АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, в частности к аксиально-поршневым насосам объемного вытеснения.
Известен аксиально-поршневой насос, содержащий установленный в корпусе на подшипнике качения блок цилиндров с поршнями, которые посредством сферических шарниров соединены с башмаками, причем последние прижаты с помощью пружины к наклонной шайбе, установленной на гидростатическом подшипнике, блок цилиндров посредством шпонки соединен с приводным валом, установленным в корпусе на шарикоподшипнике, а между блоком цилиндров и корпусом зажат распределительный диск с окнами всасывания и нагнетания (см. авторское свидетельство SU №311041 кл. Р 04 В 1/22, 09.08.1971).
Недостатком известной конструкции являются большие потери на трение башмаков по поверхности наклонной шайбой в гидростатическом подшипнике.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является аксиально-поршневой насос, содержащий корпус и установленные в нем блок цилиндров с поршнями, распределительный диск, в котором выполнены окна всасывания и нагнетания, торцевой упорный фланец с каналами всасывания и нагнетания, установленный на наклонном основании упорный подшипник качения и приводной вал, установленный в радиальных шарикоподшипниках и соединенный посредством шлицов с подпружиненным в направлении к торцевому упорному фланцу блоком цилиндров, причем распределительный диск расположен между торцевым упорным фланцем и блоком цилиндров, (см. патент RU №2037648, кл. F 04 В 1/20, 19.06.1995).
В данном насосе снижены потери на трение за счет установки упорного подшипника качения. Однако использование упорного подшипника качения
в качестве опоры для поршней и отсутствие шарнирного соединения с поршнями снижает надежность работы аксиально-поршневого насоса.
Кроме того, установка вала в жестко закрепленных подшипниках качения приводит к их преждевременному износу ввиду отсутствия компенсации зазора шариков в обойме подшипников при температурном изменении длины вала.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности и увеличение ресурса работы аксиально-поршневого насоса.
Указанный технический результат достигается за счет того, что аксиально-поршневой насос содержит корпус, установленные в нем блок цилиндров с поршнями, распределительный диск, в котором выполнены окна всасывания и нагнетания, торцевой упорный фланец с каналами всасывания и нагнетания, установленный на наклонном основании подшипник качения и приводной вал, установленный на подшипниках и кинематически соединенный посредством шлицов с подпружиненным в направлении к торцевому упорному фланцу блоком цилиндров, причем распределительный диск расположен между торцевым упорным фланцем и блоком цилиндров, при этом блок цилиндров подпружинен относительно подшипника качения, который выполнен упорным или радиально-упорным, насос снабжен наклонной шайбой с установленными на ней башмаками, в которых выполнены сферические опоры, поршни выполнены со сферическими головками, установленными в сферических опорах поршней с образованием сферических шарниров, а наклонная шайба выполнена с внутренним кольцевым выступом, сопряженным с одним из колец упорного или радиально-упорного подшипника качения, причем один конец вала жестко закреплен на двух радиально-упорных подшипниках, а другой конец - на роликовом радиальном самоустанавливающемся подшипнике.
В ходе исследования было установлено, что путем выполнения блока цилиндров подпружиненным относительно упорного или радиально-упорного подшипника в сочетании с закреплением наклонной шайбы на вращающемся кольце подшипника и выполнения шайбы с внутренним кольцевым выступом удалось одновременно прижать блок цилиндров к распределительному диску и зафиксировать наклонную шайбу на упорном или радиально-упорном подшипнике качения без использования каких-либо других специальных приспособлений. При этом за счет возможности проворачивания наклонной шайбы относительно блока цилиндров удалось снизить радиальные нагрузки на поршни, которые могли бы привести к их заклиниванию в блоке цилиндров. Кроме того, при заклинивании одного из поршней в блоке цилиндров, например в результате попадания механических примесей, или при выходе из строя упорного подшипника качения, возможность проворачивания наклонной шайбы с кольцевым выступом относительно кольца подшипника исключает возможность поломки поршней или блока цилиндров, поскольку, по существу, соединение между собой наклонной шайбы с выступом и кольца подшипника представляет собой фрикционную муфту. Соединение поршней с наклонной шайбой посредством выполненной в башмаках сферической опоры в сочетании с опорой поршней на упорный подшипник качения позволяет снизить тепловыделение, а также уменьшает радиальные нагрузки на приводной вал, установленный в подшипниках, обеспечивающих возможность компенсации температурного изменения его длины, приводящие к его изгибу, и нагрузку на радиальные шарикоподшипники. Совокупность указанных выше особенностей конструкции аксиально-поршневого насоса позволяет увеличить число оборотов приводного вала насоса и увеличить ресурс работы насоса при повышении надежности его работы.
На фиг.1 схематично представлен продольный разрез аксиально-поршневого насоса с упорным шариковым подшипником и на фиг.2
схематично представлен продольный разрез аксиально-поршневого насоса с радиально-упорным подшипником качения.
Аксиально-поршневой насос содержит корпус 1, установленные в нем блок цилиндров 2 с поршнями 3, распределительный диск 4, в котором выполнены окна всасывания 5 и нагнетания 6, торцевой упорный фланец 7 с каналами всасывания 8 и нагнетания 9, установленный на наклонном основании упорный или радиально-упорный подшипник качения 10 и приводной вал 11, один конец, например задний, которого установлен в радиально-упорных подшипниках 12, а другой, например передний, конец установлен в самоустанавливающемся роликовом подшипнике 13 и кинематически соединен посредством шлицов с подпружиненным в направлении к торцевому упорному фланцу 7 блоком цилиндров 2. Распределительный диск 4 расположен между торцевым упорным фланцем 7 и блоком цилиндров 2. Последний подпружинен относительно подшипника качения 10. Насос снабжен наклонной шайбой 14 с установленными на ней башмаками 15, в которых выполнены сферические опоры. Поршни 3 выполнены со сферическими головками 16, установленными в сферических опорах с образованием сферических шарниров, а наклонная шайба 14 выполнена с внутренним кольцевым выступом, сопряженным с одним из колец упорного или радиально-упорного подшипника качения 10,
Насос работает следующим образом.
В процессе работы аксиально-поршневого насоса крутящий момент от приводного вала 11 передается блоку цилиндров 2. При этом поршни 3 совершают возвратно-поступательное перемещение, обеспечивая попеременно всасывание перекачиваемой среды из каналов всасывания 8 и нагнетание через каналы нагнетания 9.
Давление нагнетания, действуя на поршни 3, создает на приводном валу 11 радиальную силу, которая нагружает подшипники 12 и 13 радиальной силой, а упорный или радиально-упорный подшипник качения 10 осевой нагрузкой. Поскольку внешние нагрузки, действующие на
подшипники 12, 13 и 10, зависят напрямую от силы трения, возникающей от давления нагнетания, то при этом достигаемое при работе насоса снижение потерь на трение, распределение радиальной и осевой нагрузки между упорным и радиальными подшипниками 10, 12 и 13 в сочетании со снижением изгибающих усилий на поршни 3 повышает ресурс работы насоса, уменьшает тепловые потери как в опоре, так и в блоке цилиндров 2 и позволяет в конечном итоге повысить надежность работы насоса.