или DIN.

Хорошо проработана система продольного сопряжения. Наличие встроенных аппаратов существенно расширяет технические возможности.

Примеры встроенной аппаратуры:

• Спарка Ronzio работает по принципу разделительной панели;
• Насосы Bosch Rexroth комплектуются трехлинейным регулятором расхода;
• Предохранительными клапанами;
• Насосы SALAMI имеют исполнение с предохранительным клапаном и электроразгрузкой;
• Насосы с усиленными подшипниками вала.

Шестеренные насосы внутреннего зацепления

Эта группа гидромашин получает в последние годы опережающее развитие.

Преимущества:

• Значительное снижение шума;
• Исключение запирания РЖ в межзубьевых впадинах;
• Расширение угловых секторов зон всасывания и нагнетания.

На рис. 4 показаны новейшие насосы фирм Bosch Rexroth и Duplomatic, а также график уровня шума в зависимости от приводной мощности P.

К сожалению, насосы этого типа отечественной промышленностью не освоены.

Рис. 4. Насосы внутреннего зацепления и уровень шума

Аксиально-поршневые насосы: с наклонным блоком и диском

Конструктивные группы

Конструктивно насосы подразделяются на две крупных группы:

1. С наклонным блоком;
2. С наклонным диском.

Насосы с наклонным блоком

Типичным представителем первой группы являются насосы F11 фирмы Parker (VOAC), имеющие ряд инновационных решений:

Насосы с наклонным диском

Наиболее интенсивно развиваются насосы с наклонным диском, в которых конструктивно удается:

• Реализовать большое количество различных механизмов управления;
• Обеспечить многопоточные связки;
• Укомплектовать насос вспомогательными гидроагрегатами.

Механизмы управления

Среди наиболее применяемых механизмов управления:

1. Ручной;
2. Гидравлический с прямым или сервоуправлением;
3. Компенсатор давления (возможно с чувствительностью к нагрузке);
4. Регулятор мощности;
5. Электрический/электронный от пропорционального или дросселирующего гидрораспределителя с обратной связью.

Цифровое управление

Цифровые управляющие устройства имеют существенные преимущества перед аналоговыми:

Это направление активно развивается фирмой Atos; типичный пример — насос PVPC с встроенным электронным блоком управления.

Частотное регулирование

С целью снижения потерь мощности и шума фирма Yuken рекомендует применять частотное регулирование насосов (n_min = 300 мин⁻¹).

Путем дооснащения гидроприводов контроллером, частотным преобразователем и датчиком давления.

Рис. 5-6. Аксиально-поршневые насосы с различными системами управления

Радиально-поршневые насосы: давление до 100 МПа

Применение при высоких давлениях

Эти насосы применяются чаще всего при высоких давлениях РЖ.

Модель PR4 фирмы Bosch Rexroth способна развивать давление до 70 МПа, причем возможно переключение потоков от различных поршней (до 10).

Компактные насосы высокого давления

В гамме компактных насосов фирмы Bieri (V₀ = 0,47...6,33 см³) существуют исполнения на давление 100 МПа.

Фирма Atos предлагает комбинированные насосы, состоящие, например, из радиально-поршневого и пластинчатого.

Насосы Moog RKP

Фирма Moog недавно приобрела завод радиально-поршневых насосов Bosch и освоила гамму RKP.

Насосы оснащаются пропорциональным электрогидравлическим регулятором, обеспечивающим так называемое р/Q-регулирование с обратной связью по подаче и давлению и встроенной электроникой.

Сравнительно малые осевые габариты позволяют создавать многопоточные связки.

Рис. 7-8. Радиально-поршневые насосы высокого давления

Гидромоторы: удельная мощность свыше 10 кВт/кг

Техническое совершенство

Техническое совершенство, которого достигли современные гидромоторы, хорошо иллюстрируется на примере модели A2F5 фирмы Bosch Rexroth.

Эта нерегулируемая «малышка» при массе 2,5 кг способна:

Впечатляет, правда?

Нерегулируемые гидромоторы

Среди нерегулируемых гидромашин находят применение:

• Аксиально- и радиально-поршневые;
• Пластинчатые (фирмы Vickers и Denison);
• Шестеренные.

Последние могут иметь встроенную гидроаппаратуру, выпускаться с внутренним или внешним дренажом.

Например, гидромоторы SM фирмы Galtech могут комплектоваться:

• Гидрораспределителем разгрузки;
• Предохранительным клапаном;
• Антикавитационным клапаном.

Объемные делители потока

На базе шестеренных гидромашин фирма Bondioli предлагает объемные делители потока HPLDF с количеством секций до шести.

Имеется исполнение со встроенными клапанами, устраняющими ошибку деления (≤2%) в конце хода.

Героторные гидромоторы

Большой прогресс достигнут в героторных гидромоторах фирмы Sauer Danfoss.

Гидромоторы различаются по:

1. Типу распределения (торцовое или цилиндрическое);
2. Расположению гидролиний;
3. Вариантам вала;
4. Коррозионной стойкости;
5. Типу подшипников;
6. Виду уплотнений вала;
7. Вариантам окраски;
8. Наличию дренажа, дополнительных гидроаппаратов;
9. Наличию холостого хода или реверса;
10. Датчика частоты вращения;
11. Встроенного тормоза.

Предусмотрено ультракороткое исполнение (без переднего подшипника) для встройки в колеса или редукторы.

Регулируемые гидромоторы

В регулируемых гидромоторах V12 фирмы Parker реализовано управление:

• От нагрузки на выходном валу;
• От встроенных электромагнитов;
• Гидравлическое;
• Электрогидравлическое пропорциональное.

Гидромоторы MV фирмы Eaton Vickers имеют управление:

1. Ручное;
2. От встроенного электромотора;
3. Гидравлическое;
4. Пропорциональное электрогидравлическое;
5. 2-ступенчатое гидравлическое.

Радиально-поршневые регулируемые гидромоторы

Одной из технических новинок последних лет являются радиально-поршневые регулируемые гидромоторы с перемещающимся в радиальном направлении эксцентриком.

В гидромоторах фирмы Parker Denison (проект Calzoni) внутри вращающегося вала расположены цилиндры управления (один сверху и два снизу), изменяющие величину эксцентриситета.

Наличие встроенных гидрозамков позволяет это делать ступенчато — шаг за шагом — в зависимости от времени и числа включений гидрораспределителя.

Рис. 9. Регулируемый гидромотор Parker Denison с перемещающимся эксцентриком

Поворотные гидродвигатели: момент до 190000 Н·м

Назначение и применение

В ряде гидрофицированных машин требуется обеспечить поворотное движение выходного вала без применения каких-либо преобразующих механизмов.

Для этого используются поворотные гидродвигатели.

Однолопастные поворотные гидродвигатели

В однолопастном поворотном гидродвигателе корпус и боковые крышки образуют внутреннюю цилиндрическую полость, в которой установлены:

• Разделитель;
• Вал с лопастью, снабженной уплотнительной пластиной.

Указанный принцип используется в моделях ДПГ Елецкого ОАО «Гидропривод».

Поворотные гидродвигатели HKS

Поворотные гидродвигатели фирмы HKS имеют исполнения:

1. С винтовыми нарезками на поршне;
2. С зубчато-реечными передачами.

Они развивают крутящие моменты до 190 000 Н·м, реализуя девиз фирмы «Мы поворачиваем мир!»

Рис. 10. Конструкции поворотных гидродвигателей

Мультипликаторы давления: усиление до 500 МПа

Назначение и принцип действия

В гидроприводах механизмов зажима возникает задача получения больших усилий в компактных гидроцилиндрах без использования дорогих и сравнительно малонадежных насосов высокого давления.

Оптимальным решением в ряде случаев является применение мультипликаторов давления, позволяющих многократно (до 25 раз) усилить давление в гидросистеме, укомплектованной обычным насосом.

Мультипликаторы miniBOOSTER

Мультипликаторы фирмы miniBOOSTER состоят из:

• Дифференциального гидроцилиндра ГЦ;
• Распределителя РУ;
• Гидрозамка ГЗ;
• Клапанов ОК1 и ОК2.

Принцип работы:

1. При подводе РЖ в линию IN она свободно проходит в линию отвода H;
2. После увеличения давления зажима поршень ГЦ перемещается вниз;
3. РЖ поступает под давлением в полость 3;
4. РЖ высокого давления из полости 1 через ОК1 поступает в цилиндры зажима;
5. При отводе цилиндров РЖ сливается в бак через принудительно открытый ГЗ.

Технические характеристики

В программе фирмы можно найти мультипликаторы:

• Модульного или стыкового монтажа;
• Двустороннего действия;
• Исполнения с разделением сред;
• Коррозионно-стойкие.

Мультипликаторы Bosch Rexroth

Мультипликаторы CH P фирмы Bosch Rexroth (p = 200 или 400 МПа) комплектуются датчиком перемещения поршня и находят применение, например, в установках для гидроформования.

Рис. 11. Схема работы мультипликатора давления

Гидроцилиндры: новые концепции конструкции

Современные подходы к проектированию

В справочнике наряду с описанным гидрооборудованием приведены гидроцилиндры ведущих отечественных товаропроизводителей и основная номенклатура фирм Bosch Rexroth (в том числе с системой CIMS контроля хода) и Duplomatic.

Модульная конструкция

Достаточно подробно освещена новая концепция создания гидроцилиндров из:

• Гильз и штоков с окончательно обработанными рабочими поверхностями;
• Централизованно изготовляемых определяющих деталей (поршней, букс, проушин, опорно-уплотнительных элементов и др.).

Сервоцилиндры высокого давления

Приводятся расшифровки кодовых обозначений сервоцилиндров высокого давления CSG280 фирмы Bosch Rexroth, применяющихся в испытательных стендах.

Международный справочник «Гидрооборудование»

В издательстве «Техинформ» Международной академии информатизации подготовлено к выходу в свет новое издание первой книги («Насосы и гидродвигатели») Международного справочника «Гидрооборудование».

В нем приведены описания:

• 345 типов;
• 3156 типоразмеров;
• Насосов и гидродвигателей отечественных товаропроизводителей;
• Предприятий и фирм стран СНГ и Балтии;
• Продукции из новейших каталогов (2000...2009 гг.) ведущих инофирм.

Преимущества справочника

Учитывая, что книга издается в условиях промышленного кризиса, ее тираж весьма ограничен (1000 экз.).

Преимущества предлагаемого справочника:

Телефон заказа справочника: (495) 3610841

К.т.н. В.К. Свешников (ЭНИМС)