Шестеренные насосы устройство и принцип действия
Содержание
- 1 Описание
- 2 Принцип работы
- 3 Насос с внутренним зацеплением
- 4 Насос с внешним зацеплением
- 5 Преимущества
- 6 Недостатки
Описание
Шестерённый насос относят к виду объемных роторных гидромашин. Шестерённый насос – это роторный насос с рабочим органом в виде двух шестерён.
При вращении шестерён, жидкость поступает из полости всасывания во впадины между зубьями и перемещается в напорную полость.
Как правило, шестерённые насосы используют для подачи нефтепродуктов и других жидкостей без абразивных примесей. Не смотря на то, что принцип работы у всех шестерённых насосов одинаковые, они могут иметь абсолютно разное строение, отличаться деталями и работать в разных условиях.
Принцип работы
Шестерённый насос крепится на раме-плите, к которой, в свою очередь, крепится насос и электродвигатель, соединенные между собой муфтой.
Основным рабочим элементом шестерённого насоса являются две прямозубые шестерни – ведущая и ведомая, изготавливаемые заодно с валами.
Опорами валов являются подшипники скольжения.
Насос с внутренним зацеплением
Рассмотрим шестерённый насос с внутренним зацеплением и шестерённый насос с внешним зацеплением.
Насос с внутренним зацеплениемНасос с внутренним зацеплением состоит из внутренней и внешней шестерни. Вращаясь, обе шестерни образуют вакуум в полости всасывания. Далее жидкость попадает в межзубное пространство, после чего попадает в полость нагнетания.
Для того чтобы не допустить поломки насоса при подъеме давления в трубопроводе нагнетания, на насосе устанавливается обратный клапан.
При подъеме давления в трубопроводе нагнетания, жидкость по отведенному в сторону либо вверх трубопроводу, перемещается к клапану, выдавливает его, и попадает в полость всасывания, тем самым образуя замкнутый круг.
Насос с внешним зацеплением
Электродвигатель вращает вал с ведущей шестернёй. Ведущая шестерня в свою очередь вращает ведомую.
За счёт минимального зазора шестерёнок между собой, а также зубьев шестерён и стенок рабочей полости, при вращении в зоне всасывания, образуется вакуум.
Однако в месте зацепления шестерёнок образуются, так называемые, запертые объемы. Одной из технических проблем в шестерённых насосах является проблема запертых объёмов, которой является нежелательным явлением.
Вследствие малой сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы насоса, если не предусмотреть меры борьбы с ними, может привести к возникновению большого момента сопротивления.
Производители насосов серьезно относятся к данной проблеме и борются с ней различными методами. Например, между зубьев шестерни просверливается канал для отвода жидкости, через который жидкость попадает обратно в полость всасывания.
Так же устанавливается система поддержания давления в трубопроводе нагнетания.
При падении давления в трубопроводе нагнетания, число оборотов шестерни увеличивается. При увеличении – наоборот уменьшается.
Существуют также насосы, которые способны пропускать вместе с жидкостью довольно крупные примеси.
Преимущества
Преимуществами, описанных ранее насосов, являются:
- простота конструкции;
- высокая надёжность в сравнении с другими насосами;
- низкая стоимость;
- способность работать при высокой частоте вращения; поэтому их можно соединять непосредственно с валами тепловых или электрических двигателей;
- высокая надежность при работе со сплавами полимеров.
Недостатки
Однако у таких насосов существуют недостатки:
- нерегулируемость рабочего объема;
- неспособность работать при высоких давлениях; либо:
- высокие требования к материалам изготовлений деталей износа.
- высокая требовательность к качеству изготовлений шестерён и пластин, образующих корпус;
- двукратные изменения направления движения жидкости в насосе снижает КПД.
Шестерёнчатые насосы широко применяются в сфере перекачивания высоковязких жидкостей с температурой до 250°, например, такие жидкости как пищевые масла, жиры, шоколадная масса, лаки, краски, нефтепродукты, бытовая химия и т. д.
Шестеренчатый насос. Принцип работы и частые проблемы
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.
Шестеренчатые насосы: конструкция, эксплуатация и надежность
Шестеренчатые насосы часто используются для перекачивания относительно вязких жидкостей, таких как некоторые вязкие жидкие углеводороды, жидкое топливо, перекачка смазочного масла в узлах машин, гидравлических агрегатах и гидравлических силовых агрегатах. Шестеренчатые насосы являются наиболее популярным типом поршневых насосов. Небольшие шестеренчатые насосы обычно работают со скоростью от 1700 до 4500 об/мин, а более крупные модели чаще всего работают со скоростью ниже 1000 об/мин.
Шестеренчатый насос создает поток, перемещая жидкость между зубьями двух зацепляющихся шестерен. Камеры, образованные между соседними зубьями шестерни, закрыты корпусом насоса и боковыми пластинами, также называемыми изнашиваемыми или прижимными пластинами. На всасывании насоса создается частичный вакуум; жидкость втекает, чтобы заполнить пространство и переносится вокруг разгрузки шестерен. Когда зубья входят в зацепление на выпускном конце, жидкость вытесняется. Объемный КПД шестеренных насосов достигает 91 процент.
Шестеренчатые насосы имеют жесткие допуски и опору вала, как правило, с обеих сторон шестерен. Это позволяет им работать при манометрическом давлении более 200 бар (бар изб.), что делает их хорошо подходящими для использования в условиях высокого давления. Шестеренчатые насосы с подшипниками в жидкости и жесткими допусками обычно плохо подходят для работы с абразивными средами или чрезвычайно высокими температурами.
Более узкие внутренние зазоры обеспечивают надежное измерение жидкости, проходящей через насос, и лучший контроль потока. Из-за этого шестеренные насосы могут использоваться для некоторых точных задач по перекачиванию и дозированию.
Общие сведения о редукторах
За последние несколько десятилетий появилось большое количество концепций насосов, и выбор соответствующего насоса для конкретного применения с вязкой жидкостью стал основным вопросом. Как правило, конкретный насос может эффективно работать для одного применения, но может не подходить для других. Для облегчения выбора и проектирования насосов были разработаны различные диаграммы и таблицы, иллюстрирующие эффективность и производительность различных типов насосов в зависимости от конкретной скорости и других параметров. В дополнение к этим теоретическим концепциям эффективности и пригодности диапазонов давления следует учитывать другие важные преимущества, такие как надежность, доступность, общая производительность и эксплуатация. Среди поршневых насосов шестеренные насосы обладают рядом существенных преимуществ.
Принцип шестеренчатого насоса характеризуется низкими пульсациями давления из-за большого количества зазоров между зубьями, передающими жидкость, что обеспечивает отличные характеристики всасывания и помогает предотвратить кавитацию.
Различные меры компенсации давления и характеристики шестеренчатых насосов могут обеспечить желаемую кривую перепада давления и характеристик потока для многих применений, а шестеренчатые насосы также могут обеспечить высокую эффективность для многих целевых услуг.
Шестеренчатый насос прост и состоит из нескольких компонентов, что обеспечивает низкие производственные и эксплуатационные расходы.
При использовании соответствующей комбинации самосмазывающихся материалов шестеренчатый насос можно безопасно эксплуатировать, даже если пузырьки газа задерживаются в потоке из-за явления кавитации.
Конструкция и эксплуатация
Когда шестерни выходят из зацепления, они создают расширяющийся объем на стороне всасывания шестеренчатого насоса. Жидкость поступает в полость зубьев шестерни и захватывается зубьями шестерни при их вращении. Жидкость также может перемещаться внутри корпуса в карманах между зубьями и корпусом. Этот небольшой поток не проходит между шестернями. Зацепление шестерен заставляет жидкость под давлением проходить через нагнетательный порт.
В шестеренчатых насосах рабочие зазоры между поверхностями шестерен, вершинами зубьев шестерен и корпусом создают относительно постоянные потери в любом перекачиваемом объеме при фиксированном давлении. Это означает, что объемная эффективность при низких скоростях и малых потоках может быть низкой, поэтому шестеренные насосы должны работать на скоростях, близких к их максимальным номинальным.
Хотя потери через рабочие зазоры, или «скольжение», увеличиваются с увеличением давления, они почти постоянны при различных скоростях и расходах и линейно изменяются при изменении давления. Изменение проскальзывания при изменении давления обычно мало влияет на производительность при работе на более высоких скоростях и выходной мощности.
Во многих случаях перекачивания вязких жидкостей требуется регулируемый расход, не зависящий от давления нагнетания, а также не зависящий от давления объемный КПД. Некоторые шестеренчатые насосы состоят из уплотнительного элемента, компенсирующего давление, который может уменьшить торцевой и концевой зазоры, чтобы уменьшить внутреннюю утечку и увеличить объемный КПД. Конструкция уплотнительных элементов обычно основывается на теоретических предсказаниях в сочетании с практическим опытом. Геометрию и конструкцию уплотнения следует оптимизировать в несколько этапов. Опыт эксплуатации шестеренчатых насосов с правильно сконструированными уплотнительными элементами, компенсирующими давление, показал, что при превышении критического перепада давления (скажем, около 6-10 бар изб.) желаемые характеристики и практически независимая от давления объемная эффективность примерно от 74 до 88 процентов могут быть достигнуты. достигнуто.
Кроме того, пульсации давления, вызванные нестационарным нагнетанием шестеренчатого насоса, должны быть измерены для проверки бесперебойной работы шестеренчатого насоса. Пульсации или рябь давления (всасывание или нагнетание) могут возникать в результате взаимодействия динамики нагнетания с динамическим поведением системы всасывающего и нагнетательного трубопровода. Наличие пульсации давления привело бы к колеблющемуся перепаду давления и, следовательно, флуктуирующему потоку в межзубцовое пространство шестерни. Если точки минимальной пульсации давления совпадают с фазой расширения при открытии боковых областей потока, это может привести к некоторым неисправностям или снижению производительности.
В шестеренчатом насосе на момент трения и последующую работу насоса и требуемую мощность могут влиять температура жидкости, а также рабочее давление и скорость насоса. Когда перепад давления велик, момент трения сначала уменьшается, а затем увеличивается с увеличением скорости насоса. При большом перепаде давления момент трения может стать выше с повышением температуры жидкости в области низких скоростей насоса, но может иметь противоположную тенденцию в области высоких скоростей насоса.
Переходный режим и кавитация
Когда шестеренный насос работает с относительно низким давлением всасывания (например, когда жидкость поступает из резервуара на более низком уровне), давление во всасывающем трубопроводе и камере приближается к давлению пара и возникает кавитация. может иметь место выше по потоку от области зубчатого зацепления.
Еще одной распространенной проблемой при работе является кавитация при работе в переходных режимах. Одной из частых причин кавитации является недостаточный приток в расширяющиеся межзубные пространства. Во многих теоретических или эксплуатационных исследованиях по этим темам следует учитывать межзубные объемы, образующиеся в основаниях ведущей и ведомой шестерен. Сжимаемый поток в эти объемы и из них играет важную роль в кавитации и переходных процессах.
Чтобы изучить влияние рабочих параметров, таких как давление всасывания, на работу насоса, в тематическом исследовании шестеренный насос работал со скоростями 1200 об/мин и 3400 об/мин с давлением нагнетания около 20 бар изб. Всасывание насоса осуществляется из атмосферного резервуара. Падение давления на всасывании на 0,8 бар наблюдалось, когда насос работал со скоростью 3400 об/мин. Другими словами, при частоте вращения около 3400 об/мин шестеренный насос должен работать при среднем абсолютном давлении всасывания 0,2 бара (бар абс.), что относительно близко к предельному значению насоса, и следует ожидать кавитации. При 1500 об/мин такая же ситуация представляла меньший перепад давления на всасывании всего около 0,5 бар; это привело к среднему абсолютному давлению всасывания примерно 0,5 бар абс. с некоторым хорошим запасом по кавитации.
Производство и производительность
Шестеренчатые насосы обычно бывают одинарными или двойными (два набора шестерен) с различными типами шестерен, такими как прямозубые, косозубые, шевронные. Косозубые и шевронные зубчатые колеса обычно обеспечивают более плавный поток по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами, хотя все типы зубчатых колес относительно гладкие. Прямозубые зубчатые колеса легче всего резать и они наиболее широко используются. Косозубые и шевронные шестерни работают тише, но стоят дороже. Обычно они используются в шестеренных насосах большой производительности.
Объемы рабочего объема шестеренчатого насоса напрямую зависят от профиля зуба шестерни. Поскольку профиль зуба эвольвентной шестерни легко изготавливается и может применяться технология передачи мощности, этот профиль обычно используется для недорогого шестеренчатого насоса. В эвольвентной передаче профили зубьев представляют собой эвольвенты окружности.
Угол давления представляет собой острый угол между линией действия и нормалью к линии, соединяющей центры зубчатых колес. Теоретически производители зубчатых колес могут производить любой угол давления. Тем не менее, наиболее распространенные шестерни имеют угол давления 20 градусов, а шестерни с углом давления 14,5 градусов и 25 градусов являются другими распространенными вариантами. Увеличение угла давления увеличивает ширину основания зуба шестерни, что приводит к большей прочности и грузоподъемности. Уменьшение угла давления обеспечивает меньший люфт, более плавную работу и меньшую чувствительность к производственным ошибкам. Только в ограниченных ситуациях используются косозубые эвольвентные передачи, где спирали двух эвольвент имеют разную «руку», а «линия действия» — это внешние касательные к базовым окружностям.
Во многих шестеренных насосах используются косозубые шестерни. Зубья косозубых шестерен нарезаны под углом к поверхности шестерни. Когда два зуба косозубого зубчатого колеса входят в зацепление, контакт начинается с одного конца зуба и постепенно расширяется по мере вращения шестерен, пока два зуба не войдут в полное зацепление. Это постепенное зацепление делает косозубые шестерни более плавными и тихими, чем прямозубые. Из-за угла наклона зубьев на косозубых шестернях при их зацеплении на шестерню создается осевая нагрузка (осевая нагрузка).
Эта нагрузка должна быть надлежащим образом устранена, например, с помощью упорных (осевых) подшипников. Использование винтовых зубчатых колес показано, когда применение включает относительно высокие скорости, относительно мощные насосы или когда важно снижение шума.
Ориентировочно, скорость может считаться высокой, если скорость линии подачи превышает 20 метров в секунду.
Шестерня типа «елочка» представляет собой особый тип двойной косозубой шестерни, представляющей собой поперечное сочетание двух косозубых шестерен противоположного направления. Сверху винтовые канавки этой шестерни выглядят как буква «V». В отличие от косозубых передач, шевронные передачи не создают дополнительной осевой нагрузки. Как и косозубые шестерни, шестерни типа «елочка» имеют то преимущество, что работают плавно, потому что в любой момент времени в зацеплении может находиться более двух зубьев. Их преимущество перед косозубыми зубчатыми колесами состоит в том, что боковая тяга одной половины уравновешивается тягой другой половины. Это означает, что можно использовать шестерни типа «елочка», не требуя значительного упорного подшипника.
Прецизионные шевронные шестерни сложнее в изготовлении, чем эквивалентные прямозубые или косозубые шестерни, и, следовательно, они дороже. Недостатком зубчатого колеса в виде елочки является то, что его нельзя нарезать простыми зубофрезерными станками, так как фреза наткнется на другую половину зубчатого колеса. Следовательно, необходимы передовые и дорогие производственные машины, такие как современные ЧПУ.
См. другие статьи о техобслуживании здесь.
принцип работы гидравлического шестеренчатого насоса — Kawasaki Hydraulic Pump
Шестеренчатые гидравлические насосы используются в различных областях, включая сельское хозяйство, горнодобывающую промышленность и производство. В этой статье мы узнаем о работе гидравлического шестеренчатого насоса и о том, как его можно использовать для питания различных машин.
Основной принцип гидравлического шестеренчатого насоса прост. Шестерни насоса соединены с вращающимся валом и напорным патрубком. Когда шестерни вращаются, они создают поток жидкости, который можно использовать для питания различных механизмов.
Жидкость, протекающая через насос, обычно представляет собой воду или масло. Когда насос активируется, он заставляет жидкость быстро перемещаться по трубе и выходить в окружающее пространство. Этот процесс может быть использован для питания различных машин.
гидравлический шестеренчатый насосЧто такое гидравлический шестеренчатый насос?
Гидравлический шестеренчатый насос представляет собой машину, использующую силу гидравлики для перемещения материалов. Компоненты шестеренчатого насоса работают вместе, создавая движение.
Коленчатый вал вращает шестерни, которые, в свою очередь, передают мощность на поршни. Поршни перемещают жидкость через насос, и он перемещает материал. Шестеренчатые насосы
используются во многих областях, включая горнодобывающую промышленность, строительство и производство. Они также используются в очистке воды и сельском хозяйстве.
Как работает гидравлический шестеренчатый насос?
Шестеренчатый насос представляет собой устройство, используемое для передачи мощности вращения от входного вала к выходному валу. Зубчатые передачи используются потому, что они позволяют передавать вращательное движение непрерывно, без резких изменений скорости. В типичном шестеренчатом насосе входной вал соединен с выходным валом рядом шестерен. Когда входной вал вращается, шестерни входят в зацепление друг с другом и передают мощность на выходной вал. Шестерни шестеренчатого насоса могут быть изготовлены из металла, пластика или даже керамики.
Шестеренчатый насос работает по принципу вытеснения. Когда входной вал вращается, он вызывает перемещение окружающей жидкости. Именно это смещение заставляет шестерни работать. Скорость вращения входного вала передается на выходной вал, и насос продолжает работать.
Преимущества использования гидравлического шестеренчатого насоса
Шестеренчатый гидравлический насос представляет собой насос с приводом от двигателя, используемый для перекачки жидкости или сжатого воздуха. Они часто используются в промышленности, где они могут перемещать большие объемы жидкости или газа с минимальными затратами энергии.
Одним из основных преимуществ использования гидравлических шестеренчатых насосов является их способность работать при высоких давлениях и температурах. Это означает, что их можно использовать там, где другие типы насосов не подходят, например, в нефтегазовой промышленности. Кроме того, гидравлические шестеренчатые насосы работают относительно тихо, что делает их идеальным выбором для использования в зонах, чувствительных к шуму.
С точки зрения надежности, гидравлические шестеренчатые насосы чрезвычайно долговечны. Это благодаря их конструкции, которая включает в себя ряд высококачественных деталей. Кроме того, они, как правило, способны работать в широком диапазоне условий, что делает их хорошо подходящими для использования в различных приложениях.
Еще одним преимуществом использования гидравлических шестеренчатых насосов является их надежность. Как правило, эти насосы способны работать в широком диапазоне условий и нагрузок, что делает их подходящим выбором для применений, где требуется точность. Кроме того, срок службы этих насосов обычно намного больше, чем у других типов насосов с приводом от двигателя.
Наконец, гидравлические шестеренные насосы относительно просты в эксплуатации. Это делает их подходящим выбором для приложений, где практический опыт не требуется.
Недостатки использования гидравлического шестеренчатого насоса
Использование гидравлического шестеренчатого насоса имеет несколько недостатков. Некоторые из недостатков включают:
— Шестеренчатый насос может быть сложным в эксплуатации и обслуживании.
— Шестеренчатый насос может быть шумным.
— Для работы шестеренчатого насоса может потребоваться специальное оборудование, такое как манометр.
— Шестеренчатый насос может быть дорогим.
— Шестеренчатый насос может быть тяжелым.
— Шестеренчатый насос может занимать много места.
— Шестеренчатый насос может быстро изнашиваться.
гидравлический шестеренчатый насосПрименение гидравлического шестеренчатого насоса
Шестеренчатый гидравлический насос представляет собой тип насоса, который использует гидравлику для перемещения жидкости. Он используется в различных областях, включая добычу нефти и газа, очистку воды и горнодобывающую промышленность. В этой статье мы рассмотрим применение гидравлического шестеренчатого насоса и посмотрим, как он работает.
Шестеренчатый гидравлический насос используется для перемещения жидкости в различных областях, включая добычу нефти и газа, очистку воды и горнодобывающую промышленность.
При добыче нефти и газа шестеренный гидравлический насос используется для перемещения жидкостей из одного места в другое. Его можно использовать для перекачки нефти или газа из устья скважины в резервуары для хранения.
Шестеренный гидравлический насос также используется в системах водоподготовки. Этот тип насоса используется для перемещения воды из одного места в другое. Его можно использовать для перемещения воды из реки или озера в городскую очистную станцию.
Шестеренчатый гидравлический насос также используется в горнодобывающей промышленности. Этот тип насоса используется для перемещения материалов из одного места в другое. Его можно использовать для перемещения угля из угольной шахты на электростанцию.
В целом, гидравлический шестеренчатый насос является универсальным инструментом, который используется в различных областях. Это полезный инструмент для перемещения жидкости различными способами.
Заключение
Гидравлический шестеренчатый насос представляет собой роторный двигатель, использующий силу воды под давлением для передачи энергии из одного места в другое. Этот тип насоса часто используется в промышленных условиях, таких как фабрики и нефтеперерабатывающие заводы, потому что он может быть очень эффективным при быстрой передаче большого количества энергии.