Как работает шестеренчатый насос – Как работает шестерёнчатый насос ?. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

Содержание

Как работает шестерёнчатый насос ?. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

Для перекачки воды и других жидкостей в сельском хозяйстве эффективнее использовать шестеренчатый насос. Принцип работы устройства – в перемещении через шестерни с установленными зубьями жидкости под давлением и ее равномерный выход. Шестеренчатые насосы отличаются доступной ценой, высокой производительностью, простотой в эксплуатации. Шестеренчатые насосы считаются наиболее оптимальными агрегатами для перекачки высоковязких жидкостей, температура которых не превышает 250 С. На сегодняшний день они активно используются в сельском хозяйстве для перекачки воды. За счет высокой производительности, доступной стоимости, надежности и простоте в эксплуатации системы прочно завоевали рынок насосного оборудования и востребованы у дачников.
Технико-эксплуатационные особенности системы

Можно выделить такие особенности шестеренчатого насоса:

  • обеспечение равномерного потока;
  • высокая прочность всей конструкции;
  • элементарное обслуживание;
  • возможность перекачки разнородных жидких субстанций, в том числе воды;
  • простота в уходе; длительный срок эксплуатации;
  • высокие показатели производительности;
  • конструктивная простота. 

Принцип работы

Установленный на приводной вал ротор запускает движение шестерни, прикрепленной к корпусу устройства. Всасывание жидкости происходит за счет изменения жидкостного объема между установленными в шестернях зубьями.

Данный принцип работы обеспечивает способность установки всасывать, отсутствующий приток жидкости, а также ровный без скачков поток на выходе из системы.

Разновидности шестеренчатого насосного оборудования 
 

Шестеренчатый гидравлический насос различаются по типу зацепления.
 

Устройство шестеренчатого насоса – две шестерни, которые, вращаясь, перегоняют субстанцию, находящуюся между зубьями. Создаваемый замкнутый объем повышает давление и выталкивает жидкость.
 

Системы с внешним зацеплением комплектуются прямыми, шевронными или косыми зубьями. Отличие между данными конструкциями в следующем: 

  • с косыми зубьями не создается замкнутого объема, что приводит к сокращению уровня пульсаций, но при этом способствует появлению осевой силы;
  • шевронные зубья способствуют снижению возрастающей нагрузки на ось, но в тоже время снижают уровень пульсации жидкости.

 

Системы с внутренним зацеплением отличаются наличием помимо зубчатого колеса с большим диаметром, ведомого колеса с меньшим диаметром. При этом ведомое колесо работает в «тандеме» с серповидным элементом, что обеспечивает перекачку большого объема жидкости. 
 

Насосы, где зацепление внутреннего типа, за счет минимального уровня пульсаций работают практически бесшумно.

Основные технические характеристики
 

Применяются в составе систем, которые работают с невысоким давлением. Отличительными особенностями можно назвать: простоту конструкции с минимальным количеством деталей, невысокую стоимость, устойчивость к разным типам загрязнений.
 

Оптимальным уровнем давления для бесперебойной работы насоса считается диапазон 10-20 кПа. Единственным недостатком подобных установок можно назвать низкий КПД – всего 0,85.
 

Системы внешнего зацепления
 

Максимальное рабочее давление — 280 бар. Скорость вращения — 3800 об/мин при мощности не более 85 кВт. Допустимая температура жидкости – не более 350 С. Объем перекачиваемой жидкости варьируется от 0,5 до 250 кубических сантиметров.

 

Установки внутреннего зацепления
 

Давление не должно быть выше 315 бар. Вращение осуществляется на скорости до 3600 об/мин при мощности не более 95 кВт. Объем проходящей жидкости не превышает 250 кубических сантиметров. Температура может варьироваться от минус 40 С до плюс 450 С.
 

На что следует обращать внимание при выборе насоса

Шестереночный насос должен покупаться исходя из показателей:

  • мощности;
  • максимального давления;
  • уровня подачи;
  • коэффициента полезного действия;
  • кинематической вязкости;
  • вакуумметрический показатель всасывания.

На стоимость агрегата во многом будет влиять материал изготовления. На сегодняшний день самыми распространенными являются насосы, изготовленные из стального сплава или чугуна. Более дорогостоящие модели производятся с использованием бронзы.

 

Основные технико-эксплуатационные преимущества

  1. Простота и удобство сервисного обслуживания, собственными силами и проведения ремонта.

  2. Минимальные затраты на ремонт.

  3. Экономичный расход электроэнергии при достаточно высоком давлении.

  4. Доступная цена.

  5. Можно использовать для перекачки высокотемпературных вязких жидкостей.

  6. Надежность всего оборудования в целом и его составных элементов.

  7. Точная дозировка перекачиваемой жидкости.

  8. Обеспечение равномерной подачи жидкой субстанции без скачков и перепадов.

Стоимость шестеренных насосных установок будет полностью зависеть от технико-эксплуатационных показателей, а также от фирмы-производителя изделия.

На сегодняшний день агрегаты для перекачки жидкостей выпускаются как европейскими, так и отечественными производителями. Хорошо зарекомендовали системы компании Desmi (производство Дания). Есть модели украинского производителя «Плазма» — они дешевле.
 

Средняя стоимость агрегатов – 8000гривен.
 

Установки характеризуются постоянной производительностью, строго пропорциональной скорости вращения зубьев. На производительность не влияет показатель давления. 
 

Основополагающим преимуществом, уже ради которого стоит приобрести систему, является равномерный поток с отсутствием пульсаций, а также возможность использовать насос с жидкостями разной вязкости. Помимо этого агрегаты реверсируют поток жидкости, не изменяя ее эксплуатационных характеристик.
 

Самовсасывающая способность у установок с внутренним зацеплением создается за счет высокого вакуумного показателя. 

Несложность конструкции, бесперебойная работа, длительный срок эксплуатации, низкие показатели износа и неприхотливость в использовании делают данные агрегаты востребованными у потребителей. Конструкция шестеренчатого насоса – модульная, что обеспечивает взаимозаменяемость многих элементов. 
 

Область применения
 

Данный тип насосного оборудования применяется во многих гидравлических системах, работающих при давлении, не превышающем 20 МПа. Системы применяются во многих отраслях, но особую популярность получили в частном сельском хозяйстве.

Каталог насосов шестеренчатых поставляемых компанией Гидро-Максимум.

hydro-maximum.com.ua

Шестерённый насос Википедия

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

Шестерённый насос с внешним зацеплением: Drive Gear — ведущая шестерня; Idler Gear — ведомая шестерня; Seal — уплотнение; Drive Shaft — ведущий вал; Pressure Port — выходное отверстие, которое сочетается с полостью высокого давления; Suction Port — всасывающее отверстие, которое сочетается с полостью низкого давления

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.

Виды конструкций

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.

  • Шестерённая гидромашина с внешним зацеплением

  • Шестерённая гидромашина с внутренним зацеплением

  • Героторная гидромашина

  • В этом насосе с внутренним зацеплением жидкость перемещается слева направо

Принцип действия

Принцип действия шестерённой гидромашины с внешним зацеплением

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

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

q0=2π⋅m2⋅b⋅z,{\displaystyle q_{0}=2\pi \cdot m^{2}\cdot b\cdot z,}

где

m{\displaystyle m} — модуль зубчатого зацепления;
b{\displaystyle b} — ширина шестерни;
z{\displaystyle z} — число зубьев шестерённой гидромашины, под которым понимается число зубьев на одной шестерне.

Запертые объёмы

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.

Пояснение понятия «запертый объём» в шестерённых гидромашинах с внешним зацеплением: красным и салатовым цветом указаны запертые объёмы

Область применения

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

  • 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

  • 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

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

Основные технические характеристики

  • Рабочий объём, см³
  • Номинальная частота вращения, с‾¹
  • Номинальная подача, л/мин
  • Давление на выходе, номинальное и максимальное, МПа
  • Коэффициент подачи, не менее, в долях
  • Коэффициент полезного действия, не менее, в долях
  • Номинальная мощность, кВт, не более
  • Масса, кг

Примечания

  1. ↑ Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982. (какая страница?)

Литература

  1. Юдин Е. М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет/ Издание 2-е, переработанное и дополненное. Москва, издательство «Машиностроение», 1964. — 236 с.
  2. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
  3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  4. ГОСТ 19027-89 НАСОСЫ ШЕСТЕРЁННЫЕ. Основные параметры.
  5. Башта Т. М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. — Изд-ие 4-е, переработанное и дополненное, издательство «Машиностроение», Москва, 1967.

См. также

wikiredia.ru

Устройство гидравлических насосов НШ и НПЛ

 

В машиностроительной гидравлике наибольшее распространение получили шестеренные, пластинчатые и аксиально-поршневые насосы. В отдельных специфичных машинах используются и другие виды, но они встречаются относительно редко.

Все насосы в гидросистемах машин работают по одному принципу. При каждом обороте входного вала качающий узел вытесняет в гидросистему определенный объем рабочей жидкости.

Но качающие узлы в гидронасосах различные. Рассмотрим их принципиальные конструкции и работу. Но сначала обратимся к классификации. На схеме представлено семейство гидравлических насосов.

Шестеренные насосы НШ

У шестеренных (шестеренчатых) насосов (НШ) при вращении пары шестерен каждый зуб одной из них, входящий во впадину другой, вытесняет объем рабочей жидкости, равный значению площади межзубовой впадины, умноженной на величину ширины шестерен.

Рис. 1. Шестеренчатый насос НШ

Рабочий объем насоса за один оборот вала будет равен сумме объемов межзубовых впадин шестерен. Принципиальные схемы и фотографии качающих узлов шестеренчатых насосов с внешним и внутренним зацеплением представлены на рис. 1.

 Шестеренные насосы применяются во многих гидросистемах, как в мобильных, так и в промышленных, работающих на давлении до 14,0-16,0 МПа.

Шестеренчатые насосы внешнего зацепления представляют собой зубчатую пару из двух одинаковых шестерен, вращающуюся в корпусе. Ведущая шестерня жестко связана с приводным валом, 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 –30–40 °С до +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, боковыми стенками и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса гидронасоса.

Эти объемы обе шестерни перемещают из всасывающей в нагнетательную полость насоса НШ. При входе в зацепление в нагнетательной 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 гидронасоса НШ.

Шестеренные насосы внутреннего зацепления содержат установленную в корпусе шестерню с внутренними зубьями, в зацепление с которой 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 нагнетательную полости.

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. Нагнетание рабочей жидкости осуществляется аналогично, за счет вытеснения ее объемов из
впадин шестерен.

Шестеренчатые насосы НШ внутреннего зацепления более прогрессивны. Они менее шумные, обладают повышенными характеристиками, но более трудоемкие в изготовлении и, следовательно, дорогие.

На нижеприведенных фотографиях представлены современные конструкции качающего узла и шестеренных насосов внутреннего зацепления. Широкое распространение в гидроприводах мобильной техники получили шестеренные насосы внешнего зацепления.

Они просты в изготовлении, дешевы, неприхотливы в работе. Такие насосы стабильно работают с загрязненными рабочими жидкостями с величиной твердых частиц до 40 мкм.

Большое применение шестеренные гидронасосы НШ нашли в строительно-дорожной, коммунальной, сельскохозяйственной технике. Они 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. Шестеренными насосами оснащаются неполноповоротные экскаваторы, бульдозеры, дорожные катки, вилочные погрузчики и др.

Шестеренные насосы НШ выпускаются с постоянным рабочим объемом. Технических решений для изменения рабочего объема в шестеренных насосах пока не найдено.

Пластинчатые насосы НПЛ

В корпусе пластинчатого насоса (НПЛ) расположен вращающийся ротор. В его радиальных пазах подвижно установлены пластины.

Ребра этих пластин контактируют с поверхностью цилиндрической рабочей камеры, выполненной в корпусе. Ось вращения ротора располагается в корпусе эксцентрично (со смещением) относительно оси цилиндрической рабочей камеры.

При вращении ротора пластины выдвигаются (за счет действия центробежных сил) и, скользя по контуру цилиндрической поверхности корпуса, всасывают гидравлическую жидкость и доставляют ее в рабочую камеру.

После прохождения значения эксцентриситета (максимально выдвинутого своего положения) пластины втягиваются в пазы ротора. Поскольку объём, заключенный между корпусом, ротором и пластинами, уменьшается, рабочая жидкость нагнетается в напорную линию.

Рис. 2. а - Схема пластинчатого двухкамерного насоса, б - Качающий узел и картридж пластинчатого насоса

На рис. 2, а изображена схема пластинчатого гидронасоса с двумя цилиндрическими рабочими камерами. Они расположены в корпусе напротив друг друга, но обе с одинаковым эксцентриситетом относительно ротора.

Это техническое решение позволяет уравновесить ротор от действия гидравлических сил и повысить производительность насоса в 2 раза.

Такие пластинчатые нерегулируемые насосы НПЛ используются в мобильной зарубежной технике и промышленном оборудовании. Они удобны в эксплуатации и обладают хорошей ремонтопригодностью.

Внутренний качающий узел (картридж), показанный на рис. 2, б, может быстро заменяться без дополнительных регулировок и без разъединения его с двигателем.

Во время ремонта крайне важно проверить состояние шлицов приводного вала и удалить какие-либо продукты износа и загрязнения из корпуса пластинчатого насоса перед установкой нового картриджа.

Устройство насоса НПЛ позволяет обеспечивать изменение его рабочего объема, следовательно, изменение расхода при постоянной частоте вращения приводного вала. Однако это относится только к однокамерным конструкциям. Регулирование насоса осуществляется механическим или гидравлическим управлением.

Регулируемый пластинчатый гидронасос в качестве рабочей камеры содержит подвижное эксцентриковое кольцо, установленное в корпусе. Оно может перемещаться в радиальном направлении относительно ротора и менять значение эксцентриситета.

Рис. 3. Принципиальная схема и конструкция пластинчатого насоса НПЛ с переменным рабочим объемом

В результате меняется величина рабочего объема насоса. На рис. 3 показана принципиальная схема и конструкция пластинчатого насоса с переменным рабочим объемом.

Рост давления в гидросистеме, воздействуя на плунжер, установленный на противоположной стороне подпружиненного эксцентрикового кольца, заставляет его двигаться. Плунжер, преодолевая сопротивление пружины, перемещает эксцентриковое кольцо, уменьшая значение эксцентриситета между кольцом и ротором.

Величина общего хода пластин сокращается, уменьшается и рабочий объем пластичатого гидронасоса. Количество рабочей жидкости, направляемой в линию нагнетания за один оборот ротора, уменьшается. Расход насоса становится меньше.

Поскольку в регулируемом пластинчатом насосе одна рабочая камера, ротор неуравновешен гидравлическими силами.

Нагрузка на ротор от давления со стороны нагнетающей магистрали достигает значительных величин. Чтобы ее компенсировать, требуется использовать прочный вал и мощные подшипники. Необходимые усиления конструкции отражаются на общих размерах насоса и его массе.

 

cdmteh.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *