Критерии выбора аксиально-поршневых насосов

В гидроприводах применяются в основ­ном аксиально-поршневые насосы с наклонным блоком (НБ) и наклонным диском (НД). Сравним эти гидромашины с равными давлениями и рабочими объемами.

  Габаритные размеры и масса. Более благоприятен тип насосов с НД вследствие отсутствия громоздкого узла подшипников, консольного вала и отклоняемой люльки, вмещающей блок цилиндров. Это особенно сказы­вается на регулируемых гидромашинах и в меньшей степени на нерегулиру­емых. Кроме того, момент инерции люльки в машинах с НД гораздо мень­ше, чем в машинах с НБ, и это обусловливает их большее быстродействие при изменении подачи.

  Трудоемкость изготовления. Более благоприятен тип насосов с НД бла­годаря меньшей металлоемкости и меньшему числу деталей высокой точно­сти. Трудоемкость изготовления насосов с НБ на 8-12% выше, чем насосов с НД (из-за усложнения изготовления поршневой группы и синхронизирую­щих устройств).

  Долговечность. Из-за меньшей нагруженности подшипников и возмож­ности более широкого использования гидростатических опор более благо­приятен тип насосов НД. Отметим, что в машинах с НБ нагрузка на подшип­ники слабо зависит от угла наклона блока, а в машинах с НД она пропорци­ональна тангенсу этого угла. Это обстоятельство, а также малая инерция вращающихся деталей выгодно отличают гидромашины с НД при использо­вании их в насосных установках переменной производительности с постоян­ным давлением. Ресурс гидромашин с НБ составляет 10000 ч при давлении 32 МПа, ресурс насосов с НД при тех же давлениях — 13000 ч (ресурс ма­шин определяют подшипниковые узлы).

  Коэффициент полезного действия. Более приемлем тип насосов с НБ. В гидромашинах с НД механические потери из-за больших радиальных сил, действующих на поршни, больше/Одновременно из-за широкого примене­ния гидростатических опор и больших линейных скоростей в парах трения в них больше утечки. В целом эти факторы ведут к снижению КПД для оп­тимальной зоны характеристики на 2-3%. Коэффициенты подач гидрома­шин с НБ и НД при давлении 32 МПа составляют около 95%. КПД гидро­машин с НД 88-90%, с НБ 90-92% (выше, так как зависит от условий ра­боты поршневой группы, связанной с кинематикой качающего узла).

Частота вращения. Гидромашины с НБ позволяют выполнять систему распределения с меньшими радиальными размерами. Это при ограниченности линейных скоростей допускает их использование при более высоких частотах вращения, что в конечном итоге повышает энергоемкость.

Всасывающая способность. Более благоприятны гидромашины с НБ. В них окружные скорости окон цилиндров меньше, а размеры окон могут быть выполнены большими, что уменьшает вероятность снижения подачи из-за кавитации. Всасывающая. способность насосов с НБ выше, так как мертвые объемы рабочих камер у них минимальны. Кроме того, проточные части насосов выполнены более короткими, что уменьшает потери.

  Страгивание и минимальная частота вращения гидромотора. Более при­емлем тип насосов с НБ. Из-за больших механических потерь и утечек у гидромоторов с НД минимальная устойчивая частота вращения и давление страгивания больше, чем у гидромоторов с НБ. Это затрудняет использование гидромоторов с НД при малых скоростях и перепадах давления. У гидромо­торов с НД момент инерции вращающихся масс значительно меньше, чем у гидромоторов с НБ, что сокращает время разгона, торможения и реверса.

  Вибростойкость. Благодаря отсутствию тяжелого отклоняемого на­клонного блока, вмещающего блок цилиндров, более благоприятен тип на­сосов с НД.

  Требования к рабочей жидкости. Более благоприятен тип насосов с НБ. Благодаря обилию тяжело нагруженных пар трения для гидромашин с НД требуется рабочая жидкость более вязкая, стойкая к повышению темпера­туры и мятию; кроме того, необходима более тонкая фильтрация жидко­сти: для гидромашин с НД около 10—15 мкм, с НБ — 15—25 мкм.

С ростом давления долговечность насосов с НБ быстро снижается, а для насосов с НД рост давления мало влияет на долговечность, так как под­шипниками воспринимается только радиальная составляющая силы. В свя­зи с этим насосы с НБ лучше использовать для переменных нагрузок, а на­сосы с НД — для постоянных.

Насосы с НБ менее чувствительны к росту частоты вращения, чем насосы с НД, у Них лучше всасывающие характеристики, так как мерт­вые объемы меньше. Благодаря этому насосы с НБ лучше применять для открытых гидросистем, а насосы с НД — для замкнутых.

Таким образом, гидромашины с НД предпочтительны в гидроприводах мобильных машин, где массовые и габаритные показатели важны для удоб­ного встраивания. В гидроприводах общепромышленного применения,  рассчитанных на длительную эксплуатацию, предпочтительны гидромашины с НБ.  Перспективно использование гидроприводов, состоящих из насоса с НД и гидромотора с НБ, поскольку такие гидромоторы мало отличаются по массе и габаритам от гидромоторов с НД, превосходя их по эксплуата­ционным показателям. Практика показывает, что в гидроприводах мобиль­ных и стационарных машин находят применение как насосы с НБ, так и на­сосы с НД. Примером могут, служить насосы фирмы «Рексрот» типа А4 и А5 для мобильных машин. Насосы А4 с НД применяются при режимах длительной нагрузки. Насосы А5 — для систем мобильных машин с более легкими условиями по нагрузке, но допустима эксплуатация в сильно за­пыленной среде. Конструктивная схема А5 — насос с НБ, шатунная кинема­тика, бескарданный.