Аксиально-поршневой насос: устройство, износ и уплотнения

Аксиально-поршневые насосы стоят в гидравлике строительной и дорожной техники, прессов, литьевых машин и станков, то есть везде, где нужно высокое давление и регулируемая подача. Одна и та же схема используется и в гидромоторах, только там поток масла вращает вал, а не вал создаёт поток.

Поршни ходят вдоль вала, а не поперёк

В корпусе насоса вращается блок цилиндров, в котором по окружности расточены 7–9 отверстий с поршнями. Оси отверстий параллельны оси вала, отсюда название «аксиальный». Поршни упираются в наклонную поверхность: за половину оборота поршень выдвигается из блока и всасывает масло, за вторую половину вдавливается и вытесняет его.

Блок прижат торцом к неподвижному распределительному диску с двумя серповидными окнами. Окно всасывания соединено с баком, окно нагнетания с напорной линией. Цилиндр, который выдвигает поршень, смотрит в окно всасывания, тот, где поршень заходит внутрь, в окно нагнетания. Клапанов у насоса нет: распределение идёт торцом блока по диску.

Нечётное число поршней выбирают, чтобы пульсация подачи была меньше. При 9 поршнях в каждый момент работают на нагнетание четыре или пять, и поток почти ровный.

Две схемы отличаются тем, что наклонено

В насосе с наклонной шайбой блок цилиндров стоит соосно с валом, а поршни через сферические башмаки скользят по наклонной шайбе. Башмаки прижаты к шайбе прижимной пластиной, между башмаком и шайбой работает масляная плёнка, которую питает канал через поршень. Шайбу можно поворачивать, поэтому такие насосы удобно делать регулируемыми.

В насосе с наклонным блоком вал заканчивается фланцем, к которому шатунами прикреплены поршни, а сам блок цилиндров повёрнут под углом к валу. Угол здесь больше, до 40–45° у некоторых серий, насос хорошо держит высокие давления, но крупнее и тяжелее. Регулируемые исполнения поворачивают весь блок вместе с распределителем.

Гидромоторы строят по тем же двум схемам, и устройство у них почти зеркальное: принцип виден по описанию гидромотора.

Рабочий объём считают по углу и диаметру

Рабочий объём насоса с наклонной шайбой равен q = (π·d²/4)·z·D·tg γ, где d диаметр поршня, z число поршней, D диаметр окружности, на которой стоят оси цилиндров, γ угол наклона шайбы. Ход поршня равен D·tg γ. Подача Q = q·n·ηv, где n обороты, ηv объёмный КПД.

Пример расчёта, условные данные: d = 16 мм, z = 9, D = 60 мм, γ = 18°. Площадь поршня 201 мм², ход 60·0,325 ≈ 19,5 мм, рабочий объём 201·9·19,5 ≈ 35 300 мм³, то есть около 35 см³ за оборот. При 1 500 об/мин и объёмном КПД 0,95 подача 35,3·1 500·0,95 ≈ 50 л/мин.

Формула показывает, почему падение подачи у изношенного насоса растёт с давлением. Геометрический объём не меняется, падает ηv: масло уходит через увеличенные зазоры поршень–цилиндр, башмак–шайба и блок–распределитель в корпус. Отсюда главный диагностический замер: подача и дренажный расход под рабочим давлением. Расходомер врезают в дренаж на остановленной машине без давления, а во время замера течь не ищут ладонью: тонкая струя масла под рабочим давлением проходит под кожу, а нагретое масло обжигает.

Регулятор меняет угол шайбы

Регулируемый насос имеет поршень управления, который поворачивает шайбу, и пружину, которая возвращает её в положение максимального угла. Регулятор по давлению уменьшает угол, когда давление достигло настройки, и насос подаёт ровно столько, сколько уходит в систему. Регулятор по нагрузке (LS) держит постоянный перепад на распределителе, регулятор мощности ограничивает произведение давления на подачу под мощность двигателя.

В регуляторе стоят золотник, пружины, винты настройки и поршень управления, а на них кольца и иногда манжеты. Изношенное кольцо поршня управления даёт «плавающее» давление и рывки, которые принимают за износ насоса. Подачу на линии управления часто ограничивают гидравлическим дросселем, чтобы шайба поворачивалась плавно.

Дренаж защищает манжету вала

Утечки из пар скольжения собираются в корпусе. Корпус соединён с баком отдельной дренажной линией, давление в нём должно оставаться низким. Для распространённых промышленных насосов серии A10VSO в карточках моделей указано ограничение около 2 бар абсолютных (данные дистрибьютора hydraulicpartsusa.com, октябрь 2026; обозначение приведено для совместимости, товарный знак принадлежит правообладателю). Для вашего насоса значение берут из паспорта.

Манжету вала рассчитывают именно на давление корпуса. Если дренаж пережат, засорён или заведён в общую сливную линию с пиками давления, манжету выдавливает из гнезда или выворачивает кромку. Повторная течь по валу сразу после замены манжеты почти всегда означает проблему в дренаже, а не в манжете. Вторая причина течи по валу: выработка дорожки под кромкой и биение вала после износа подшипников.

Изнашиваются пары скольжения и резина

Металлические пары определяют ресурс насоса, резиновые и полимерные детали определяют, будет ли он течь. Ниже сводка мест и признаков.

Резиновые детали насоса обычно из NBR для минеральных масел или FKM для горячих режимов и ряда синтетических жидкостей. Кольца напорных фланцев на 250–350 бар часто комплектуют защитными шайбами против выдавливания. Манжета вала бывает с пыльником, если насос стоит снаружи машины. Это ориентир для марок общего назначения, материал и твёрдость зависят от жидкости и температуры.

Порядок разборки ведёт от признака к паре

Если дренажный расход под давлением выше паспортного, изношен качающий узел: блок, распределитель, поршни или башмаки. Тогда ремонт насоса требует притирки или замены пар, и это работа гидравлической мастерской с притирочным оборудованием и стендом. Если дренаж в норме, а масло течёт по валу, сначала проверяют свободу дренажной линии и давление в корпусе, затем меняют манжету и смотрят дорожку на валу. Если давление нестабильно при нормальном дренаже, разбирают регулятор. Любое вскрытие насоса, регулятора или линий начинают так: двигатель заглушён и не запустится случайно, рабочее оборудование опущено на опору, давление снято в линиях и в гидроаккумуляторах по инструкции машины, масло остыло. Последовательность ремонта и проверки на стенде для гидронасосов разных типов есть в отдельном разборе ремонта гидронасосов, здесь достаточно понять, какой узел вскрывать.

Уплотнения насоса заказывают по образцу или чертежу

Для парка машин с одинаковыми насосами удобно держать единый комплект на модель: манжета вала, кольца корпуса и крышек, кольца регулятора, кольца фланцев с защитными шайбами. Пример, условные данные: на участке 12 погрузчиков с одинаковыми насосами, манжету вала меняют в среднем раз в 3 000 моточасов, машины работают по 2 000 часов в год. За год это 12·2 000 / 3 000 = 8 замен, в запас разумно положить 8–10 манжет и столько же комплектов колец корпуса.

Наша компания производит манжеты и сальники, кольца нестандартных размеров, защитные шайбы из фторопласта и полиамида, прокладки фланцев по чертежу, эскизу, фото или образцу. Делают и кольца стандартного ряда, и детали под нетиповое посадочное место; минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС, деталь можно заказать и в одном экземпляре. Для насосов известных марок кольцо или манжету делают как аналог по размерам посадочного места, марка указывается только для совместимости. Металлические пары качающего узла восстанавливает ремонтная мастерская или поставляет изготовитель насоса.

Для расчёта присылают модель насоса и его обозначение с шильдика, снятые детали или фото на листе А4 с линейкой, размеры вала, гнезда манжеты и канавок колец. Отдельно указывают рабочую жидкость, максимальную температуру масла и давление: рабочее для колец фланцев и корпусное для манжеты вала. Если вы точно не знаете марку резины старой манжеты, это записывают как предположение, а не как требование. Если насос стоит на машинах парка, указывают годовой расход, чтобы детали заложили в повторный заказ по одному обозначению.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.