Аксиально-поршневой насос — основной источник гидравлической мощности на экскаваторе, фронтальном погрузчике, буровой установке и большинстве другой тяжёлой техники. Он преобразует механическую энергию дизеля в поток рабочей жидкости под высоким давлением, который приводит в действие гидроцилиндры, гидромоторы хода и поворота. От состояния основного гидронасоса экскаватора зависят скорость рабочих операций, усилие копания и расход топлива.
Разберём, как работает аксиально-поршневой насос, какие гидронасосы ставят на экскаваторы, чем регулируемый насос отличается от нерегулируемого, как проявляется износ, как проверить давление и производительность и на что смотреть при подборе. Вспомогательные шестерённые насосы — пилотной линии, рулевого управления, вентилятора — вынесены в отдельный материал.
Аксиально-поршневой насос: принцип работы
В корпусе насоса вращается блок цилиндров, в расточках которого параллельно оси вала расположены поршни. Каждый поршень через сферический башмак опирается на наклонную поверхность. За один оборот вала поршень совершает полный ход: половину оборота он выдвигается и всасывает масло, вторую половину — вдвигается и вытесняет его в напорную линию. Разделение потоков выполняет распределительная плита с серповидными окнами всасывания и нагнетания.
Производительность за один оборот — рабочий объём — определяется диаметром и числом поршней и длиной их хода, а длина хода — углом наклона.
Две основные схемы
- С наклонной шайбой. Вал проходит через блок цилиндров, поршни опираются на шайбу. Угол шайбы изменяется регулятором — так получается регулируемый насос. Схема компактная, позволяет ставить насосы тандемом на один вал. К этой схеме относятся, например, серии Rexroth A10VO, A11VO (открытый контур) и A4VG (закрытый контур).
- С наклонным блоком. Блок цилиндров вместе с поршнями отклонён относительно вала. Такие насосы работают с высокими давлениями и имеют высокий КПД; для экскаваторов выпускаются сдвоенные исполнения, например серия Rexroth A8VO.
Регулируемый и нерегулируемый насос
Нерегулируемый насос при постоянных оборотах подаёт постоянный объём. Регулируемый аксиально-поршневой насос изменяет подачу, меняя угол наклона шайбы или блока. На экскаваторах основные насосы — регулируемые, с набором регуляторов:
- регулятор мощности — ограничивает произведение давления на подачу, чтобы насос не перегружал дизель;
- регулятор по давлению (отсечка) — уменьшает подачу при достижении заданного давления;
- регулирование по нагрузке (Load Sensing) — насос подаёт столько, сколько требуют исполнительные механизмы;
- отрицательное или положительное управление — подача меняется по сигналу от распределителя или пилотного давления;
- электропропорциональное управление — угол задаёт контроллер машины через соленоид.
Открытый и закрытый контур
В открытом контуре насос всасывает масло из бака и возвращает его туда через распределитель — это основная схема рабочего оборудования экскаваторов. В закрытом контуре масло циркулирует между насосом и гидромотором, бак служит только для подпитки — так устроены гидростатические трансмиссии катков, погрузчиков и части буровой техники. Насосы закрытого контура (например, A4VG) имеют встроенный насос подпитки и клапаны, их нельзя напрямую заменить насосом открытого контура.
Какие гидронасосы ставят на экскаваторы
На средних и тяжёлых гусеничных экскаваторах типична такая компоновка:
- сдвоенный (тандемный) основной насос — два регулируемых аксиально-поршневых насоса, каждый питает свою группу секций распределителя;
- пилотный насос — обычно шестерённый, пристыкован к основному, питает линию управления;
- на крупных машинах — дополнительные насосы для поворота, вентилятора, смазки.
У экскаваторов Komatsu встречаются насосы собственной разработки, у Caterpillar и Liebherr — различные поставщики и собственные конструкции в зависимости от модели. Поэтому подбор всегда ведут по серийному номеру машины и шильдику насоса. Особенности гидравлики немецкой техники рассмотрены в статье «Гидравлика Rexroth для спецтехники».
Давление гидронасоса экскаватора
Рабочее давление основного насоса зависит от класса машины и модели. Ориентировочно у современных гусеничных экскаваторов оно лежит в диапазоне 300–380 бар, с кратковременным повышением в режиме усиления. Точные значения — давления настройки главного предохранительного клапана, давление пилотной линии, характеристики регулятора — указаны в руководстве по ремонту конкретной машины.
Проверку давления выполняют манометрами на диагностических точках насоса:
- Прогреть масло до рабочей температуры.
- Установить манометр на выход проверяемого насоса.
- Упереть исполнительный механизм в крайнее положение (например, цилиндр рукояти) и зафиксировать давление срабатывания предохранительного клапана.
- Сравнить с паспортом; при необходимости проверить давление пилотной линии.
Нормальное давление ещё не означает исправный насос: изношенный насос может выдавать давление, но не выдавать подачу. Для оценки производительности используют расходомер или косвенно — замер времени рабочих циклов.
Признаки неисправности аксиально-поршневого насоса
| Симптом | Возможная причина | Что проверить |
|---|---|---|
| Медленные рабочие движения на всех секциях | Износ качающего узла, неисправность регулятора, низкие обороты дизеля | Подача насоса, давление управления регулятора, обороты |
| Слабое усилие копания | Занижена настройка или пропускает главный предохранительный клапан, внутренние утечки насоса | Давление при упоре, дренаж насоса |
| Вой, свист, дребезг насоса | Кавитация: засорён всасывающий фильтр, подсос воздуха, низкий уровень масла | Всасывающая линия, уровень, фильтр |
| Дизель «глохнет» или проседает под нагрузкой | Неисправность регулятора мощности | Настройка регулятора, сигналы контроллера |
| Перегрев гидросистемы | Высокие внутренние утечки, работа на предохранительном клапане | Дренаж насоса, температура корпуса |
| Стружка в фильтрах и масле | Разрушение башмаков, распределительной плиты, подшипников | Фильтроэлементы, анализ масла |
| Стук в зоне насоса на холостых | Износ упругой муфты гидронасоса | Состояние муфты, центровка |
Дренаж — главный показатель износа
Как и у гидромоторов, объективная оценка износа насоса — замер утечек в дренажной линии под нагрузкой. Рост дренажа выше допуска по руководству говорит об износе пары «блок цилиндров — распределительная плита», поршней или башмаков. Тот же метод применяется к гидромоторам хода и поворота — подробнее в статье «Гидромотор хода и поворота экскаватора».
Муфта гидронасоса экскаватора
Насос соединяется с маховиком дизеля через упругую муфту — демпфер с резиновым или полимерным элементом на ступице со шлицами. Муфта гасит крутильные колебания двигателя и компенсирует небольшую несоосность.
Признаки износа муфты:
- стук или дребезг на холостых оборотах, пропадающий под нагрузкой;
- резиновая крошка в картере маховика;
- вибрация, передающаяся на насос;
- разбитые шлицы ступицы или вала насоса.
Изношенную муфту меняют сразу: работа с разбитым элементом разрушает шлицы вала насоса и подшипники. При замене проверяют шлицы ступицы и вала — если износ есть, новая муфта прослужит недолго.
Основные причины выхода насоса из строя
- Загрязнённое масло — абразивный износ распределительной плиты и башмаков.
- Кавитация — засорённый всасывающий фильтр, заломленный всасывающий рукав, низкий уровень в баке, густое холодное масло при пуске.
- Перегрев — снижение вязкости, рост утечек, старение уплотнений.
- Сухой пуск после ремонта — корпус насоса не заполнили маслом через дренажное отверстие.
- Вода в масле — коррозия и разрушение подшипников.
- Продукты разрушения другого агрегата, если систему не промыли после отказа.
Ремонт или замена
- Ремонт качающего узла — замена блока цилиндров, поршней с башмаками, распределительной плиты, прижимной пластины, подшипников. Имеет смысл, если корпус, вал и наклонная шайба без повреждений.
- Ремонт регулятора — замена золотников, пружин, уплотнений, настройка на стенде.
- Замена уплотнений — при внешних течах.
- Замена насоса в сборе — при повреждении корпуса, задирах посадочных мест, разрушении вала.
Типичные ошибки при замене гидронасоса
- Не найдена первопричина. Насос разрушился из-за засорённого всасывающего фильтра, кавитации или загрязнённого масла, а причину не устранили — новый насос повторит судьбу старого.
- Не промыта система. Стружка из разрушенного насоса остаётся в распределителе, гидроцилиндрах, моторах и радиаторе.
- Не проверена муфта. Изношенный упругий элемент или разбитые шлицы ступицы быстро повреждают вал нового насоса.
- Не выполнена настройка регулятора. Насос в заводской настройке может не соответствовать машине: дизель перегружается или, наоборот, не развивается полная мощность.
- Ошибка с направлением вращения или исполнением регулятора при подборе «по рабочему объёму». Насос внешне похож, но работать на машине не будет.
- Воздух во всасывающей линии. Перед пуском линию и корпус заполняют маслом, первые минуты насос работает на холостых оборотах.
Регулятор: причина или следствие
Значительная часть жалоб на «слабый насос» относится не к качающему узлу, а к регулятору и системе управления. Если дренаж насоса в норме, давление на предохранительном клапане соответствует паспорту, а машина работает медленно, проверяют пилотное давление, сигналы от распределителя на регулятор, работу пропорционального соленоида и датчиков. На машинах с электронным управлением насосом сначала считывают коды ошибок контроллера. Замена исправного насоса при неисправном датчике или соленоиде — дорогая и, к сожалению, распространённая ошибка.
После ремонта насос настраивают на стенде или по методике руководства. Систему промывают, меняют все фильтры, корпус перед пуском заполняют чистым маслом. Первые минуты насос работает на холостых оборотах без нагрузки.
Как подобрать гидронасос экскаватора
Для точного подбора понадобятся:
- модель и серийный номер экскаватора;
- полная маркировка с шильдика насоса — тип, рабочий объём, исполнение регулятора, направление вращения, тип вала и фланца;
- наличие и тип пристыкованного пилотного насоса;
- фото насоса с регулятором и портами.
Два насоса с одинаковым рабочим объёмом, но разным регулятором или направлением вращения — не взаимозаменяемы. Насосы в сборе, качающие узлы, ремкомплекты и муфты для Caterpillar, Komatsu, Liebherr подбираются в разделе «Гидравлика», насосы Rexroth — в каталоге бренда по обозначению с шильдика.
Профилактика
- Менять гидравлическое масло и фильтры по регламенту, всасывающий фильтр — не забывать.
- Прогревать гидросистему перед работой в холодное время.
- Контролировать уровень в баке и отсутствие подсоса воздуха.
- Следить за чистотой радиаторов и температурой масла.
- Не держать систему длительно на предохранительном клапане.
- Проверять упругую муфту при каждом снятии насоса.
- Делать анализ масла — рост железа и меди предупреждает об износе заранее.
Часто задаваемые вопросы
Какой принцип работы у аксиально-поршневого насоса?
Поршни в вращающемся блоке цилиндров опираются на наклонную шайбу или отклонены вместе с блоком. За оборот каждый поршень всасывает и вытесняет масло; подача зависит от угла наклона.
Как понять, что изношен гидронасос экскаватора?
По медленным рабочим движениям на всех секциях, перегреву масла, стружке в фильтрах и росту дренажа насоса. Давление может оставаться в норме, поэтому оценивают утечки и подачу.
Какое давление должно быть у гидронасоса экскаватора?
Оно зависит от модели; ориентировочно у гусеничных экскаваторов — 300–380 бар по главному предохранительному клапану. Точные значения — в руководстве по ремонту машины.
Можно ли заменить насос закрытого контура насосом открытого?
Нет. Насос закрытого контура имеет встроенный насос подпитки, клапаны и иную схему регулирования; прямая замена невозможна без переделки гидросистемы.
Нужно ли менять муфту при замене гидронасоса?
Как минимум проверить. Если упругий элемент затвердел, треснул или шлицы ступицы изношены, муфту меняют вместе с насосом.
Заключение
Аксиально-поршневой насос — самый дорогой агрегат гидросистемы экскаватора, и его ресурс определяется в основном чистотой масла, отсутствием кавитации и перегрева. Замер давления, дренажа и подачи позволяет оценить износ без разборки, а проверка регулятора и муфты — отличить неисправность насоса от неисправности управления или привода.
Подобрать аксиально-поршневой насос, качающий узел, регулятор, ремкомплект или муфту гидронасоса под вашу машину можно в разделе «Гидравлика» — по шильдику, серийному номеру техники или фото.
