Table of Contents
Одним из самых незаменимых силовых гидравлических узлов в составе гидравлических систем машин и отдельных гидравлических устройств являются насосы шестерёнчатого типа. Механический характер работы таких насосов дает хорошую эффективность в создании давления за счет особенности своей конструкции и вязкости рабочей жидкости. Шестерёнчатые насосы хорошо себя зарекомендовали в прокачке и создании потенциала давления масла в системах смазки двигателей внутреннего сгорания, в гидронавесных системах тракторов, отдельных гидравлических системах рулевого управления различных машин, в составе подъёмного и землеройного гидравлического силового оборудования, в составе гидромеханических узлов с гидравлическим приводом управления, в транспортных гидромагистралях для прокачки нефтепродуктов.
Принцип работы и виды шестерёнчатых насосов
Механическое прокачивание шестерёнчатыми насосами характеризуется вытеснением жидкости межзубовым пространством рабочих вращающихся шестерён из магистрали всасывания в напорную магистраль нагнетания.
По конструктивному типу работы шестерёнчатые гидронасосы делятся на узлы внешней прокачки — с внешним зацеплением зубьев шестерён, и внутренней прокачки — с внутренним зацеплением шестерён качающего аппарата.
Под внешней прокачкой понимают вытеснение жидкости внешними зубьями вращающихся шестерён. Узлы такого типа более просты в своей конструкции и имеют самое широкое применение.
Насосы внутренней прокачки выполнены в виде рабочей зубчатой пары, где одна большая шестерня с внутренним расположением зубьев взаимодействует со второй малой шестерёнкой с внешними зубьями. Узлы данной конструкции более дороги и сложны в изготовлении, чаще используются в качестве напорных насосов в составе магистральных трубопроводов для нефтепродуктов и жидких сырьевых растворов повышенной вязкости.
Особенностью шестерёнчатых насосов является то, что плотность прокачивающих элементов конструкции узла достигается не только точностью их обработки, а и дополнительным уплотняющим подвижным поджимом деталей в конструкции с помощью давления жидкости создаваемого самим узлом. Кроме этого если учитывать, что в составе гидросистем в основном шестерёнчатые насосы прокачивают масло, детали узла менее подвержены износу получая непрерывную смазку и охлаждение.
Маркировка шестерёнчатых насосов НШ
В аббревиатуре маркировки гидронасосов данного типа первыми указываются две буквы «НШ» означающие тип насоса «насос шестерёнчатый». А также некоторые производители используют аббревиатуру «НМШ» — насос масляный шестерёнчатый.
Для примера разберём маркировку шестерёнчатого насоса НШ 10У-3ЛТ
- НШ -насос шестерёнчатый
- 10 – рабочий объём в см³
- У – универсальный
- 3 – третий класс давления от 16 до 20 мПа
- Л – узел с левым вращением (против часовой стрелки со стороны привода) насосы с правым вращением не маркируются
- Т – тропическое климатическое исполнение (умеренное климатическое исполнение не маркируется).
Характеристики насосов
В список основных технических характеристик шестерёнчатых гидронасосов входят критерии как отражающие непосредственно рабочие показатели самого насоса, так и условия в которых узел должен работать. Ряд показателей отражается в маркировке узла, другая часть характеристик отражается только в его технической документации (техническом паспорте производителя).
Рабочий объём – под показателем понимают объём прокачиваемой жидкости за один полный оборот рабочих шестерён гидронасоса. Стандартно рабочий объём указывают в см³. Эта цифра отражается в маркировке насосов дублируемой на корпусе узла.
Класс насоса по конструктивному исполнению отражает пределы рабочего давления, которые может создавать узел. Данный параметр выходит из точности обработки деталей и мощности и плотности конструкции гидронасоса.
Класс в маркировке насоса отражается цифрой, означающей пределы рабочего давления:
- 2 класс – 14-16 мПа
- 3 класс- 16-20 мПа
- 4 класс- 20-25 мПа
Направление вращения ведущей части насоса в влево, указывается в маркировке гидронасоса буквой «Л». Правое вращение узла в маркировке буквами не отражается, а понимается по умолчанию.
Производительность – стандартно указывают в литрах в минуту или в литрах в секунду. Данный показатель неразрывно связан с показателем рабочего объёма гидронасоса, номинальной частоты вращения его привода, а также условий в которых работает узел.
Показатель создаваемого давления – отражают в мПа
Номинальная частота вращения с-¹ или об/мин
Вязкость рабочей жидкости в мм/с² или кинематическая вязкость в м²/с
Температура рабочей жидкости С°.
Коэффициент подачи указывает относительную плотность качающего аппарата узла
Номинальная мощность в кВт
Конструктивная масса узла в килограммах
Параметры привода – здесь указывают тип и конструктивные размеры хвостовика гидронасоса соединяемого с источником вращательного момента.
Также в паспорте производителя указывают гарантируемый ресурс наработки узла в моточасах до ремонта.
Предельная потеря ресурса, при котором узел требует ремонта или замены, считается снижение номинальной подачи на 20%.
Как пример указываем технические характеристики часто применяемых шестерёнчатых гидронасосов в составе гидросистем тракторной и специальной технике.
| Показатели | Марка насоса | |||
| НШ-10 | НШ-32 | НШ-50 | НШ-100 | |
| Рабочий объёма, см³ | 10 | 32 | 50 | 100 |
| Частота вращения, с¯¹ | 40 | 40 | 50 | 32 |
| Номинальная производительность, л/мин | 21 | 68.6 | 107.2 | 173.4 |
| Давление на выходе номинальное, мПа | 16 | |||
| Давление на выходе максимальное, мПа | 21 | |||
| Вязкость рабочей жидкости, мм/с² | 30-70 | |||
| Температура рабочей жидкости, С°. | 0-80 | |||
| Коэффициент подачи, не менее | 0.92 | 0.94 | 0.94 | 0.95 |
| Количество шлицов приводного вала | 6(4) | 6 | 6 | 6 |
| Номинальная мощность, кВт | 8.6 | 26.6 | 41.5 | 66.4 |
| Масса узла, кг | 1.99 | 5.1 | 5.2 | 16.5 |
Как определить вращение насоса НШ
При комплектовании гидросистем шестерёнчатыми насосами важно устанавливать узлы соответствующего направления вращения. В случае установки насоса несоответствующего направления вращения переменой направления давления выдавливает уплотняющие манжеты, при этом узел полностью выходит из строя. Поэтому в составе гидросистем насосы левого и правого вращения не могут быть взаимозаменяемыми.
Стандартно насосы левого вращения в своей маркировке помечаются буквой «Л» клеймением на тыльной стороне корпуса. Часто в процессе эксплуатации данная пометка может закрыта грязью или попросту затёрта. Поэтому в практике направление вращения определяют следующим образом.
Устанавливают узел приводным валом вверх, выходным отверстием нагнетания к себе и соответственно входным отверстием всасывания от себя. При этом, если ось приводного вала узла смещена в правую сторону относительно центра овального корпуса, то перед Вами насос правого вращения. В случае смещения вала в левую сторону — это насос левого вращения.
Вход и выход узла обычно помечают соответствующими надписями на корпусе непосредственно возле отверстий. При этом стандартно входное отверстие практически всегда отличается большим диаметром в сравнении с выходным напорным.
Направление вращения круглых насосов определяют также при установке хвостовиком вверх. У насоса правого вращения выход будет справа, а вход будет слева. Соответственно гидронасос левого вращения имеет вход с права, а выход слева. Это правило универсально и подходит к определению вращения гидронасосов с любым корпусом.
В современных круглых гидронасосах напорное отверстие снабжено мощной резиновой уплотняющей манжетой.
Особенности конструкции гидронасосов НШ
В зависимости от применения узла шестерёнчатые насосы подразделяются на специальные и универсальные. Специальные насосы конструктивно предназначены под комплектацию конкретного оборудования или механизма. Так, например, смазочные насосы двигателей внутреннего сгорания своей конструкцией адаптированы под конкретную модель силового агрегата. Такие насосы могут отличатся формой корпуса и креплением, расположением всасывающих и нагнетательных окон, конструкцией привода.
Универсальные насосы применяются в комплектации различных гидросистем машин и оборудования. Такие узлы подбираются только по производительности и направлению вращения.
Также существуют шестерёнчатые гидронасосы различного назначения в тандемном исполнении, когда в один узел объединены два или несколько качающих аппарата имея один общий привод. Такие насосы, в зависимости от количества качающих аппаратов, подают давление сразу в несколько напорных магистралей отдельных гидросистем.
Учитывая, что в конструкции гидроузлов данного типа прокачивающими элементами являются цилиндрические прямозубые шестерни, эффективность работы насоса зависит от плотности в радиальном зазоре между вершинами зубьев прокачивающих зубчатых колёс и корпусом, а также между торцевыми плоскостями шестерён и корпусом. При этом нужно понимать, что наиболее значительные потери давления происходят между торцами шестерен и неподвижными плоскостями качающей рабочей полости. Потери в радиальном зазоре между вершинами зубьев шестерён и стенками полости менее значительны. Для повышения плотности качающего узла в конструкцию включены элементы, компенсирующие износ деталей насоса и уменьшающими утечку рабочей жидкости из полости нагнетания обратно в полость всасывания.
Так насосы с разборным цилиндрическим корпусом, произведённые в советский период типа НШ 32(50, 100), в своей конструкции снабжены элементами обеспечивающими автоматический гидроподжим для создания максимальной плотности в торцевом зазоре шестерён, компенсируя естественный постепенный рабочий износ деталей. Отдельные насосы с гидроподжимом дополнительно имеют теплоотвод благодаря циркуляции масла в контуре поджима. Такие узлы несмотря на свою более сложную конструкцию имеют повышенный рабочий ресурс.
На сегодня для комплектации гидросистем более широко распространены шестерёнчатые гидронасосы насосы более простой конструкции, где гидроподжим отсутствует или присутствует частично, корпус выполнен как одно целое с качающей камерой и опорами цапф рабочих шестерён или качающая камера выполнена в виде отдельной вставки в корпус. Такие насосы имеют меньший рабочий ресурс и восстанавливаются только на специализированных предприятиях имеющих соответствующую материальную и технологическую базу.
Устройство и принцип работы насоса НШ с гидроподжимом
Шестерёнчатый гидронасос с гидроподжимом представляет собой корпус с отверстиями всасывания и нагнетания, закрытый крышкой, с размещённым внутри качающим узлом. Конструкция качающего механизма состоит из: ведущей и ведомой шестерни, работающие во взаимном зацеплении; подшипниковой и поджимной обоймы, выполненных в виде полуцилиндров; двух торцевых плоских платиков.
В полуцилиндрических обоймах выполнены гнёзда для цапф шестерён. Ведущая шестерня имеет одну удлинённую цапфу с шлицевым хвостовиком для соединения с приводом. Для устранения внешних утечек ведущий вал уплотнён самоподжимными сальниками, а крышка гидронасоса – резиновым кольцом.
Поджимная обойма, установленная со стороны выходного отверстия, формирует радиальное уплотнение качающего узла внутри корпуса. Обойма постоянно поджимается к вершинам зубьев и цапфам шестерён давлением масла, поступающего через эластичную манжету и поршень установленных в расточке выходного отверстия корпуса гидронасоса.
С торцов шестерни уплотнены бронзовыми платиками, размещёнными в пазах поджимной обоймы. На стороне платиков обращённой к крыльям обоймы, выполнены четыре расточки. В три крайние установлены резиновые манжеты малого диаметра, в среднюю – манжета большого диаметра с центральным отверстием. Камеры манжет 15 и 16 через индивидуальные сверления в платиках 7 сообщаются с зоной нагнетания насоса. В расточки платиков, расположенные на стыке поджимной и подшипниковой обойм, кроме малой манжеты 16, установлена стальная защитная шайба. Под давлением рабочей жидкости в камерах манжет платики прижимаются к торцам шестерен. Таким гидроподжимом компенсируется износ и уплотнение торцевого зазора качающего узла.
Одновременно с этим на стороне платиков примыкающей к торцам шестерён, кроме четырёх отверстий в камеры манжет, имеются дополнительно расточки диаметром 6 мм, которые предназначены для отвода жидкости из запертого объёма впадин между зубьями в зону нагнетания. Благодаря этому уменьшается износ и повышается КПД гидронасоса.
Для уменьшения деформации элементов поджимной обоймы от усилий, действующих на неё со стороны манжет 15 и 16, применены противоположно направленные усилия, которые получают подводом давления рабочей жидкости из полости нагнетания в специальные камеры, расположенные в крышке 1 и днище корпуса 2. Данные камеры уплотнены с помощью кольцевых манжет 21 и защитных колец 20.
Течь рабочей жидкости из под крышки отводится по двум продольным пазам, выполненным на наружной поверхности поджимной обоймы, и далее – по зазору между корпусом и фасками обойм и по прямоугольному пазу на подшипниковой обойме в полость всасывания. Поэтому же пазу, перетекает масло от днища корпуса, обеспечивая разгрузку от давления самоподжимных сальников ведущего вала.
https://youtu.be/DNWCn2AUnUQ
С повышением классности по давлению шестерёнчатых гидронасосов в конструкции узлов есть усовершенствования в организации активной циркуляции масла в поджимном контуре, что улучшает смазку и отвод тепла от деталей качающего узла. Кроме этого передовые производители гидронасосов данного типа ведут постоянную модернизацию конструкции обеспечивающих надёжность уплотнений узлов.
Загрузка...
