Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы

В шестеренном (или шестеренчатом) 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.

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:

  • низкая цена
  • большой диапазон допустимых скоростей вращения
  • широкий диапазон вязкости рабочей жидкости, а значит возможность работы при большом перепаде температур
  • 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.

Устройство и работа шестеренного насоса показаны в следующем ролике.

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./p>

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

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
Читать еще:  Двигатель hr15de какое масло лить

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:

  • где D — диаметр окружности выступов в мм,
  • d — диаметр начальной окружности в мм,
  • b — ширина шестерен в мм,
  • n — число оборотов шестерени в минуту.

Шестеренный насос. Основные понятия, характеристики и принцип работы

Описание

Шестеренный (шестеренчатый) насос — это особый вид объемных роторных машин. Это устройство, у которого рабочий орган представлен в виде двух шестерен, расположенных в корпусе. Эксплуатация таких насосов очень проста ввиду простоты своей конструкции. Они надежны и долговечны в работе. И что немаловажно, такие агрегаты имеют небольшие размеры. Имея одинаковый принцип работы, их строение может значительно отличаться. Поэтому их использование широко распространено и актуально для многих отраслей. В настоящее время на рынке представлен большой выбор шестеренных насосов. Со многими из них можно ознакомиться тут клик.

Принцип работы

В момент вращения шестерен в рабочей камере создается вакуум. Вакуум появляется за счет того, что полость камеры расширяется, и в ней создается дополнительный объем. Жидкость из области всасывания стремительно переносится по камере в промежутках между зубьями. В момент, когда зубья одной шестерни идут в зацепление с зубьями второй шестерни, происходит обратная реакция — в полости камеры уменьшается объем . Происходит выталкивание жидкости из впадин зубьев в напорный трубопровод.

Сферы применения

Шестеренные насосы используются для работы с вязкими веществами — нефтепродуктами, различными маслами, топливом, смолой, краской, пищевыми компонентами, бытовой химией.

Они нашли свое применения в различных сферах:

  • машиностроении;
  • нефтяной, пищевой и химической промышленности;
  • сельском хозяйстве;
  • строительстве.

Классификация насосов

Стоит отметить, что данное деление условное и зависит от наличия какого-либо признака у того или иного насоса.
Различают насосы по:
1. Сцеплению (бывают внутренними или наружным);
2. Механизму (имеют винтовые, шевронные, прямые зубья);
3. Типу вращения (правое, реверсное или левое);
4. Количеству сцепляющихся роторов (двухроторные и многороторные );
5. Количеству ступеней (одно- и многоступенчатые);
6. Имеющейся регулировке (регулированные или неурегулированные);
7. Подаче давления (неразгруженные, разгруженные или с автоматической регулировкой торцевых зазоров).


Нельзя классифицировать насос, исходя из одного его признака. Необходимо опираться на все имеющиеся признаки.

Насосы с внутренним зацеплением

Особенностью таких насосов является наличие двух шестерен, одна из которых расположена внутри другой. Отличительной чертой насосов данного вида является компактность. Если говорить о расположении самих шестерен и их зубьях, то внешняя шестерня имеет внутренние зубцы, а внутренняя — наоборот, имеет внешние зубцы. В тот момент, когда обе шестерни начинают вращаться, в полости всасывания создается вакуум. Тут рабочая жидкость поступает в свободные впадины между зубьями, а затем — в саму полость нагнетания. Такой насос в своем составе должен иметь обратный клапан, чтобы не допустить поломки насоса вследствие увеличенного давления при выходе жидкости в трубу нагнетания. Рабочее вещество здесь образовывает замкнутый круг. Как только давление в трубе нагнетания идет в рост, жидкость передвигается к клапану. Клапан выдавливается жидкостью, которая тут же возвращается туда, откуда берет свое начало (в зону всасывания).

Такие насосы менее распространены, потому что требуют более точного создания размеров устройства насоса. Но являются наиболее компактными, так как одна шестеренка расположена внутри второй шестерни.

Насосы с внешним зацеплением

Такие устройства являются более распространенными. Шестерни не расположены одна внутри другой, а располагаются напротив друг друга, и их вращение происходит равномерно в абсолютно противоположные стороны. Электрический двигатель приводит в работу вал с ведущей шестеренкой. Она начинает вращаться. А благодаря ей свою работу начинает ведомая шестеренка.

В рабочей камере появляется минимальное свободное пространство между зубьев шестерен, при вращении в зоне всасывания появляется вакуум. В том месте, где зубья шестерен зацепляются друг за друга, появляются запертые объемы. Это приводит к образованию большого объема сопротивления по причине небольшой сжимаемости рабочей жидкости. Это является одной из наиболее острых проблем производителей насосов, с которой они пытаются бороться на протяжении многих лет.

Преимущества

Шестеренные насосы включают в себя много положительных качеств. Среди них стоит отметить:

  • небольшие размеры;
  • простоту конструкции;
  • легкость эксплуатации;
  • надёжность;
  • доступные цены;
  • использование при высокой частоте вращения;
  • возможность соединения с валами тепло- или электродвигателей.

Недостатки

Несмотря на вышеперечисленные преимущества, шестеренные насосы имеют свои минусы:

  • нет возможности отрегулировать рабочий объем;
  • для них не подходят высокие давления;
  • рабочие детали должны быть изготовлены из хорошего материала (особенно это касается шестерен);
  • быстрый износ деталей насоса;
  • снижение КПД за счет изменения направления движения рабочей жидкости.
Читать еще:  Двигатель doosan db58tis характеристики

Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет
(Е.М. Юдин)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
Условные обозначения
Введение
Глава I. Теория эволъвентного зацепления
§ 1. Свойства эвольвентного профиля
§ 2. Основные параметры зубчатого зацепления
§ 3. Коррекция зацепления
§ 4. Коэффициенты, характеризующие зубчатую передачу
§ 5. Типы передач, применяемых в насосах, и их особенности
Глава II. Некоторые вопросы теории шестеренных насосов
§ 1. Вывод формул для определения теоретической производительности шестеренного насоса
§ 2. Пульсация потока жидкости
§ 3. Объемные потери в шестеренных насосах
§ 4. Кавитация
§ 5. Определение величины теоретического крутящего момента
§ 6. Механический и общий к.п. д. шестеренного насоса
§ 7. Определение опорных реакций осей шестерен
§ 8. Вывод формулы для определения прогиба цапфы шестерни
§ 9. Расчет нагрева рабочей жидкости насоса
Глава III. Обоснование некоторых конструктивных мер для улучшения качественных показателей работы насоса
§ 1. Методы устранения вредного влияния запираемой во впадинах зубьев жидкости
§ 2. Методы повышения объемного кпд
§ 3. Меры повышения кавитационного запаса
§ 4. Меры по увеличению прочности качающего узла насоса
Глава IV. Проектирование и расчет шестеренных насосов
§ 1. Выбор основных конструктивных параметров насоса
§ 2. Расчет на прочность элементов конструкции насоса
§ 3. Проверка кавитациоиного запаса насоса
Глава V. Теория шестеренного гидравлического двигателя
§ 1. Число обороток и момент гидравлического мотора
§ 2. Кпд гидромотора
Глава VI. Теория шестеренного насоса с некруглыми (овальными) колесами и с эвольвентным профилем зуба
Глава VII. Некоторые конструктивные и экспериментальные данные по качающим узлам шестеренных насосов
§ 1. Сравнение существующих расчетных формул с предлагаемой основной формулой и с экспериментальными данными
§ 2. Экспериментальные данные о влиянии различных факторов на объемный кпд насоса
§ 3. Экспериментальные данные по качающим узлам
§ 4. Экспериментальные данные по гидромоторам
Приложения
1. Примеры расчета шестеренных насосов
2. Формулы для расчета шестеренного насоса
3. Значения эвольвентной функции
4. Вязкость отечественных масел и нефтепродуктов
Литература

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основными агрегатами, лимитирующими надежность и ресурс гидравлических систем, являются насосы и двигатели. Требования, предъявляемые к насосам и двигателям гидравлических систем, сводятся к обеспечению заданных давления и производительности при минимальном весе и габаритах, максимального к.п.д., минимальной трудоемкости изготовления, простоты обслуживания, надежности работы в эксплуатационных условиях, большого ресурса. Больше всего этим требованиям удовлетворяют шестеренные насосы, имеющие бесспорные преимущества по сравнению с другими типами насосов по своей простоте, весовым характеристикам, дешевизне и надежности.

Благодаря перечисленным преимуществам шестеренные насосы нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. На летательных аппаратах шестеренные насосы применяются в гидравлических системах управления самолетом и в качестве масляных и топливных насосов двигателей. Ниже следует краткое описание содержания книги, причем в каждой главе отмечено, по каким разделам содержание книги значительно переработано и дополнено в настоящем втором издании. В первой главе кратко освещены теория эвольвентного зацепления, приведены основные параметры зубчатого зацепления, способы коррекции зацепления, типы передач, в особенности широко применимая в насосах положительная передача, коэффициенты, характеризующие качество передачи. Эти материалы включены впервые во второе издание.

Вторая глава освещает некоторые вопросы теории шестеренного насоса. В ней даны выводы формул и методы расчета:
а) теоретической производительности различных типов шестеренных насосов. причем второе издание книги дополнено косозубой передачей;
б) пульсации потока жидкости;
в) величины защемленного объема и закона его применения;
г) потерь в шестеренных насосах, к.п.д. насоса (объемного, механического и общего);
д) кавитационного запаса насоса;
е) величины крутящего момента на приводном валу насоса;
ж) гидравлических сил, действующих на ведомую шестерню и реакций опор;
з) нагрева рабочей жидкости при больших ее перепусках в линию всасывания.
Материалы по пп. б, в, г, е, з приводятся во втором издании впервые.

В гл. III приводится обоснование некоторых конструктивных мер для улучшения качественных показателей работы насоса. В ней приведены методы устранения вредного влияния запираемой во впадинах зубьев жидкости, методы повышения объемного к.п.д. за счет гидравлической компенсации торцовых зазоров, причем приводится вывод формул для определения плошали поджатия и координат ее центра тяжести. Второе издание дополнено специальными разделами, освещающими метод расчета так называемого «следящего поджима», вопросы повышения кавитационного зanaca и износоустойчивости качающего узла насоса. Гл. IV «Проектирование и расчет шестеренного насоса» содержит новый раздел, посвященный обоснованию выбора системы корригирования профиля зуба. В ней приводятся формулы для расчета параметров шестерен, корригированных по предлагаемой системе, и номограммы с пояснениями для выбора параметров насоса. В этой главе указаны методы расчета подшипников качения и скольжения, даны методы расчета рессоры на усталостную прочность в более общем виде, чем это приводилось в первом издании, а также ведомой шестерни, корпуса и др.

Читать еще:  Что такое химия двигателя авто

Материалы гл. V и VI впервые освещаются в этом издании. Гл. V посвящена вопросу теории шестеренного гидравлического двигателя, гл. VI — теории насоса, состоящего из некруглых колес эвольвентного профиля. Гл. VII, освещающая некоторые экспериментальные данные, дополнена во втором издании разделом, касающимся шестеренных гидромоторов, и некоторыми другими данными. В ней даны примеры расчетов насосов, причем в дополнение к материалам первого издания приводится примерный расчет гидравлического двигателя с некруглыми колесами. Во втором издании уточнены формулы для определения: теоретической производительности насоса (второй вариант), размеров разгрузочных канавок, величины площади поджатия и смещения координат ее центра тяжести при гидравлической компенсации торцовых зазоров. В гл. VII автором использованы материалы завода им. Буденного.

Автор выражает глубокую благодарность инженерам Тарасову П.Н. и Избицкому Э.И., а также рецензенту канд. техн. наук Форафонтову А.В., сделавшим ряд весьма ценных указаний, которые при подготовке рукописи к печати были автором учтены. Замечания и пожелания по книге автор просит направлять в адрес издательства.

Гидравлические насосы: поршневые против шестеренчатых

При установке гидравлики часто возникает дилемма с выбором типа гидронасоса. Эта статья может помочь тем, кто еще не определился с предпочтениями.

Спор между владельцами шестеренчатых и аксиально-поршневых гидронасосов вечен, словно война фанатов «Пепси» и «Кока-Колы». Владельцы гидрофицированных тягачей никак не придут к общему мнению, какие насосы лучше. Да, и те, и другие успешно справляются с прокачкой гидравлической жидкости. Но при этом одни люди выбирают «аксиальники», а другие без ума от «шестерёнников». Почему так?

Прежде всего потому, что между этими гидроагрегатами есть существенные различия, которые определяют их достоинства и недостатки. Чтобы понять, какой из насосов заслуживает называться лучшим, следует изучить их сильные и слабые стороны.

Аксиально-поршневой гидронасос

Работа аксиально-поршневого насоса основана на вращении вала и соединенного с ним блока цилиндров. Цилиндры при этом совершают поступательные движения, создавая давление и прокачивая жидкость по гидравлической системе.

Данный тип насосного гидрооборудования наиболее популярен и широко распространен в современной технике. Главная причина – наилучшие по сравнению с другими насосами габаритные и весовые параметры. Аксиально-поршневые устройства имеют одно из самых оптимальных соотношений размеров и массы к выдаваемой мощности. Так, 60-литровый «аксиальник» весит на 3 кг меньше аналогичного шестеренчатого «коллеги».

Аксиальные насосы способны работать под высоким давлением и на высоких оборотах двигателя. Это относится не только к устройствам, использующимся в автомобилях. Так, некоторые промышленные аксиальные гидронасосы отлично чувствуют себя, функционируя при 20 тыс (!). оборотов в минуту.

Плюсы:

Относительно небольшие размеры и вес при большой мощности;

Способность эффективно работать на высоких оборотах;

Способность выдерживать серьезное общее давление в гидросистеме;

Минусы:

Более высокая цена по сравнению с шестеренчатыми насосами;

Меньший ресурс и более частые поломки;

Трудности в ремонте и обслуживании ввиду наличия большого количества сложных движущихся деталей.

Шестеренчатый гидронасос

Данный тип устройств перекачивает рабочую жидкость при помощи вращающихся шестеренок, находящихся в постоянном зацеплении друг с другом. Крутясь, шестерни создают вакуум, благодаря чему масло поступает из гидробаков в рабочую камеру и далее движется по всей системе.

«Шестеренники» бывают двух типов – с внешним и внутренним зацеплением шестерней. В первом случае шестеренки находятся рядом, во втором одна вложена в другую. Принцип работы при этом всегда одинаков и основан на создании разреженного пространства в области выхода деталей из зацепления.

Для шестеренчатого гидронасоса крайне важна точность подгонки деталей друг к другу. Повреждения или «разболтанность» шестерней влекут быструю потерю мощности и приводят к выходу агрегата из строя.

Плюсы:

Чрезвычайно простая конструкция. Как следствие – беспроблемный ремонт и обслуживание;

Невысокая стоимость по сравнению с другими гидронасосами;

Стабильная работа без пульсации рабочей жидкости;

Возможность эффективно прокачивать рабочую жидкость высокой вязкости;

Минусы:

Тихоходность. Шестеренчатый гидронасос плохо приспособлен к работе на высоких оборотах мотора. Функционирование в данном режиме может привести к избыточным нагрузкам на шестерни, их вдавливанию в стенки рабочей камеры и выходу насоса из строя;

Невысокий КПД по сравнению с поршневыми агрегатами;

Невозможность работать при высоком давлении.

Общий вывод

В битве шестеренки и поршня нет победителя. Каждый вид гидравлических насосов обладает своими уникальными преимуществами. Именно поэтому и первые и вторые продаются одинаково хорошо.

Выбирая «сердце» для автомобильной гидравлики, следует руководствоваться задачами и условиями, при которых эксплуатируется автомобиль. Если он возит грузы без серьезного перевеса и часто бывает вдали от хороших СТО – лучше выбрать «шестеренник». Если же нужна высокая мощность и всегда есть возможность осуществить сложный ремонт – отдайте предпочтение аксиально-поршневым агрегатам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector