Корзина
52 отзыва
ООО "Гидро-Максимум"
+380503713700Инженер гидравлик Алина
+380675522377Инженер гидравлик Даниил
+380675710037Инженер гидравлик Алина
Добавить отзыв
Корзина

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы

В шестеренном насосе перекачивание жидкости осуществляется в камерах изменяемого объема образуемых профилем шестерен.

Характерные признаки шестеренных насосов

Во всех шестеренных насосах:

  • присутствуют три основных элемента - неподвижный статор и вращающиеся ротор и замыкатели
  • герметично разделены всасывающая и нагнетательная камера за счет одновременного замыкания статора, ротора и замыкателей
  • подача осуществляется посредством создания во всасывающей камере объема, герметично отсекаемого замыкателем
  • образуется защемленный объем
  • распределение жидкости во всасывающей и нагнетательной полостях - щелевое, а значит отсутствует потребность в золотниках и клапанах
  • замыкатели имеют одну степень свободы
  • подача жидкости неравномерна, присутствует пульсация подачи
  • подача насоса не зависит от нагрузки


Многие из этих особенностей характерны и для других объемных гидравлических машин, что не удивительно ведь шестеренные насосы и являются объемными.

Классификация шестеренных насосов


Существует множество видов шестеренных насосов, отличающихся друг от друга различными признаками:

по характеру зацепления

  • с внутренним зацеплением
  • с наружным (внешним) зацеплением

по форме зубьев

  • с прямыми зубьями - прямозубые
  • с шевронными зубьями
  • с винтовыми зубьями

по направлению вращения ротора

 

  • правого вращения
  • левого вращения
  • реверсивные

по числу сцепляющихся роторов

  • двухроторные
  • многороторные

по числу ступеней

  • одноступенчатые
  • многоступенчаты

по возможности регулирования

  • регулируемые
  • нерегулируемые

по способу обеспечения работоспособности от давления

  • разгруженные
  • неразгруженные
  • с автоматической регулировкой торцевых зазоров


Представленная классификация является условной и может не охватывать некоторые малораспространенные или перспективные разработки.

Анализируя особенности насоса не стоит ограничиваться классификацией лишь по одному признаку, так как его работа зависит от множества факторов.

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением обладают значительно меньшим уровнем шума и пульсации, однако их изготовление обходится значительно дороже, насосы этого типа чаще всего применяются в стационарных машинах - прессах, станках. Подробнее о конструкции и особенностях этих гидравлических машин вы можете прочитать в статье шестеренные насосы с внутренним зацеплением.  




Рис. 1. Схемы внешнего зацепления и распределение радиальных нагрузок

На рис. 1 показаны схемы внешнего зацепления шестеренчатого насоса и распределение радиальных нагрузок от действия гидравлических сил в результате нарастания давления от линии всасывания до области подачи рабочей жидкости в гидросистему (нагнетающей полости). 

Насосы НШ внешнего зацепления представляют зубчатую пару из двух одинаковых шестерен, вращающуюся в корпусе. Ведущая шестерня жестко связана с приводным валом (вал-шестерня), ведомая – установлена на оси свободно. 

Шестерни охватываются внутренними цилиндрическими поверхностями корпуса. Зазоры между шестернями и боковыми стенками, а также между зубьями и внутренними цилиндрическими поверхностями корпуса минимальны. 

Они должны обеспечивать беспрепятственное вращение шестерен при перепаде температур рабочей жидкости от минус 30-40 С до плюс 80-90 С и в то же время минимизировать величину утечек. 

При вращении шестерен рабочая жидкость из всасывающей полости попадает во впадины между зубьев, т.е. в пространство, ограниченное двумя зубьями шестерни, боковыми стенками и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса. 

Эти объемы жидкости обе шестерни перемещают из всасывающей полости агрегата в нагнетающую. При входе в зацепление в нагнетающей полости зуб ведущей шестерни погружается во впадину ведомой. 

В этот момент рабочая жидкость вытесняется из впадины и направляется в гидросистему. Затем, в свою очередь, зуб ведомой шестерни погружается во впадину ведущей, и новая порция рабочей жидкости устремляется в гидросистему. 

За один оборот приводного вала все зубья обеих шестерен входят в зацепление и вытесняют определенные порции рабочей жидкости, сумма которых составляет величину рабочего объема агрегата. В процессе зацепления зубьев небольшое количество жидкости запирается в их «мертвых объемах». 

Постоянно происходит кратковременный заброс давления в локальных точках, который негативно влияет на ресурс агрегат и другие его характеристики. Вместе с тем порционное вытеснение жидкости является причиной пульсаций ее подачи в гидросистему и крутящего момента, отбираемого у первичного двигателя.

При вращении шестерен давление рабочей жидкости во впадинах зубьев возрастает по мере приближения их к нагнетающей полости. В результате возникают значительные гидравлические радиальные силы, действующие на валы шестерен. 

Характер неравномерного распределения радиальных сил показан на рис. 1. По этой причине наиболее нагруженным узлом шестеренчатого насоса являются его подшипники. Типовая конструкция такого внешнего зацепления показана на рис. 2. 



Рис. 2. Агрегат внешнего зацепления

Прямозубое зацепление шестерен характеризуется прямолинейным контактом рабочих поверхностей по всей ширине зуба. При неточном изготовлении шестерен возникает толчкообразное движение ведомой шестерни, генерирующее повышенный шум и повышающее износ рабочих поверхностей. 

Эти недостатки успешно устраняются в насосах с косозубыми шестернями. У них вход в зацепление зубьев и выход из него происходят постепенно. Благодаря этому уменьшается влияние погрешностей в профиле зуба и достигается плавная, малошумная работа агрегата. 

При косозубом зацеплении пульсация подачи и крутящего момента, а также запирание жидкости во впадинах значительно ниже, чем у прямозубых аналогов. Угол наклона зубьев обычно составляет 7-10°. 

ППри таких параметрах сдвиг зубьев по окружности на торцах шестерен составляет половину шага. Однако при работе косозубых шестерен возникают осевые усилия, которые прижимают шестерни к торцам корпуса. 



Рис. 3. Насос НШ с косыми зубьями

На рис. 3 показан типовой насос НШ с косыми зубьями, а на рис. 4 – его аналог с зубьями специального профиля, который позволяет существенно снизить шум и повысить плавность работы. 

Шестеренные насосы внешнего зацепления имеют очень широкую гамму исполнений. Их рабочие объемы составляют от 0,16 до 200 см3, а развиваемое давление – до 20,0 МПа. С небольшими рабочими объемами такие агрегаты способны развивать давление до 28,0 МПа.



Рис. 4. Гидронасос с косыми зубьями специального профиля

Шестеренчатые насосы выпускаются в индивидуальном литом корпусе из алюминия или стали (рис. 2-4), а также в корпусах из алюминиевого длинномерного проката специального профиля, не требующего большого количества механической обработки. 

Передние и задние крышки у таких моделей унифицированы. Эта технология позволяет без лишних затрат выпускать однотипные агрегаты с различным рабочим объемом. Изменяется только длина корпуса, нарезанная из проката, и ширина шестерен. 

На рис. 5 показана серия насосов НШ с различными унифицированными фланцами, крышками, валами, корпуса которых выполнены из однотипного алюминиевого проката соответствующего профиля. Такие агрегаты легко могут изготавливаться в многосекционном исполнении.



Рис. 5. Агрегат с корпусами из проката

Обычно специальный прокат для шестеренных насосов выпускается четырех типоразмеров. Из первой его группы изготавливаются модели с совсем маленьким рабочим объемом (от 0,16 до 0,8 см3), но часто с высоким давлением (до 28,0 МПа). 

Вторая группа проката предназначена для небольших агрегатов (от 1,0 до 10,0 см3) с высоким давлением (до 20,0 МПа), третья группа – для средних (от 4,5 до 40,0 см3) с высоким и средним давлением (от 20,0 до 17,0 МПа). 

Из четвертой группы проката изготавливают средние и крупные шестеренчатые насосы (от 20,0 до 100,0 см3) с высоким и средним давлением (от 20,0 до 15,0 МПа). 

Такой технический подход обеспечил возможность быстрого изготовления дешевых многосекционных агрегатов с одинаковыми или различными рабочими объемами, в том числе состыкованными корпусами из профилей соседних групп.



Рис. 6. Трехсекционные гидронасосы, выполненные из двух групп проката

На рис. 6 показаны трехсекционные агрегаты, выполненные из двух групп проката. На рис. 7 показан двухсекционный гидронасос, составленный из проката соседних групп. 



Рис. 7. Двухсекционный насос, составленный из проката соседних групп

На рис. 8 и 9 показаны основные узлы насосов НШ с внутренним зацеплением. Такие агрегаты содержат установленную в корпусе шестерню с внутренними зубьями. В зацепление с ней входит меньшая по размерам шестерня с внешними зубьями. Шестерни установлены относительно друг друга с эксцентриситетом (смещением). 

Между ними расположен неподвижный серповидный элемент, который своими рабочими поверхностями охватывает с одной стороны внутренние, а с другой – внешние зубья обеих шестерен. Серповидный элемент разделяет всасывающую и нагнетающую полости насоса. 



Рис. 8. Качающий узел гидронасоса внутреннего зацепления

Меньшая шестерня с внешними зубьями является ведущей и выполнена заодно с приводным валом, а большая шестерня с внутренними зубьями является ведомой и свободно установлена в подшипниках скольжения. 

Нагнетание рабочей жидкости в гидросистему осуществляется аналогично за счет вытеснения ее объемов зубьями из впадин шестерен при их вращении. 



Рис. 9. Агрегат внутреннего зацепления

Шестеренные насосы внутреннего зацепления менее шумные, обладают повышенными характеристиками, но более трудоемкие в изготовлении и, следовательно, дорогие. Наиболее широкое распространение в гидроприводах мобильной техники получили агрегаты внешнего зацепления. Они просты в изготовлении, дешевы, неприхотливы в работе. 

Такие насосы НШ стабильно работают с загрязненными рабочими жидкостями с величиной твердых частиц до 40 мкм. Но это не значит, что гидропривод должен работать при таких неприемлемых условиях, которые вызывают повышенный износ всех гидрокомпонентов. 

Большое применение они нашли в строительно-дорожной, коммунальной, сельскохозяйственной технике. Также используются в гидроприводах со средним давлением до 16,0-18,0 МПа. 

Их часто устанавливают на узле дополнительного отбора мощности дизельного двигателя для привода вспомогательных гидросистем. Этими агрегатами оснащаются неполноповоротные экскаваторы, бульдозеры, дорожные катки, вилочные погрузчики и др.

 

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением

Одноступенчатые насосы с вешним зацеплением


Насосы этого типа получили широкое распространение в технике, особенно часто такие насосы применяются в гидроприводах мобильных машин.

Причины заключаются в конструктивных особенностях шестеренных насосов данного типа:

  1. низкая цена
  2. большой диапазон допустимых скоростей вращения
  3. широкий диапазон вязкости рабочей жидкости, а значит возможность работы при большом перепаде температур
  4. возможность создать высокое давление при небольшом весе

Конструкция шестеренного насоса 

В каждом шестеренном насосе наружного зацепления присутствуют:

  • ведущий вал-шестерня
  • ведомый вал-шестерня
  • корпус
  • крышки
  • подшипники
  • крепежные элементы


Принцип работы шестеренного насоса


Рассмотрим принцип действия шестеренного насоса наружного зацепления. Принципиальная схема такого насоса показана на рисунке.

В корпусе 1 установлены ведомая и ведущая шестерни, при их вращении воздух заполняющий объем между зубьями переносится в линию нагнетания 3 из полости всасывания 8. Таким образом в полости всасывания создается разряжение. Из-за возникшего перепада давления, масло поднимается из бака Б по всасывающему трубопроводу 7 и заполняет впадины между зубьями, находящиеся во всасывающей полости.

При вращении шестерен масло переносится в полость нагнетания и при входе зубьев в зацепление вытесняется в нагнетательный трубопровод.

Важно понимать, что подача жидкости осуществляется в направлении указанном стрелками, а не в месте зацепления.

Ведущая и ведомые шестерни насоса
На рисунке показана одна из типовых конструкций шестернного насоса, ведомая и ведущая шестерни установлены в подшипниках скольжения.

Внутренняя поверхность корпуса служит замыкателем рабочей камеры.

Многоступенчатые шестеренные насосы


Многоступенчатые насосы применяют для повышения давления или подачи агрегата. Для повышения давления шестерные пары устанавливаются последовательно, для повышения производительности (подачи) - параллельно.

С помощью второй ступени, установленной последовательно, можно практически удвоить давление на выходе насоса, но при это снизится КПД машины, так как подача каждой предыдущей ступень должна превышать потребную подачу последующей, для обеспечения надежного запаса питания. Для сброса излишек жидкости на выходе каждой из ступеней устанавливается переливной клапан.

Для увеличения производительности применяют многошестерные насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной оси.

Секционные сдвоенные шестеренные насосы

Сдвоенный шестеренный насос Vivolo


В секционном насосе на одном ведущем валу расположено несколько шестерен, каждая из которых вращает ведомую шестерню. Получается, что в одном корпусе установлено несколько насосов, линии всасывания и нагнетания этих машин обычно разъедены, но могут быть и объединены в специальном конструктивном исполнении.

На рисунке показан сдвоенный шестеренный насос.

В состав насоса входят две пары шестерен, каждая из которых образует отдельный качающий узел. Для привода вала сдвоенного насоса в движения используется один двигатель.

Многошестеренные насосы


На рисунке представлена схема трехшестеренного насоса. В этом насосе шестерня 1 ведущая, а шестерни 2 и 3 - ведомые, полости 4 - всасывающие, а полости 5 - напорные. Такие насосы выгодно применять в гидроприводах, в которых необходимо иметь две независимые напорные гидролинии.

Марки шестеренных насосов


Рассмотрим перечь наиболее распространенных марок шестеренных насосов:

Насосы с внешним (наружным) зацеплением.

  • НШ
  • Г11
  • НМШ
  • GP
  • HY/ZFS - Bosch
  • 1PF2G2 - Rexroth
  • IPH - Duplomatic
  • X1P - Vivolo
  • GHP - Marzocchi

Марки и производители насосов c внутренним зацеплением

  • PGF3 Rexroth
  • PGH4 Rexroth
  • IGP5 Duplomatic
  • IGP5 Duplomatic

 

Формулы для расчета подачи шестеренного насоса


Расчетная схема для определения подачи шестеренного насоса, и основные зависимости показаны на рисунке:

Q = 2π·dн·m·b·n
Распространена и другая форма записи формулы. Теоретическую подачу шестеренного насоса можно определить, используя зависимость:

Применяемость насосов типа НШ

Индекс  Вращ.  Применяемость  Масса 
1 насос НШ-10У3 6/4 шлиц. левосторонний ЭО-3323А (Д-240), 2621, 2626, ДЗ-122; Т-25, 30, 70, 90, 4А, К-701, ТДТ-55, ДТ-75, 175, ТТ-4, ХТЗ, МТЗ; Дон, Полесье, Нива, Енисей, Сибиряк, КСК, Колос, Славутич, КЗС-9М; Д-240, ММЗ, СМД 2,3 кг
2 насос НШ-10У3 6/4 шлиц. правосторонний ЭО-3323А (Д-75), 2621, 2626 (Д-65), ПЭА-1А; ЮМЗ-6, Т-150, 151, ДТ-175, ЛТЗ, ХТЗ-1410, 3130; УДК-30; МАЗ-509; СМД 2,3 кг
3 насос НШ-32У3 лев. ЭО-4121...4225А (А01М), 2621А, Т-156; Т-130, 170, 4А, 150К, 100, ТТ-4, ЮМЗ-6, ХТЗ-121; Нива, Сибиряк, Кедр, Енисей; Урал, МАЗ, САЗ, ЗИЛ-ММЗ, КАЗ; СМД, Д-144, 440, А01М 5,5 кг
4 насос НШ-32У3 правосторонний ЭО-4121...4225А (ЯМЗ), ПЭ-Ф-1А, ПЭ-08Б, 4045, 40189; МТЗ-50, 52, 80, 82, 100, Т-70; КСК-100, КСКУ-6; Урал, МАЗ; СМД, ЯМЗ 5,5 кг
5 насос НШ-32А3 левосторонний ЭО-4121... 4225А (А01М), Т-156; Т-28, 40, 90, 4А, 150К, ТТ-4, ДТ-75, ЛТЗ-55, ЮМЗ; Нива, Енисей, Кедр, Сибиряк, КСК-4-1, УКМ-2, АПМ-2; ЗИЛ-ММЗ, КАЗ, САЗ, ФАЗ 6,5 кг
6 насос НШ-32А3 правосторонный ЭО-4121...4225А (ЯМЗ), ПЭ-Ф-1А, ПЭ-08Б, 4045, 40189; Т-70, 4А, МТЗ, ТТЗ-100; КСК-100, КСКУ-6, Дон, Полесье; БелАЗ, Урал 6,5 кг
7 НШ-50У3 левосторонний ТДТ-55, ЛХТ-55, Т-150, Т-4А, ДТ-75; УТН, ПГШ, ИРТ; МоАЗ, БелАЗ, МАЗ, КАМАЗ, КрАЗ; А-41, СМД 5,7 кг
8 НШ-50У3 правосторонний ДТ-175, ЛТ-65, ЛП-19; МПК, ПГХ, РЖУ, УКМ, ПГ, ККС, МКО; МоАЗ, БелАЗ, МАЗ, КАМАЗ 5,7 кг
9 НШ-50А3 левосторонний Д-122, МоАЗ-6015, ДТ-75; Т-150, 150К, 250, ТБ-1, ДТ-75, ТТ-4, ХТЗ; РКМ-6, СПС-4.2; КрАЗ, МоАЗ, МАЗ 64227 7.00 кг
10 насос НШ-50А3 правосторонний ЭО-2626; ДТ-175, Т-180, 250, 25.01; ПНД-250, РЖУ-3.6, МКО-3, ПГХ-0.5, ПГ-02А; МоАЗ, МАЗ 5516 7.00 кг
11 насос НШ-71А3 левосторонний/правосторонний К-702, львовские погрузчики / спецтехника 17.0 кг
12 насос НШ-100А3 левосторонний ЭО-2621 (МТЗ), ДЗ-13, 115, ПЛ-1В, 40181; К-700, 701, 702, 703, Т-130, 170; МЖА-6-130; МоАЗ-4048, БелАЗ, МЗКТ 17.0 кг
13 насос НШ-100А3 правосторонний ЭО-2621 (ЮМЗ), ТГ-321А, 503Я, Т-156, ЛП-18А, ТБ-1, ЛО-...; Т-150, 25.01, 35.01, 50.01; АПМ; БелАЗ 17.0 кг

 

Читайте также: