Принцип работы шестеренчатого насоса

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.

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.

Насос с внутренним зацеплением

Общее описание и назначение шестеренчатых насосов

Перемещение жидкостей по магистралям различного типа происходит использованием гидравлических насосов. Существует три основные категории устройства:

  • роторный;
  • шестеренчатый;
  • мембранный тип.

Области применения шестеренчатого насоса являются среды, имеющие необходимое стабильное давление. Устанавливается система основным способом на автомобили, для перекачки масла и гидравлических составов. Шестеренчатый насос способен длительно обеспечивать всю систему необходимым давлением, практически не перегревается. Бесперебойная подача масла необходима для сохранения ресурса трущихся деталей, долговечной работы двигателя.

Шестеренчатый насос омывателя заднего стекла

В автомобилях, комплектующихся картером сухого типа, оборудованным дополнительным масляным баком, механизм отвечает за перегон жидкости из одной емкости к другой. Шестеренные насосы для масла используется для прогона масла за счет системы, состоящей из двух элементов. Первая шестеренка стабильно закреплена на валу, вторая именуются ведомой, находится при постоянном контакте с первым элементом. Нагнетание жидкости происходит за счет конструкции зубьев, они выполняют роль лопастей, захватывают масло.

Шестеренчатые механизмы подразделяются на два основных вида. Конструкция, имеющая внутреннее зацепление применяется при системах, где необходима компактность, надежность и высокая производительность. Разновидность насосов зацеплением наружного типа обладают более простой конструкцией, повышенной мощностью, однако имеют большие габариты.

Кроме автомобильной промышленности, шестеренчатые установки имеют крупную область применения. Существуют различные категории, различающиеся по уровню давления, от низкой до высокой системы оценки. Системы низкого давления рассчитаны на мощность до 5 бар, используются для перекачки изделий густого состава, средние – рассчитаны до 30 бар, применяются в гидравлических системах станков. Насосы высокого давления обладают производительностью до 70 бар, применяются некоторыми типами промышленного оборудования.

Насосы могут быть использованы как левого, так и правого вращения.

Шестеренчатые насосы и гидромоторы благодаря простой конструкции и надежности в работе широко распространены в гидроприводах дорожных машин.

Насосы могут быть использованы как левого, так и правого вращения.

Компания «Владгидравлика» реализует со склада и поставляет под заказ различные виды и типы импортных шестеренчатых насосов для краново-манипуляторных и крановых установок, буровых, подьемных вышек и платформ, погрузчиков, дорожно-строительной техники и других гидравлических машин и механизмов.

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.

Нужно добавить, что насос шестеренный устанавливается на микростанциях, предназначенных для создания линий управления гидравлической системой, которая работает под большим давлением. Кроме того, насосы часто используют для гидроагрегатов, которые изготовлены по «индивидуальным» проектам. Нередко шестеренчатые насосы используют в качестве основных силовых элементов в автомобильной спецтехнике и компактных стационарных гидроустановках.

В работе гидравлической системы практически любого механизма не последнее значение имеет шестеренчатый насос

Достоинства этих агрегатов в том, что они весьма долговечные и просты в эксплуатации, а также качественные, компактные и прочные. Все эти показатели на протяжении всего срока эксплуатации насоса остаются практически неизменными.

Нужно добавить, что насос шестеренный устанавливается на микростанциях, предназначенных для создания линий управления гидравлической системой, которая работает под большим давлением. Кроме того, насосы часто используют для гидроагрегатов, которые изготовлены по «индивидуальным» проектам. Нередко шестеренчатые насосы используют в качестве основных силовых элементов в автомобильной спецтехнике и компактных стационарных гидроустановках.

Насос является «сердцем» любой гидравлической системы. В свою очередь, он обеспечивает все необходимые параметры и характеристики для оптимальной работы гидросистемы. Применяется шестеренчатый насос также для перекачивания различных жидкостей. Гидронасосы, устанавливаемые в гидравлических системах, должны отвечать высоким требованиям качества и безопасности.

В основном, все шестеренчатые насосы отвечают всем предъявляемым к ним требованиям и считаются наиболее надежными, производительными и самыми подходящими для работы гидросистемы любого механизма. Основное преимущество этих насосов заключается в весьма простой конструкции. Также нужно отметить их неплохие весовые характеристики и компактность, высокую надежность и доступную стоимость.

Если при выборе шестеренчатого насоса у вас возникают сомнения и появляются вопросы, то обращайтесь за помощью к специалистам специализированных точек продажи данной техники. Выбирая шестеренчатый насос, следует ориентироваться на его характеристики и размеры.

Принцип работы агрегата достаточно прост: внутри корпуса имеется двигатель, на валу которого крепится приводная шестерня, она сцепляется с зубьями остальных элементов. Когда электродвигатель начинает вращать приводную шестерню, ее зубцы захватывают жидкость и перемещают в сторону нагнетателя, прижимая к корпусным стенкам. Благодаря этому детали насоса охлаждаются, поэтому аппарат может работать без остановки длительное время.

Если речь идет об отрезках давления, начиная с 10 мПа и заканчивая 25 мПа, то рациональнее воспользоваться насосом, оснащенным осевыми компенсационными зазорами. Существует и третий вид помп, у которых заводом-изготовителем предвидены, как радиальные, так и осевые компенсационные зазоры.

Количество перекачиваемой жидкости непосредственно зависит от радиальных зазоров и осевых, которые также предвидены в общей конструкции устройства. Принцип перекачивания довольно прост. Жидкость из нагнетательной зоны перемещается в область, которая называется всасывающей и располагается во внутренней части помпы.

Рассматривая устройство шестеренчатого насоса необходимо учитывать их разновидность. При рабочем давлении в пределах от 2,5 мПа до 8,00 мПа применяются насосы, у которых отсутствует компенсация зазоров.

Если речь идет об отрезках давления, начиная с 10 мПа и заканчивая 25 мПа, то рациональнее воспользоваться насосом, оснащенным осевыми компенсационными зазорами. Существует и третий вид помп, у которых заводом-изготовителем предвидены, как радиальные, так и осевые компенсационные зазоры.

Рассматриваемые шестеренные насосы с оговариваемым типом зацепления располагают рабочими полостями или камерами различного объема, который может варьироваться в пределах от 1-4 см 3 или от 250-400 см 3 – шестеренчатый насос высокого давления. Естественно, что рабочие показатели оборотов будут также отличаться. В первом случае 750-900 об/мин., а во втором от 2500-3000 об/мин.

Исходя из конструктивных особенностей применение таких помп, было достаточно ограничено из-за:

  • отсутствия возможности регулируемого давления;
  • высокой шумности;
  • сильной пульсации перекачиваемых смесей или жидкостей;
  • очень малого рабочего срока службы подшипников качения;
  • ненадежном функционировании при росте сжатия жидкостей слабой вязкости.

Насосы внутреннего зацепления

Рассматривая принцип работы этих помп, следует отметить их большую популярность. Выбор остановлен на них не случайно:

  • компактно сложены, не габаритны;
  • при перекачивании жидкости слабая пульсация;
  • достаточно низкий шумовой порог.

Насосы, у которых завод-изготовитель не установил серповидный элемент, рассчитаны на функциональный объем не более 100 см 3 . Их допустимые величины сжатия составляют рабочий диапазон от 7-10 мПа.

Даже сегодня не существует требуемой возможности надежно разделить полости, работающие под давлением и располагающие малым зазором относительно поверхностных технических пустот внешних и внутренних зацепных зубьев без большей выработки в процессе его функционирования.

Достоинства и недостатки

Рассматривая положительные и отрицательные моменты нельзя однозначно утверждать, что такого типа насосы стоит применять, а вот эти не нужны и даром. В любом случае будут достоинства и недостатки, и выходить нужно из технологической потребности, а не простого суждения. Среди преимуществ насосов шестеренчатого типа подкупает:

  • очень низкая стоимость;
  • габаритная аккуратность и легкость применения, монтажа;
  • достаточно внушительная продуктивность;
  • практически отсутствие требований к перекачиваемой жидкости;
  • легкость;
  • отсутствием постоянной смазки трущихся элементов конструкции.

Рассмотрев достоинства, и недостатки стоит описать. Их не так уж много, но они все же существуют и способны влиять на процесс функционирования. Стоит отметить:

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.

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:

Распространена и другая форма записи формулы. Теоретическую подачу шестеренного насоса можно определить, используя зависимость:

Насос с внутренним зацеплением роторов является гидравлической машиной объёмного принципа действия. Перекачка и повышение давления жидкости (масла) в насосе осуществляется путём одновременного совместного вращения ротора и внутренней шестерни, находящихся во взаимном зацеплении. Конструктивная схема шестеренного насоса DESMI представлена на рис. 1.

Устройство и принцип действия насосов с внутренним зацеплением

Принцип действия шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением такой же, как и насосов с шестернями внешнего зацепления. Жидкость, заполняющая межзубовые впадины шестерен, переносится в полость нагнетания, где и выдавливается. Вопросы профилирования шестерен, а также проектирования и расчета шестеренных насосов с внутренним зацеплением в научно-технической литературе практически не освещены. Имеются лишь некоторые рекомендации.

Насос с внутренним зацеплением роторов является гидравлической машиной объёмного принципа действия. Перекачка и повышение давления жидкости (масла) в насосе осуществляется путём одновременного совместного вращения ротора и внутренней шестерни, находящихся во взаимном зацеплении. Конструктивная схема шестеренного насоса DESMI представлена на рис. 1.

Рис. 1 — Конструктивная схема маслонасоса: 1 – внутренняя шестерня; 2 – наружная шестерня; 3 – серповидный сегмент; А – перевальный объем.

Рис. 2 — Насос внутреннего зацепления: 1- передняя крышка; 2 – ось; – корпус; 4 – внутренняя шестерня; 5 – ротор; 6 — подшипник скольжения; 7– корпус подшипников качения; 8 – задняя крышка; 9 – манжета; 10 – подшипники качения; 11 – уплотнение; 12,14 – штуцер; 13 – основание

Основной задачей проектирования и совершенствования шестеренных насосов является задача профилирования рабочих поверхностей его роторов. Ниже представлена инженерная методика расчета координат сопряженных профилей, основанная на теореме зацепления.

При профилировании шестерен один из профилей принимается исходным для расчёта координат ответного профиля. В качестве исходного принят профиль внутренней шестерни, поверхность контакта которой образована отрезком прямой ГД (см. рис. 1). Данное конструктивное решение также продиктовано необходимостью облегчения технологии изготовления шестерен, т.к. в этом случае координатной поверхностью является только поверхность ответной шестерни.

Рис. 3 — Расчётная схема внутренней шестерни. При расчёте принималось передаточное от-ношение i= 118 , расчётный участок профиля представлен на рис. 4.

Рис. 4 — Расчётный участок сопряженного профиля зуба.

Данный метод позволяет получить как теоретический, так и действительный профили. Действительные профили отличаются по своим размерам от теоретических в связи с необходимостью иметь гарантированные зазоры между роторами. Исходными для построения действительных профилей, как правило, являются профили теоретические.

Такую насосную технику изготавливают из углеродистой стали и чугуна, а все уплотнения в конструкции представляют из себя соединение, в составе которого двойной графит и керамика. Иногда прокладки для вала и ведущего колеса могут выполняться из бронзы.

Причины поломки шестеренной насосной техники

Основное условие нормальной работы любой гидравлической техники – это достаточный уровень давления жидкости внутри системы. Для того, чтобы более подробно рассмотреть возможные варианты неисправностей аппаратов, нужно четко понимать схематическую конструкцию напорной шестеренчатой техники. Состоит шестеренчатый насос из:

  • корпуса;
  • крышки;
  • ведущей шестерни;
  • ведомой шестерни;
  • втулки;
  • сальника;
  • уплотнителя;
  • пластины;
  • пружины;
  • патрубка
  • распределителя.

Вариант при котором отсутствует подача жидкости или ее поступает недостаточно возможен, если неисправен привод или перепутано направление движение жидкости. Например, по техпаспорту оно должно быть правым, а у вас стоит левое или реверсивное. Этот вариант так же возможен, если есть утечка жидкости или степень загрязнения жидкости превышает допустимые по техническому паспорту нормы.

Если внутри насосной техники стала образовываться пена, то это значит, что произошла разгерметизация корпуса, и в систему проникает воздух. Если в распределителе засорился золотник, или неправильно отрегулирован предохранительный клапан, то аппарат не будет давать нужного давления. Кроме того, обе эти причины могут привести к перегреву самого агрегата.

Если корпус вибрирует или издает не характерные для нормального режима работы звуки, стоит проверить привод на степень износа или трубопроводы на предмет возможной закупорки из-за повышенной вязкости жидкости внутри насоса. Если привод очень изношен, то напорная техника будет самопроизвольно отключаться.

Шестеренчатые насосы по конструктивному исполнению зубчатых колес могут быть:

Принцип работы

В корпусе насоса имеются две шестерни: ведущая и ведомая, которые находятся в постоянном зацеплении. Ведущей шестерни вращение передается через ведущий вал от привода насоса (электродвигателя). Вращение шестерен 2 и 3 по часовой стрелке создает периодическое разряжение со стороны всасывания в полости А. Из-за разности давлений жидкость начинает поступать полость А и далее во впадинах зубьев шестерен переносится в полость нагнетания Б.

По характеру зацепления шестерен, шестеренные насосы подразделяются на три основных типа.

Шестеренный насос имеет две шестерни, которые располагаются в корпусе. Одна из шестерен активируется при помощи электродвигателя расположенного на оси, а вторая вращается в результате плотного зацепления зубьев. В процессе работы зубья колес захватывают жидкость, отжимают ее к стенкам корпуса и перемещают на сторону нагнетания, прочь от стороны всасывания. Благодаря тому, что зубья плотно сцеплены, переток рабочей жидкости в обратном направлении практически исключен.

Число зубьев может быть сокращено до двух, но при этом элементы совершающие вращения будут иметь очертания, напоминающие восьмерку.

В нагнетателе данного типа должен быть обеспечен привод от двигателя обоих элементов, т.к. они не имеют зацепления в отличие от зубчатых насосов.

По характеру вытеснения шестеренные насосы относятся к роторно-вращательным машинам и являются традиционными представителями роторных гидромашин с вытеснителями в форме зубчатых колес. В таких насосах вытесняемая жидкость двигается в плоскости, которая перпендикулярна оси вращения и переносится из всасывающей в нагнетательную полость. Вытеснители, при этом, совершают исключительно вращательные движения.

Насос внешнего типа зацепления шестерен получил наибольшее распространение. Такой насос имеет две одинаковые цилиндрические шестерни, одна из которых выполняет функцию ведущей, вторая является ведомой. Обе шестерни расположены в плотном корпусе (статоре). По мере того, как шестерни вращаются, жидкость, находящаяся во впадинах зубьев, перекачивается из полости всасывания в полость нагнетания. Насосы с шестернями внешнего зацепления имеют несложную и одновременно надежную конструкцию, обладают небольшой массой.

Насосы с шестернями внутреннего зацепления являются компактными, но сложными в изготовлении конструкциями.

При необходимости увеличить подачу, используются трех и более шестеренные насосы. В таком насосе шестерни располагаются вокруг одной центральной ведущей шестерни. Для того, чтобы повысить уровень давления рабочей жидкости, используются многоступенчатые шестеренные насосы. Подача каждой следующей ступени таких насосов меньше подачи предыдущей. Перепускной клапан обеспечивает отвод излишка жидкости.

Источники
http://even-truck.ru/articles/shesterenchatyy-nasos-princip-raboty-i-chastye-problemy
http://stankiexpert.ru/spravochnik/pnevmatika/shesterenchatyjj-nasos.html
http://vladgidravlika.ru/oborudovanie-pod-zakaz/gidravlicheskie-motoryi-i-nasosyi/nasos-shesterenchatyiy-nsh-shema-printsip-rabotyi
http://pronpz.ru/nasosy/shesteryonnye.html
http://www.infpol.ru/113526-naznachenie-i-printsip-raboty-shesterenchatogo-nasosa/
http://www.portalteplic.ru/nasosi/shesterenchatij-nasos-princip-raboti/
http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=26
http://promvolga.com/publ/konstrukciya-shesterennogo-nasosa
http://nasosovnet.ru/himicheskie/shesterenchatye-nasosy.html
http://pellai.com/tehnicheskie-discipliny/gidravlika/shesterenchatye-nasosy/
http://ence-pumps.ru/shesterennie_nasosy/

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Как Это Работает?
Добавить комментарий