Шестеренный насос принцип действия

Шестеренный насос принцип действия

Шестеренчатый гидронасос (в простонародье «шестеренник») – настоящее сердце гидравлической системы. Чем он лучше аксиально-поршневого «собрата» и почему иногда выходит из строя? Ответы в нашем материале!

Шестеренчатые насосы весьма просты в конструктивном плане. Они состоят из крышки с приводным валом, опорных втулок валов, сальника, уплотнительных пластин («восьмерок») и двух прямозубых шестерней.

Шестерни являются главными деталями. Они находятся в постоянной сцепке друг с другом. Во время работы насоса, в зоне выхода шестерней из зацепа образуется разреженное пространство. Благодаря этому рабочая жидкость поступает из гидробака в полость всасывания. После она описывает круг и оказывается в полости нагнетания, из которой попадает в гидросистему.

Простота конструкции делает шестеренные насосы более дешевыми и надежными по сравнению с аксиально-поршневыми. Они не так требовательны к качеству масла и всегда создают ровный, непульсирующий поток рабочей жидкости под нужным давлением.

Однако некоторые ругают «шестеренники» за то, что они часто ломаются или «не вытягивают» гидроцилиндр при большой загрузке полуприцепа. Но, как показывает практика, насос повинен в этой ситуации меньше всего.

«Порочный круг» в гидросистеме

Поломка почти всегда происходит из-за принудительного повышения давления в гидравлической системе. Так поступают, если гидроцилиндр стопорится, не в силах поднять сильно нагруженный полуприцеп.

На большинстве тягачей выходной шланг, ведущий от «шестеренника» к гидрораспределителю, имеет относительно низкую пропускную способность – примерно 100 литров в минуту. Этого вполне хватает для нормальной работы гидравлики при адекватной загрузке. Но в случае перегруза гидроцилиндр часто не может вытянуть все секции.

Тогда водитель не находит ничего лучше, как повысить обороты двигателя и «разогнать» насос. В этом случае шланг не успевает пропускать возросший объем рабочей жидкости. Распределитель заполняется, срабатывает предохранитель. В результате масло уходит не в гидроцилиндр, а в баки, и создается «порочный круг».

Усилия опять не хватает, поэтому водитель еще сильней раскручивает мотор. Из-за этого в точке выхода масла из насоса создается колоссальное давление. Оно воздействует на шестеренки, буквально вдавливая их в стенки рабочей камеры. Создается трение и насос приходит в негодность.

Не допускайте подобной ситуации! «Шестеренники» – достаточно тихоходные агрегаты, поэтому превышать давление в гидросистеме можно лишь имея достаточно широкий патрубок, ведущий к распределителю. Да и не виноват насос в том, что полуприцеп не может откинуться до конца. Если есть перегрузка, справиться с весом не может именно гидроцилиндр.

Недостаток сил

Гидроцилиндр самосвального полуприцепа имеет телескопическое строение. Чем ближе секция к сердцевине, тем меньшую площадь она имеет. При использовании стандартной гидравлики на 190 бар, каждому квадратному сантиметру рабочей поверхности цилиндра передается равное давление. Таким образом, внешняя секция цилиндра имеет грузоподъемность около 172 тонн, а четвертая по счету – лишь 72 тонны.

Это нормально в обычных условиях, например, в случае перевозки щебня. При подъёме п/прицепа часть груза высыпается, и вес уменьшается. В результате задача для последующих секций значительно облегчается. Но когда нужно выгрузить, например, мокрый песок, этого не происходит. Механизм стопорится, чаще всего на третей секции. И если мы в этот момент увеличим давление в гидросистеме, то либо сломаем насос, либо порвем стопорные кольца внутри цилиндра.

Чтобы этого избежать, не повышайте давление до той отметки, когда срабатывает колпачок-предохранитель в гидрораспределителе. Ну а наилучшим решением будет просто не перегружаться сверх нормы. Ведь даже самая надежная техника обязательно сломается при неправильной эксплуатации.

Шестеренные насосы являются одним из наиболее распространенных видов роторных насосов. Их применяют в смазочных системах машин и механизмов, в гидроприводах, для перекачивания темных нефтепродуктов.

Шестеренные насосы выполняют с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наибольшее распространение на судах имеют насосы с шестернями внешнего зацепления.

Читайте также:  Калибровально шлифовальные станки по дереву

Простейший насос такого типа (рис. 12, а), состоит из ведущей 1 и ведомой 3 шестерен, помещенных в корпус 2.

Профиль зубьев шестерен – эвольвентный. При вращении шестерен по направлению стрелок жидкость, заполняющая впадины зубьев, переносится из полости всасывания а в полость нагнетания б.

В полости всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, а в полости нагнетания – входят в зацепление.

Шестеренный насос принцип действияШестеренный насос принцип действия
а. Шестеренный насос с внешнего зацепленияб. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления
Рисунок 12 – Насос шестеренный

На рис. 12, б показана схема насоса с внутренним зацеплением шестерен. Чтобы отделить нагнетательную полость от всасывающей, применен серповидный элемент 2, помещенный между внешней 1 и внутренней 3 шестернями. Для уплотнения между внешней шестерней и корпусом установлены уплотняющие элементы 4, находящиеся под действием пружин 5. В случае перемены направления вращения шестерен при сохранении тех же подводов и отводов жидкости серповидный элемент следует переместить в положение, диаметрально противоположное изображенному на рис. 12, б. Насосы такого типа имеют меньшие габаритные размеры и меньше изнашиваются, чем насосы с внешним зацеплением шестерен, однако они сложны в изготовлении.

Основным типом шестеренных насосов является насос, состоящий из пары прямозубых шестерен с внешним зацеплением и с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации.

Для увеличения подачи иногда применяют насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной приводной шестерни. Средняя шестерня трехшестеренного насоса (рис. 13) является приводной; при вращении ее в направлении, указанном стрелкой, жидкость будет засасываться из каналов 1 и 3 и нагнетаться через каналы 2 и 4.

Шестеренный насос принцип действия
Рисунок 13 – Трехшестеренный насос

Теоретическая подача такого насоса в два раза больше подачи насоса, состоящего из двух шестерен тех же размеров. Действительная подача насоса этого типа из-за увеличения утечек будет несколько меньше подачи насоса, выполненного по обычной схеме. Для повышения давления жидкости шестеренные насосы делают многоступенчатыми.

В судовой практике широкое применение получили насосы с косозубыми 1 (рис. 14, а) и особенно с шевронными 2 (рис. 14, б) шестернями.

Шестеренный насос принцип действияШестеренный насос принцип действия
а. С косозубыми шестернямиб. С шевронными шестернями
Рисунок 14 – Схема шестеренного насоса

У этих насосов вход зубьев в зацепление и выход из зацепления происходят не сразу по всей ширине, как у насосов с прямозубыми шестернями, а постепенно, благодаря чему они менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, более износоустойчивы и работают плавно и бесшумно.

Существенным недостатком насосов с косозубыми шестернями является возникновение во время работы осевых усилий, прижимающих шестерни к торцам корпуса, что может вызвать их интенсивный износ. Этого недостатка не имеют насосы с шевронными шестернями.

Обычно шевронные шестерни составляют из двух косозубых шестерен, одна из которых имеет левую нарезку, другая – правую. Обе половины ведущей шестерни сидят на валу на общей шпонке. Одна из половин ведомой шестерни сидит на валу на шпонке, а другая – свободно, вследствие чего она может самоустанавливаться при работе роторов относительно зубьев шестерни ведущего ротора. Угол наклона зубьев в шевронных шестернях 20÷25°.

На шестеренные насосы имеется ГОСТ 19027–73. Он распространяется на насосы с подачей до 58 Шестеренный насос принцип действияи давлением до 2,5 Шестеренный насос принцип действия.

На рис. 15 показан масляный насос РЗ-7,5, имеющий подачу 5 Шестеренный насос принцип действия, давление 0,5 Шестеренный насос принцип действияи частоту вращения 1450 Шестеренный насос принцип действия. Корпус 2, передняя крышка 1 и опорная стойка насоса, служащая одновременно и задней крышкой 3 корпуса, отлиты из чугуна. Ведущая и ведомая шестерни выполнены из стали и имеют спиральный зуб. Каждая шестерня откована со своим валом.

Опорами валов являются бронзовые втулки, запрессованные в крышки корпуса. Опоры (подшипники) и другие трущиеся детали насоса смазываются перекачиваемой жидкостью. Сальниковое уплотнение вала выполнено из трех резиновых манжет и промежуточного стального кольца, являющегося проставкой между манжетами. Насос снабжен предохранительно-перепускным клапаном.

Шестеренный насос принцип действия
Рисунок 15 – Масляный насос РЗ-7,5

Шестеренный насос НШ, применяемый в гидроприводах (рис. 16), состоит из корпуса 7, крышки 1 и качающего узла, в который входят ведущая 6 и ведомая 2 шестерни, 4 втулки 5, 4 проволоки 9 и пластина 11. Все уплотнения в насосе выполнены при помощи О-образных резиновых уплотнительных колец 3, 4, 10.

Шестеренный насос принцип действия
Рисунок 16 – Насос шестеренный НШ
Читайте также:  Как правильно сделать топорище для топора

Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава. На его боковых поверхностях имеются приливы с четырьмя резьбовыми отверстиями для крепления арматуры всасывающего и нагнетательного трубопроводов. В корпусе выполнены расточки под шестерни и втулки. Втулки, изготовленные из бронзы, служат опорами шестерен и уплотняют их торцовые поверхности.

Взаимное расположение втулок при сборке обеспечивается направляющими проволоками 9. Для уменьшения внутренних протечек масла в насосе (через зазоры между торцовыми поверхностями шестерен и втулок) применено автоматическое регулирование зазоров по торцам шестерен, действующее следующим образом. Масло из камеры нагнетания поступает по пазу в полость А над втулками и стремится поджать подвижные втулки 5 к торцам шестерен, ликвидируя зазор между торцами втулок и шестерен.

В то же время со стороны зубьев шестерен на втулки также давит масло, однако по несколько меньшей площади. Таким образом, результирующее усилие, прижимающее втулки к торцам шестерен, невелико и не ведет к повышенному износу. Давление масла со стороны зубьев шестерен распределяется неравномерно. Во избежание перекосов втулок вследствие неравномерной нагрузки часть их торцовой площади изолирована от действия высокого давления резиновым уплотнением 10.

Вытекание масла из полости А под действием высокого давления предотвращается резиновыми уплотнительными кольцами 3. Масло, просочившееся по цапфам шестерен, поступает через отверстия в крышке и в ведомой шестерне в полости, соединенные с камерой всасывания. Таким образом, все утечки масла попадают во всасывающую магистраль насоса. Приводной конец вала ведущей шестерни уплотнен резиновой самоподжимной манжетой. Предохранительный клапан установлен на трубопроводе. Тип насоса и направление вращения его вала указаны на планке 8.

Общие положения по обслуживанию шестеренных насосов.

Перед пуском в ход насос следует тщательно осмотреть для проверки его исправности. Посторонние предметы (инструмент, обтирочный материал и т. п.) необходимо с насоса убрать. Все болтовые соединения и соединения трубопроводов должны быть затянуты, а контрольно-измерительные приборы – исправны.

Легкость вращения роторов проверяют проворачиванием насоса за муфту вручную. Если насос был осушен или пускается в работу впервые после монтажа, его нужно залить рабочей жидкостью. Необходимо полностью открыть клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, проверить положение трехходовых краников манометров, которые также должны быть полностью открыты.

Насос запускают только после проведения всех операций, связанных с подготовкой его к действию. Убедившись по манометру и вакуумметру в том, что насос подает жидкость, следует установить с помощью клапанов нужный режим. При отсутствии показаний контрольно-измерительных приборов необходимо остановить насос, проверить герметичность его всасывающей камеры и всасывающего трубопровода, залить насос и повторить пуск.

Во время работы насоса наблюдают за показаниями контрольно-измерительных приборов насоса и приводного двигателя. Режим работы насоса должен соответствовать его техническим данным. При нормальной работе насоса отсутствуют стуки и вибрации, а показания приборов стабильны, без рывков.

При сборке насоса после ремонта необходимо учитывать следующее:

— приводной вал насоса должен свободно проворачиваться от руки;

— биение внешнего конца приводного вала насоса в собранном виде не должно превышать 0,05мм;

— должна быть выдержана соосность валов привода и насоса, причем радиальное смещение не должно превышать 0,1 ÷ 0,2 мм и перекос осей не должен быть более ;

— соединительная муфта не должна иметь дисбаланса.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Шестерённая (шестерёнчатая) гидромаши́на — один из видов объёмных гидравлических машин.

Шестеренный насос принцип действия

Так же как и другие виды объёмных роторных гидромашин принципиально может работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора. В том случае, если к валу гидромашины прикладывается вращательный момент, то машина работает в режиме насоса. Если на вход гидромашины подаётся под давлением рабочая жидкость, то с вала снимается вращающий момент, и машина работает в режиме гидромотора.

Читайте также:  Какой компрессор лучше масляный или поршневой

Содержание

Виды конструкций [ править | править код ]

Шестерённые гидромашины выпускаются с внешним и внутренним зацеплением (одним из вариантов последней является героторная гидромашина со специальным трохоидальным зацеплением). Гидромашины с внутренним зацеплением более компактны, но из-за сложности изготовления применяются редко. Иногда для снижения шумности и неравномерности подачи применяют шестерни с косыми зубьями. В некоторых случаях для облегчения входа перекачиваемой среды (расплав полимера) входной патрубок имеет размеры (эквивалентный диаметр) соизмеримые с размером шестерён.

Шестеренный насос принцип действия

Шестерённая гидромашина с внешним зацеплением

Шестеренный насос принцип действия

Шестерённая гидромашина с внутренним зацеплением

Шестеренный насос принцип действия

Шестеренный насос принцип действия

В этом насосе с внутренним зацеплением жидкость перемещается слева направо

Принцип действия [ править | править код ]

Шестеренный насос принцип действия

Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания ничтожен. Смазка движущихся элементов насоса производится перекачиваемой жидкостью (масло, расплав полимера и др.), для поступления смазывающей жидкости к зонам трения конструкцией насоса предусматриваются специальные каналы в корпусных деталях насоса.

Рабочий объём [ править | править код ]

Рабочий объём шестерённой гидромашины с внешним зацеплением может быть определён по формуле:

q 0 = 2 π ⋅ m 2 ⋅ b ⋅ z , <displaystyle q_<0>=2pi cdot m^<2>cdot bcdot z,> Шестеренный насос принцип действия

Запертые объёмы [ править | править код ]

Одной из технических проблем в шестерённых гидромашинах является проблема запертых объёмов, которые являются нежелательным явлением. Вследствие малой сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы гидромашины, если не предусмотреть меры борьбы с ними, может привести к возникновению большого момента сопротивления. Для борьбы с ними выполняют специальные канавки, по которым жидкость из запертых объёмов уходит либо в полость высокого давления, либо в полость низкого давления.

Шестеренный насос принцип действия

Область применения [ править | править код ]

Данный вид машин широко используется в системах объёмного гидропривода, в системах смазки и др. Например, гидропривод бульдозеров на базе тракторов Т-100, Т-130 и Т-180 имеет силовой шестерённый насос НШ-100.

Шестерённые насосы применяются для получения давлений до 30 МПа [1] (при очень чистой жидкости и высокой современной точности изготовления).

Героторные насосы применяют для подачи цементной и бетонной смеси от бетономешалки до места заливки. Кроме того, героторные гидромашины используют в качестве центрального звена в некоторых дифференциалах с повышенным внутренним сопротивлением В ряде случаев требуется синхронная подача перекачиваемой (перекачиваемых) жидкости к разным точкам потребления — в этих случаях целесообразно применение многопоточных насосов с единым приводом. Преимущество состоит в том, что подачи могут быть только одновременными. Конструкция с применением многопоточных насосов получается компактнее, проще и легче.

Преимущества [ править | править код ]

  • широкий диапазон вязкости среды;
  • простота конструкции;
  • высокая надёжность в сравнении, например, с аксиально-плунжерными гидромашинами;
  • низкая стоимость;
  • способность работать при высокой частоте вращения;
  • высокая надежность при работе например с расплавами полимеров.

Недостатки [ править | править код ]

  • нерегулируемость рабочего объёма;
  • неспособность работать при высоких давлениях, либо высокие требования к материалам и изготовлению деталей насоса;
  • в сравнении с пластинчатыми гидромашинами — бо́льшая неравномерность подачи;
  • высокое требование к качеству изготовления шестерен и пластин, образующих корпус;
  • двукратное изменение направления движения жидкости в насосе, что снижает КПД.

Маркировка шестерённых гидромашин [ править | править код ]

Маркировка отечественных шестерённых насосов устанавливается в соответствии с «ГОСТ 19027-89 НАСОСЫ ШЕСТЕРЁННЫЕ. Основные параметры».