Ручной гидравлический насос высокого давления

Гидравлические насосы высокого давления, работающие при характеристиках 42-70 МПа и более, достаточно широко используются для привода малогабаритного ручного инструмента, специального оборудования, применяются в испытательных стендах и других ответственных изделиях. При передаче одной и той же мощности от первичного двигателя к исполнительному гидромеханизму увеличение давления влечет за собой уменьшение расхода. В результате требуются меньшие типоразмеры насоса, гидродвигателей, клапанно-распределительной аппаратуры, трубопроводов и прочих компонентов.

Классификация

Богатый опыт создания и эксплуатации разнообразных гидроприводов показал, что высокое давление могут развивать только ограниченные виды насосов. К ним относятся поршневые и плунжерные типы. Привод гидравлического насоса бывает трех конструкционных видов:

• ручной (мускульный);
• механический;
• пневматический.

Использование гидроприводов со сверхвысоким давлением (свыше 70 Мпа) позволяет существенно уменьшить габариты и массу оборудования, повысить его удельные показатели. Развитие систем с высоким давлением является одним из ключевых факторов создания компактных мощных гидроприводов и мини-техники для различных отраслей экономики.

Насосы с мускульным приводом

Ручной (рычажный) гидравлический насос приводятся в действие мускульной силой человека. Его главный компонент – поршень, который перемещается внутри цилиндра. Движение поршня управляется рычагом. Рычаг перемещается рукой человека или ножной педалью с возвратной пружиной. Принцип его действия основан на всасывании и нагнетании рабочей жидкости при возвратно-поступательном движении поршня.

Конструкция

Рассмотрим, как устроен насос гидравлический для пресса с мускульным приводом. В цилиндрической полости корпуса насоса установлен поршень, жестко связанный со штоком. Шток шарнирно соединен с приводным рычагом. В поршне установлен промежуточный клапан, связывающий поршневую и штоковую полости насоса.

Поршневая полость через впускной клапан соединена с гидробаком. В таких насосах гидробак обычно является составной частью их конструкции. В баке перед впускным клапаном часто устанавливают всасывающий фильтр. Штоковая полость через выпускной клапан соединяется с выходным портом насоса. В крышке корпуса насоса, которая попутно служит направляющей штока, установлены специальные уплотнения. Винтовой кран, расположенный в байпасном канале насоса, служит для возврата рабочей жидкости в гидробак. Для замены масла и обслуживания в корпусе предусмотрена заглушка.

Принцип работы

Насос ручной гидравлический способен создавать высокое рабочее давление усилиями всего одного рабочего. При перемещении приводного рычага вверх шток поднимает поршень. Впускной клапан открывается, и рабочая жидкость всасывается в поршневую полость насоса. Промежуточный клапан предотвращает поступление жидкости из штоковой полости в поршневую.

После достижения верхней мертвой точки оператор, прилагая мускульные усилия, опускает приводной рычаг вниз. Под давлением жидкости впускной клапан закрывается. Промежуточный клапан наоборот поднимается, и рабочая жидкость под давлением поступает в штоковую полость насоса. Она открывает следующий выпускной клапан и поступает в гидросистему. Объем вытесненной порции рабочей жидкости равен произведению площади поршня на величину его хода: V_n = F_n × L, где F_n – площадь поршня насоса, L – ход поршня, V_n – рабочий объем поршневой полости насоса.

При последующем перемещении приводного рычага вверх и, соответственно, поднятии поршня, гидравлический насос закрывает промежуточный клапан. Рабочая жидкость из штоковой полости продолжает под давлением поступать в гидросистему. Но одновременно рабочая жидкость из бака всасывается в штоковую полость насоса. Объем вновь поступившей порции рабочей жидкости в гидросистему меньше, чем предыдущий. Он равен произведению площади поршня в штоковой полости насоса на величину его хода: V_m = (F_n - F_m) × L, где F_m – площадь штока насоса, V_m – рабочий объем штоковой полости насоса.

Таким образом, рабочий объем насоса при полном цикле движении поршня (вперед-назад) равен сумме рабочих объемов поршневой и штоковой полостей: V =V_n + V_m.

После выполнения рабочей операции исполнительный гидроцилиндр или домкрат необходимо вернуть в исходное положение. Для этого открывается кран, и рабочая жидкость из гидросистемы по байпасному (обводному) каналу возвращается в бак. Ее движение происходит за счет действия на исполнительный гидроцилиндр сил тяжести либо мускульных усилий человека. Гидравлический насос завершил полный цикл и готов к следующему.

Характеристики

Рабочий объем у таких насосов небольшой, приводной рычаг имеет относительно короткий ход, поэтому вырабатываемый расход невысокий. Тем не менее это наиболее распространенные агрегаты во всем мире, поскольку используются в очень многих областях промышленности. Давление, развиваемое ручными системами, достигает 70-280 МПа. Благодаря простоте конструкции, ремонт гидравлических насосов ручного типа трудностей не вызывает.

Двухступенчатые ручные насосы

Их схема более сложная. Они содержат два поршня, которые шарнирно соединены с коромыслом приводного рычага. При перемещении приводного рычага влево один поршень поднимается и всасывает жидкость, а второй – опускается и нагнетает ее в гидросистему. При перемещении приводного рычага вправо, наоборот, первый поршень нагнетает жидкость, а второй ее всасывает. Таким образом, при поочередной работе одинаковых поршней рабочая жидкость подается непрерывно и более равномерно, чем в одноступенчатых моделях.

Насос ручной гидравлический двухступенчатый способен приводить в действие одновременно два контура гидросистемы. В промышленности широко применяются двухступенчатые версии ручных насосов с коаксиальными поршнями различной площади. При низком давлении оба поршня нагнетают рабочую жидкость с большим расходом. При высоких нагрузках в контур нагнетает жидкость только один поршень с малой площадью, развивая высокое давление при малом расходе. Модели с мускульным приводом используются в различных механизмах:

• прессах;
• домкратах;
• статических гидроинструментах;
• подъемных платформах;
• малогабаритных грузоподъемных кранах;
• в лабораторном испытательном оборудовании на давление до 200 МПа.

Насос гидравлический для пресса, своими руками изготовленный

Такую систему не сложно собрать самостоятельно. Вначале сваривается металлическая рама высотой примерно с человеческий рост (можно использовать обычные швеллера). По бокам вертикальных стоек просверливаются (прожигаются) отверстия на определенном расстоянии друг от друга. В них будут просовываться металлические пруты (арматура), которые выполняют роль упора для платформы, на которой устанавливаются узлы, требующие применения большой силы. Например, при выпрессовки/запрессовки подшипников, втулок и т.д. Ряд вертикальных отверстий позволяет регулировать высоту относительно пресса.

Чтобы получился полноценный гидравлический пресс насос, сверху конструкции монтируется любой мощный гидроцилиндр. Отлично подойдут агрегаты от отечественных грузовиков, тракторов, дорожной техники. Если усилия требуются небольшие, можно применить узел от домкрата. Скользящую верхнюю раму, являющуюся нижней точкой опоры гидроцилиндра, подвешивают на стальные пружины одинакового размера.

Насосы с механическим приводом

Механический привод насосов осуществляется электромоторами и двигателями внутреннего сгорания (бензиновыми и дизельными). Гидравлические насосы высокого давления выпускаются нескольких видов: аксиально-поршневые, радиально-поршневые, плунжерные.

Аксиально-поршневые выпускаются в малогабаритном исполнении (диаметр от 30 до 70 мм, длина до 110 мм). Они развивают давление до 70 МПа. Их рабочий объем постоянный и в зависимости от исполнений составляет типоразмерный ряд от 0,016 до 2,2 см³.

Радиально-поршневой гидравлический насос может быть изготовлен в различном исполнении: однопоточном, комбинированном, многопортовом. Он состоит из:

• корпуса;
• всасывающего и нагнетающего портов;
• приводного эксцентрикового вала;
• всасывающего и запорного клапана;
• поршня;
• цилиндра;
• рабочей камеры;
• пружины.

Плунжерные насосы способны развивать более высокие давления, чем поршневые. Плунжер — вытеснительный элемент цилиндрической формы, длина которого намного больше диаметра. В машиностроении они часто используются в силовых агрегатах, гидравлических прессах, формовочном, испытательном оборудовании.

Вывод

Ручные и механические гидронасосы высокого и сверхвысокого давления применяются во многих отраслях экономики. Чем выше создаваемое устройством давление, тем экономичнее производство. Они широко применяются как на промпредприятиях, так и индивидуальном хозяйстве, строительстве, ремонте транспортных средств и т. д.