2021-05-06

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

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.