Гидравлические системы применяются в промышленном оборудовании, спецтехнике, станках, подъемных механизмах, сельскохозяйственных машинах и множестве других устройств. Одним из ключевых элементов такой системы является насос, который обеспечивает движение рабочей жидкости и формирует необходимый поток. От его конструкции, производительности и технического состояния напрямую зависят стабильность работы гидропривода, создаваемое давление и срок службы оборудования.
Что представляет собой шестеренный насос
Шестеренный гидравлический насос представляет собой объемный насос, в котором перемещение рабочей жидкости происходит за счет вращения пары зубчатых колес. Такая конструкция отличается сравнительно небольшим количеством деталей, высокой надежностью и устойчивостью к продолжительной эксплуатации.
В большинстве моделей используются две шестерни, расположенные внутри герметичного корпуса. Одна из них соединена с приводным валом и является ведущей, вторая вращается за счет зацепления с первой. При вращении между зубьями шестерен и стенками корпуса образуются полости, в которых жидкость переносится от входного канала к выходному.
Благодаря простой конструкции шестеренные насосы широко применяются там, где требуется постоянная подача масла или другой гидравлической жидкости при относительно высоком рабочем давлении.
Принцип работы
Рабочий цикл насоса можно условно разделить на несколько этапов:
- приводной вал начинает вращать ведущую шестерню;
- вторая шестерня приходит в движение за счет зубчатого зацепления;
- со стороны входного отверстия зубья выходят из зацепления, увеличивая объем рабочей камеры;
- возникающее разрежение способствует поступлению жидкости внутрь корпуса;
- жидкость перемещается вдоль стенок корпуса в промежутках между зубьями;
- в зоне нагнетания шестерни снова входят в зацепление;
- объем рабочей камеры уменьшается, и жидкость вытесняется в напорную магистраль.
Жидкость практически не проходит непосредственно через центральную область между шестернями. Основной объем перемещается по периферии корпуса.
Основные преимущества конструкции
Популярность шестеренных насосов объясняется сочетанием простоты и хороших эксплуатационных характеристик. К основным преимуществам относятся:
- компактные размеры;
- небольшая масса;
- относительно простое устройство;
- высокая механическая надежность;
- возможность работы при значительных оборотах;
- стабильная подача рабочей жидкости;
- сравнительно невысокая стоимость производства и ремонта;
- широкий диапазон доступных типоразмеров.
Отсутствие сложных механизмов регулирования также уменьшает количество потенциальных точек отказа.
Внешнее и внутреннее зацепление
Существует несколько конструктивных разновидностей таких насосов. Наиболее распространены модели с внешним зацеплением. В них две шестерни одинакового или близкого диаметра располагаются рядом и вращаются в противоположных направлениях.
Насосы с внутренним зацеплением устроены иначе. Внутри большой зубчатой обоймы располагается меньшая шестерня. Такая схема позволяет сделать устройство более компактным и в некоторых случаях уменьшить пульсации потока и уровень шума.
Выбор конструкции зависит от требований конкретной гидравлической системы.
Основные технические параметры
При выборе оборудования необходимо учитывать не только присоединительные размеры. В первую очередь анализируют рабочие характеристики насоса.
К основным параметрам относятся:
- рабочий объем, обычно указываемый в см³ за один оборот;
- номинальная частота вращения;
- максимально допустимая частота вращения;
- номинальное рабочее давление;
- максимальное кратковременное давление;
- производительность;
- направление вращения;
- тип присоединения приводного вала;
- размеры входного и выходного портов;
- допустимый диапазон вязкости рабочей жидкости.
Производительность зависит от рабочего объема и частоты вращения. Например, насос с рабочим объемом 20 см³/об при скорости 1500 об/мин теоретически способен перемещать около 30 литров жидкости в минуту. Реальное значение будет несколько ниже из-за внутренних утечек и объемного КПД.
Почему важно правильно подобрать рабочую жидкость
Гидравлическое масло выполняет сразу несколько функций. Оно передает энергию, смазывает трущиеся поверхности и частично отводит тепло. Поэтому неправильная вязкость или загрязнение жидкости способны значительно ускорить износ насоса.
Слишком вязкое масло увеличивает сопротивление на всасывании и нагрузку на привод. Чрезмерно жидкое повышает внутренние утечки через технологические зазоры.
Особенно опасно попадание твердых частиц. Они вызывают абразивный износ поверхностей шестерен, корпуса и подшипников. Поэтому состояние фильтров и чистота гидравлической системы имеют непосредственное влияние на ресурс насоса.
Причины снижения производительности
В процессе эксплуатации характеристики оборудования постепенно могут ухудшаться. Среди наиболее распространенных причин:
- износ зубьев шестерен;
- увеличение внутренних зазоров;
- повреждение корпуса;
- износ подшипников или втулок;
- загрязнение рабочей жидкости;
- недостаточная подача масла к входу насоса;
- подсос воздуха во всасывающей линии;
- нарушение герметичности соединений;
- эксплуатация при превышении допустимого давления.
Одним из характерных признаков износа является снижение давления при нагреве масла. После повышения температуры вязкость жидкости уменьшается, и внутренние утечки через увеличенные зазоры становятся сильнее.
Кавитация и работа всасывающей линии
Для любого гидравлического насоса особенно важны условия на входе. Если сопротивление всасывающей магистрали слишком велико, давление жидкости может опуститься до уровня, при котором возникают пузырьки пара.
Их последующее разрушение вызывает кавитацию. Она сопровождается характерным шумом, вибрацией и постепенным повреждением рабочих поверхностей.
Для уменьшения риска кавитации необходимо правильно выбирать диаметр всасывающей магистрали, следить за состоянием фильтров, исключать засоры и учитывать допустимую вязкость масла при низких температурах.
Где применяются шестеренные насосы
Благодаря простой и надежной конструкции такие агрегаты получили широкое распространение. Их можно встретить:
- в гидравлике тракторов и сельскохозяйственных машин;
- в строительной и дорожной технике;
- в подъемниках и погрузчиках;
- в прессовом оборудовании;
- в промышленном гидроприводе;
- в станках;
- в системах смазки;
- в мобильных гидравлических установках;
- в коммунальной и специальной технике.
Конкретная модель подбирается с учетом требуемого расхода жидкости, давления, режима эксплуатации и характеристик приводного механизма.
На что обратить внимание при выборе
Перед покупкой желательно определить рабочий объем оригинального агрегата, диапазон оборотов, требуемую производительность и давление системы. Также обязательно проверяются направление вращения, форма и размеры вала, крепежный фланец и расположение гидравлических портов.
Даже насосы с одинаковым рабочим объемом не всегда являются взаимозаменяемыми. Различия в допустимом давлении, конструкции подшипников, корпусе или присоединительных размерах могут сделать установку неподходящего аналога невозможной либо значительно сократить его ресурс.
Правильно подобранный насос обеспечивает стабильную циркуляцию рабочей жидкости и позволяет гидравлической системе длительное время сохранять расчетные характеристики. Регулярная замена масла и фильтров, контроль герметичности магистралей и эксплуатация в пределах допустимых параметров помогают уменьшить износ и избежать преждевременного выхода оборудования из строя.
