Шестеренный насос принцип работы

Насосы шестерённые НШ — обзор

Подробности Валентин Александров

Опубликовано 18 Июнь 2014

Просмотров: 6108

Шестеренный насос принцип работы Насос шестерённый ( НШ) — это механическое устройство, преобразующее, энергию привода в энергию сжатой жидкости, рабочими органами которого,  являются шестерни.

Ш естеренные насосы предназначены для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические системы силовых приводов навесных,полунавесных и прицепных орудий сельскохозяйственной, дорожно-строительной, автомобильной и другой техники.

Широко применяются в рулевом управлении грузовых автомобилей (гидроусилители руля (ГУР)). Возможно также применение насосов в различных стационарных силовых установках с приводом от электродвигателя (преса,подъёмники…) и пр.

НШ просты по конструкции, компактны,надёжны и недороги.

Шестеренный насос принцип работыПринцип работы насоса шестеренного (НШ):

— при вращении шестерён, на стороне всасывания, в момент выхода зубьев из зацепления, создается разряжение.

Жидкость, под влиянием перепада давления (атмосферного и разрежения на всасывании насоса), заполняет полость всасывания насоса, затем, в следствии вращения шестерён, — перемещается в сторону нагнетания, попадая в пространство между зубьями  и корпусом насоса, она вытесняется в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацеплние, выталкивают житкость из впадин в полость нагнетания. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего, обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен. Обычно используют шестерни эвольвентного зацепления с прямыми, косыми или шевронными зубьями.

НШ просты по конструкции, компактны и надёжны в эксплуатации. 

Условное обозначение насосов НШ

Согласно ОСТ 23.1.92 — 88 условное обозначение насосов должно строится по следующей структуре:

НШ10У-3 ЛХ

  • НШ — насос шестеренный;
  • 10 — рабочий объем насоса или секции двухсекционного (см³) (Например 32-10 двухсекционный);
  • У — Конструктивное исполнение У, А, Г, В, Ж, Е, Т, … и т. д. Подробное содержание обозначения конструктивного исполнения шестерённого насоса нужно смотреть в документации завода изготовителя.
  • 3 — Исполнение по номинальному давлению (1 -10МПа, 2 -14МПа, 3 -16МПа, 4 -20МПа, 5 -25МПа)
  • Л — рабочее направление вращения ведущего вала, ( левое — против часовой стрелки, если смотреть со стороны приводного двигателя (правое – не обозначается).
  • Х — Климатическое исполнение У, Т, ХЛ по ГОСТ15150-69 в случае аоставки на экспорт.(для поставки внутри страны климатическое исполнение в условном обозначении насосов не указывается.

Рабочий обьём НШ

Рабочийм объёмом шестерённого насоса (НШ) называется количество жидкости (м3,см3, л) перекачиваемое шестерённым насосом за один оборот ведущего вала при идеальном (без потерь) режиме работы.

 Рабочий объём шестерённой гидромашины с внешним зацеплением может быть определён по формуле:

 где:

 — модуль зубчатого зацепления;

 Исполнение НШ по давлению.

Насосы НШ кассифицируются по «исплнение по давлению»:

Исполнение 0 — Рном=6,3МПа  (63 ат.)  Рмах=80 МПа (80 ат.); Исполнение 1 — Pном=10 МПа  (100 ат) Рмах=13 МПа (130 ат.);

Примечание: Исполнения 0 и 1 не маркировались цифрами, на корпусе НШ, просто, указывалось номинальное давление Рн. и номинальный расход Qн.

Исполнение 2 — Pном=14 МПа  (140 ат.) Рмах=17,5 МПа (175 ат.), Например: НШ32У-2 Л, НШ50УК-2; Исполнение 3 — Pном=16 МПа  (160 ат.) Рмах=21 МПа (210 ат.

),    Например: НШ32У-3 Л, НШ50У-3 Исполнение 4 — Pном.=20 МПа  (200 ат.) Рмах=25 МПа (250 ат.),   Например: НШ32М-4 Л, НШ250-4 Л Исполнение 5 — Рном =25 МПа  (250 ат.) Рмах=32 МПа (320 ат.

),   Например: НШ10-5 Л, НШ32-5

Примечание: На максимальном давлении разрешается работать не более 15% от общего времени работы насоса.

Направление вращения насоса

  • НШ насосы производятся как с правым (по часовой стрелке) так и с левым (против часовой стрелки) направлением вращения ведущего вала (если смотреть на вал насоса).
  • Будьте внимательны при замене гидронасоса — не соотвествие направления вращения приведёт к неисправности насоса — произойдёт выдавливание сальника приводного вала и утечка масла в этом месте со всеми вытекающими, вместе с маслом, последствиями.
  • В выборе насоса помогает маркировка на корпусе — внимательно осмотрите корпус насоса НШ и найдите соответствующую маркировку.

Если в маркировке присутствует буква Л — например НШ10У-3 Л — направление вращения левое.Если в маркировке нет буквы Л — например НШ10У-3, направление вращения правое.

Пример маркировки НШ Левого вращения:Шестеренный насос принцип работыПример маркировки НШ правого вращения:Шестеренный насос принцип работы

! Если маркировка испорчена или  вызывает сомнения, то определить направление вращения насоса можно по следующей технологии:Шестеренный насос принцип работы

1. Поставте насос валом вверх.

2. Всасывающее отверстие поверните к себе ( Ореинтир стрелка на корпуса и (или) надпись :»Вход» ).

3. Если вал окажется левее входа — насос правый, если вал окажется правее входа — насос левый

Шестерённые гидронасосы устройство виды и принцип работы

Шестерёные или шестерёнчаты гидронасосы-наверное, самый распространённый вид гидравлических насосов. Своё широкое распространение они получили благодаря простоте конструкции и низкой стоимости изготовления.

Шестерённые гидронасосы-это гидравлические машины объёмного типа действия. Вытеснение жидкости происходит за счёт изменения объёма рабочей камеры, которая образованна зубьями шестерён и корпусом гидронасоса. Благодаря этому, давление, создаваемое таким гидравлическим насосом не зависит от частоты вращения рабочего вала и расхода создаваемого насосом.

  • Основные характеристики шестерённых гидронасосов
  • — Рабочий объём гидронасоса (объём жидкости вытесняемой за один оборот)
  • — Номинальная частота вращения (рабочая частота вращения гидронасоса. Обычно указывается максимально рекомендуемая)
  • — Подача гидронасоса (расход насоса при номинальной частоте вращения, обычно подразумевается 1000 об/мин)
  • — Номинальной рабочее давление на выходе из гидравлического насоса (максимальное давление создаваемое гидронасосом в рабочем режиме)
  • — Потребляемая мощность насоса (мощность требуема для работы гидронасоса)
  • Основными элементами шестерёнчатых насосов являются:
  • — Неподвижный статор
  • — Ротор гидронасоса
  • — Замыкатель
  • Классификация шестерёнчатых гидравлических насосов
  • Шестерённые гидронасосы делятся на два типа: насосы с внешним зацеплением и внутренним.
  • Шестерённый насос с внешним зацеплением

Шестеренный насос принцип работы

Принцип работы его заключается в следующем. Ведущая шестерня приводится в движение каким-либо двигателем. Она, в свою очередь, вращает ведомую шестерню. Расходящиеся зубья увеличивают объём зоны всасывания. В результате, на входе в насос создаётся область с разряженным давлением, куда и попадает жидкость.

Вращающиеся шестерни имеют очень маленький зазор с корпусом гидронасоса, в результате этого, жидкость заключённая в пространстве между зубьев, переносится из области всасывания в область нагнетания. Зубья входят в зацепление, тем самым уменьшая объём рабочей камеры нагнетания и вытесняют жидкость в напорную линию.

Шестерённые насосы с внешним зацеплением являются наиболее распространенным типом гидравлических насосов своего класса.

Шестерённый насос с внутренним зацеплением

Шестеренный насос принцип работы

В этом типе насосов приводной двигатель вращает внешнюю шестерню-ведущую. Ведомая шестерня смещена относительно оси вращения и ограниченна серповидным разделителем.

Между зубьями ведущей и ведомой шестерни и серповидным разделителем создаются замкнутые объёмы, в которых и перемещается жидкость из области всасывания в область нагнетания.

Преимуществом этого типа гидронасосов являются габаритные размеры, к недостаткам можно отнести сложность изготовления.

Одной из основных технических проблем в шестерённых насосах является проблема запертых объёмов жидкости, которые являются нежелательными.

Вследствие не сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы гидронасоса, если не предусмотреть меры борьбы с ними, приведёт к созданию большого момента на валу.

Для разгрузки этого узла выполняют специальные канавки в корпусе или крышке гидравлического насоса, по которым жидкость из запертых объёмов уходит в полость либо высокого, либо низкого давления.

  1. Рассмотрим преимущества и недостатки шестерённых гидронасосов.
  2. Преимущества:
  3. — В виду простоты конструкции и изготовления это самые дешёвые и наиболее распространённые насосы
  4. — Минимальные требования к частоте рабочей жидкости
  5. — Не требуют смазки, её роль выполняет рабочая жидкость
  6. Недостатки:
  7. — Невозможно регулировать рабочий объём
  8. — Низкий КПД гидронасоса. Коэффициент полезного действия составляет 60-75% Это один из самы маленьких показателей для гидравлических насосов
  9. — Высокие требования к точности при изготовлении шестерён и корпуса рабочей камеры
  10. — Высокий шум при работе. Это вызвано конструктивными особенностями зубчатого зацепления

— Высокая пульсация давления. Определяется исходя из принципа работы гидронасоса.

— Большая нагрузка на подшипниковые узлы шестерён и как следствие их повышенный износ. Возникает из-за большого перепада давления во всасывающей и нагнетательной областях.

— Не рекомендуются к эксплуатации в гидравлических системах с высоким давлением.

Посмотреть подробные технические характеристики, габаритные и присоединительные размеры, а так же купить шестерённые гидронасосы ВЫ можете перейти по ссылке на страницы нашего  каталога

Шестеренчатый насос: принцип работы и устройство, характеристика, виды

Шестеренный (шестеренчатый) насос по праву считается объемной роторной гидромашиной. Это обусловлено тем что он может работать как гидромотор так и как гидронасос. При подаче на него масла под давлением, рабочий вал начинает вращаться, он превращается в гидромотор. В случае если вращающий момент подается на вал, то насос начинает перекачивать масло и выполнять свое прямое назначение.

Читайте также:  Виды оправок для фрезерного станка

Шестеренные насосы

Шестеренный насос виды

  • Различают два основных вида конструкции шестеренчатых насосов:
  • Внешние зацепление
  • Внутреннее заципление
  1. Конструкция с внешним зацеплением. Данный вид конструкции наиболее распространен. Две шестерни закреплены напротив друг друга.

    Одна шестерня является ведущей, и приводит в движение вторую шестерню.

  2. Конструкция с внутренним зацеплением. Менее распространены, ввиду больших запросов к точности при создании агрегата, но в отличии от внешнего сцепления эти агрегаты более компактны.

    Две шестеренки закреплены одна в другой, ведущей является внутренняя шестерня с наружными зубцами. Внешняя (охватывающая) шестерня располагается в цилиндрической расточке корпуса и имеет внутренние зубья.

    Чаще всего в конструкции присутствует серповидный элемент, который разделяет области подачи и нагнетания.

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны. Они часто используются как для жидкостей с низкой вязкостью, такие как растворители, бензин и.т.д. Так же они прекрасно работают с высоковязкими жидкостями, например битум, клей, жидкое стекло, присадки, шоколад. Насосы могут работать в широком диапазоне по вязкости: от 1 до 1 000 000 сПз.

Помимо этого насос может перекачивать жидкость с очень высокой температурой до + 400 ˚С. Это достигается за счет настраиваемого зазора между зубьями ротора и корпуса насоса в зависимости от температуры и вязкости.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами шестеренного насоса с внутренним зацеплением является ротор и ведомое колесо, которые работают по принципу «шестерня в шестерне». В устройстве данного типа шестеренчатого насоса также можно выделить следующие элементы:

Схема шестеренного насоса с внутренним зацеплением

  • Ведомая шестерня
  • Ротор
  • Система уплотнения вала
  • Всасывающий патрубок
  • Нагнетательный патрубок
  • Встроенный предохранительный клапан

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ротор передает это движение ведомой шестерне.

  1. Жидкость поступает через всасывающий патрубок в образовавшуюся полость между ротором (внешняя шестерня) и ведомой шестерней (внутренняя шестерня).
  2. Жидкость проходит через насос между зубьями ротора и ведомой шестерни. Специальная вставка по форме полумесяца разделяет жидкость и действует как уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубком.
  3. Перед вытеснением жидкости из напорного патрубка проточная часть насоса практически полностью заполнена жидкостью. Ротор и ведомое внутреннее колесо образуют полностью запертые уплотненные карманы, в которых и транспортируется жидкость. Затем шестерни повторно зацепляются и тем самым выдавливают жидкость в нагнетательный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Проточная часть насоса: Роторы и ведомые шестерни Упорные втулки
· Серый чугун · Серый чугун · Карбид вольфрама
· Ковкий чугун · Ковкий чугун · Бронза
· Углеродистая сталь · Углеродистая сталь · Карбид кремния
· Нержавеющая сталь · Нержавеющая сталь · Керамика
· Дуплекс · Дуплекс
· PTFE

Типы уплотнения вала насоса

  • Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
  • Манжетное уплотнение
  • Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое бесконтактное уплотнение)
  • Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

  • Только два подвижных элемента
  • Только одно уплотнение вала
  • Перекачка высоковязких жидкостей
  • Работа без пульсаций
  • Низкий NPSHr
  • Настраиваемый зазор между зубьями и корпусом
  • Широкий выбор материалов
  • Реверсивный насос
  • Простое обслуживание

Недостатки:

  • Чувствителен к твердым включения
  • Ограничение по давлению
  • Подшипник постоянно находится в перекачиваемой среде
  • Внешняя радиальная нагрузка на вал

Области применения

Шестеренчатые насосы внутреннего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности

  • Нефтяная и газовая промышленность
  • Химическая промышленность
  • Пищевая
  • Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса:

  • Перекачка топлива и смазочных масел
  • Производство полимеров и эластомеров
  • Производство спиртов и растворителей
  • Перекачка битума, гудрона, смолы
  • Пищевые продукты
  • Краски, клей
  • Мыльные растворы

Основные производители:

  • Viking https://vikingpump.com
  • Desmi Rotan desmi.com/
  • Johnson Pump https://spxflow.com/en/johnson-pump/
  • PSG Dover https://psgdover.com/
  • Verder https://verderliquids.com/int/en/purchasing-gear-pumps-verdergear/
  • Hydac hydac.com

Устройство

Устройство шестеренного насоса

Шестеренный насос имеет следующее устройство в него входят две шестеренки и корпус внутри которого они закреплены. Одна из шестерней является ведущей и приводится в движение внешним механическим приводом. Вторая приводится в движение первой за счет зацепления. Вращаясь они перемещают жидкость, находящуюся между зубьями из камеры всасывания (1) в камеру нагнетания (2).

Конструкция насосов НШ

Из-за того, что схема работы этого вида устройств очень простая, то они популярны в гидроприводах дорожных автомобилей. Можно найти много чертежей, где очень доступно излагается принцип их работы. Агрегаты могут быть использованы как с помощью правого, так и левого вращения.

  1. Схема шестеренчатого насоса, у которого внешнее зацепление.
  2. Схема насоса
  3. Цифрами означены такие его детали:
  1. Шестерня ведущая.
  2. Шестерня ведомая.
  3. Соединенный с приводом вал.
  4. Система по уплотнению вала.
  5. Задняя втулка.
  6. Передняя втулка.

Остальные виды имеют некоторые незначительные изменения в схеме.

Принцип работы

Принцип работы

  Правила монтажа датчиков давления на трубопроводах

Шестеренный насос имеет следующий принцип работы который мы рассмотрим поэтапно:

  1. Забор жидкости происходит за счет выхода из зацепления шестерен в камере всасывания (1). Расходящиеся зубья расширяют объём камеры всасывания (1), в результате чего в камере образуется вакуум, который стремительно заполняется жидкостью через всасывающий канал. В следствии разности давлений в линии забора и подающей камеры (1).
  2. Шестерни переносят рабочую жидкость в пространстве промеж зубьев, из камеры (1) в (2);
  3. При вхождении зубьев шестеренного насоса в зацепление, происходит уменьшение объема камеры. В результате этого происходит выдавливание жидкости из камеры нагнетания.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками насосов являются:

  • рабочий объем, см 3 — тот объем жидкости, который вытеснят шестерни за один оборот;
  • подача, л/мин — какой объем жидкости вытеснит насос за единицу времени (производительность насоса);
  • вакуумметрическая высота всасывания, м — характеристика показывает максимальную высоту, на которую можно установить насос относительно уровня жидкости. Если в технических характеристиках указано, что вакуумметрическая высота всасывания составляет 3 метра, то это говорит, что расстояние от уровня жидкости до оси входного отверстия не должна превышать 3 метра. При превышении данного значения насос не будет засасывать жидкость из-за отсутствия разности атмосферного давления и во всасывающей камере;
  • давлением на выходе;
  • объемный КПД ηо — также его называют коэффициентом подачи) насоса nо – объемные потери (утечки насоса), происходящие из зазоров между частями насоса или уплотнения. Этот параметр не допускает наружных утечек (если они присутствуют, то необходимо провести инспекцию уплотнений). Утечки зависят от зазоров между частями, перепада давления в зазорах, вязкости жидкости. В технической документации вместо вакуумметрической высоты всасывания указывают давление на входе насоса – то разряжение, созданное во всасывающей камере. Отсюда возникают рекомендации о сокращении длины всасывающих трубопроводов при установке насосов: уменьшение длины приводит к уменьшению потерь энергии на всасывание. Поэтому рекомендуют монтировать насосы на гидробаке или целиком погружают в жидкость;
  • гидромеханический КПД η г.м. — потери из-за сил трения между слоями жидкости, жидкости о стенки трубопровода, движущихся деталей в самом насосе;
  • полный КПД η п — совокупность объемного и гидромеханического КПД. Зависимость полного КПД от нагрузки не линейная и имеет при определенном давлении оптимальное значение nп.опт
  • номинальная мощность
  • крутящий момент

Читать также: Как работает мультиметр видео

Зависимость КПД насоса от давления нагрузки

Преимущества и недостатки шестерных насосов

Плюсы эксплуатации:

  • Самые простые по устройству, в результате чего самые дешевые объемные насосы;
  • Очень компактны;
  • Высокая надежность;
  • Минимальные требования к очистке рабочей жидкости;
  • Не нужна смазка, ее роль выполняет рабочая жидкость;

Минусы в работе:

  • Низкий КПД, в большинстве случаев его значение не больше 0,6-0,75, этот показатель является самым маленьким, относительно иных типов;
  • Пульсация рабочей жидкости в нагнетательной линии, в результате чего происходят скачки давления, что производит относительно высокий шум (до 90 дб). Это вызванно конструктивными особенностями зубчатого зацепления.
  • Высока нагрузка на опоры шестерен. Происходит из-за высокой разницы давлений в нагнетательной и всасывающих областях. Приводит к повышенной скорости износа опор, что уменьшает срок эксплуатации устройства.
  • Не рекомендуются к эксплуатации в гидросистемах с высоким давлением. В таких системах насосы подвергаются повышенному износу и быстро выходят из строя.

Недостатки

Однако у таких насосов существуют недостатки:

  • нерегулируемость рабочего объема;
  • неспособность работать при высоких давлениях; либо:
  • высокие требования к материалам изготовлений деталей износа.
  • высокая требовательность к качеству изготовлений шестерён и пластин, образующих корпус;
  • двукратные изменения направления движения жидкости в насосе снижает КПД.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Центробежный насос одноступенчатый

Шестерёнчатые насосы широко применяются в сфере перекачивания высоковязких жидкостей с температурой до 250°, например, такие жидкости как пищевые масла, жиры, шоколадная масса, лаки, краски, нефтепродукты, бытовая химия и т. д.

Область применения

Шестеренные насосы применяются в строительстве, нефтехимической, пищевой промышленностях. Служат для перекачки нефтепродуктов, масла, красок и других жидкостей.

Содержание

Шестеренчатые насосы нашли применение во многих отраслях промышленности. Одни из них перекачивают только моторное или турбинное масло, другие предназначены для перемещения горячих смесей, третьи перемещают мазут. Отдельные виды таких насосов изготовлены для откачивания жидкостей из цистерн, а в отдельных случаях, для герметичных систем выпускают шестеренные насосы с торцевыми уплотнениями.

Шестеренчатые насосы, как и поршневые насосы относятся к типу насосов вытеснения.

Особенностью шестеренчатого насоса является вращательное движение тела вытеснения. Жидкость заключенная во впадинах зубцов шестерен, ограниченных снаружи корпусом, при вращении колес перемещается из области всасывания в область нагнетания, а затем выдавливается в рабочую трассу.

  Борфреза. Финишная зачистка сварных швов

Особенности эксплуатации и неисправности маслонасосов

В системах смазки с мокрым картером (масло находится в поддоне двигателя) маслонасос располагается между маслоприемником и фильтром в передней части двигателя.

Для систем с сухим картером (резерв смазки находится в специальном баке) насос находится между масляным баком и очищающим фильтром. В некоторых моделях авто он также может находиться возле дополнительного масляного радиатора системы воздушного охлаждения.

Его легко найти, ориентируясь на передачу привода масляного насоса, соединенную с коленвалом.

Ресурс насосов достаточно большой – несколько сотен тысяч километров пробега.

Основными требованиями правильной эксплуатации этого узла является использование качественного масла, регулярная очистка фильтра, а также своевременная доливка и замена.

Негативное влияние может оказать некорректный запуск двигателя, особенно в условиях пониженных температур, а также попадание в масло охлаждающей жидкости.

Наиболее распространенными проблемами являются:

  • Износ зубьев шестерен или поверхности роторов.
  • Увеличение зазоров между основными рабочими элементами и корпусом.
  • Коррозия поверхностей.
  • Поломка редукционного клапана (заклинивание, несвоевременное срабатывание).
  • Неисправности привода масляного насоса.

Поломки масляного насоса приводят к нарушению режимов подачи смазки к основным узлам двигателя. При этом негативными для мотора являются как слишком высокое, так и низкое давление. В случае обнаружения неисправностей в маслонасосе в большинстве случаев его полностью меняют на новый.

Назначение, устройство и принцип действия шестеренчатых насосов

Шестеренный (шестеренчатый) насос по праву считается объемной роторной гидромашиной. Это обусловлено тем что он может работать как гидромотор так и как гидронасос. При подаче на него масла под давлением, рабочий вал начинает вращаться, он превращается в гидромотор. В случае если вращающий момент подается на вал, то насос начинает перекачивать масло и выполнять свое прямое назначение.

Шестеренные насосы

Шестеренный насос виды

  • Различают два основных вида конструкции шестеренчатых насосов:
  • Внешние зацепление
  • Внутреннее заципление

  Шайбы: виды и назначение. Требования стандартов ГОСТ и DIN

  1. Конструкция с внешним зацеплением. Данный вид конструкции наиболее распространен.

    Две шестерни закреплены напротив друг друга. Одна шестерня является ведущей, и приводит в движение вторую шестерню.

  2. Конструкция с внутренним зацеплением. Менее распространены, ввиду больших запросов к точности при создании агрегата, но в отличии от внешнего сцепления эти агрегаты более компактны.

    Две шестеренки закреплены одна в другой, ведущей является внутренняя шестерня с наружными зубцами. Внешняя (охватывающая) шестерня располагается в цилиндрической расточке корпуса и имеет внутренние зубья. Чаще всего в конструкции присутствует серповидный элемент, который разделяет области подачи и нагнетания.

Где применяются шестеренчатые насосы

Устройство имеет довольно широкий спектр применения. Так, гидравлический насос отлично справляется с назначением по перекачке низковязких и высоковязких жидкостей. Они обладают довольно высоким уровнем КПД, довольно надежные в работе. В основном насосы больше предназначены для высоковязких жидкостей, которые имеют температуру 320 градусов и больше.

Обязательно почитайте: Как сделать скребок для уборки снега

Очень часто такие конструкции используют как для загрузки, так и для разгрузки цистерн. Но если оборудования имеет меньшую производность, то тогда они предназначаются для того, чтобы перекачивать жидкость с одной емкости в другую.

Из-за того, что устройство устойчиво к коррозии, то его часто используют в химической промышленности. Также они могут быть полезны в легкой промышленности, с помощью агрегата можно изготовлять обувь, картон и другие популярные товары. Механизм работы имеет и топливный насос. Его применяют для нормального функционирования бензина в моторе двигателя.

Устройство

Устройство шестеренного насоса

Шестеренный насос имеет следующее устройство в него входят две шестеренки и корпус внутри которого они закреплены. Одна из шестерней является ведущей и приводится в движение внешним механическим приводом. Вторая приводится в движение первой за счет зацепления. Вращаясь они перемещают жидкость, находящуюся между зубьями из камеры всасывания (1) в камеру нагнетания (2).

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками насосов являются:

  • рабочий объем, см 3 — тот объем жидкости, который вытеснят шестерни за один оборот;
  • подача, л/мин — какой объем жидкости вытеснит насос за единицу времени (производительность насоса);
  • вакуумметрическая высота всасывания, м — характеристика показывает максимальную высоту, на которую можно установить насос относительно уровня жидкости. Если в технических характеристиках указано, что вакуумметрическая высота всасывания составляет 3 метра, то это говорит, что расстояние от уровня жидкости до оси входного отверстия не должна превышать 3 метра. При превышении данного значения насос не будет засасывать жидкость из-за отсутствия разности атмосферного давления и во всасывающей камере;
  • давлением на выходе;
  • объемный КПД ηо — также его называют коэффициентом подачи) насоса nо – объемные потери (утечки насоса), происходящие из зазоров между частями насоса или уплотнения. Этот параметр не допускает наружных утечек (если они присутствуют, то необходимо провести инспекцию уплотнений). Утечки зависят от зазоров между частями, перепада давления в зазорах, вязкости жидкости. В технической документации вместо вакуумметрической высоты всасывания указывают давление на входе насоса – то разряжение, созданное во всасывающей камере. Отсюда возникают рекомендации о сокращении длины всасывающих трубопроводов при установке насосов: уменьшение длины приводит к уменьшению потерь энергии на всасывание. Поэтому рекомендуют монтировать насосы на гидробаке или целиком погружают в жидкость;
  • гидромеханический КПД η г.м. — потери из-за сил трения между слоями жидкости, жидкости о стенки трубопровода, движущихся деталей в самом насосе;
  • полный КПД η п — совокупность объемного и гидромеханического КПД. Зависимость полного КПД от нагрузки не линейная и имеет при определенном давлении оптимальное значение nп.опт
  • номинальная мощность
  • крутящий момент

Читать также: Периодичность заточки цепей бензопилы мчс

Зависимость КПД насоса от давления нагрузки

Принцип работы

Принцип работы

Шестеренный насос имеет следующий принцип работы который мы рассмотрим поэтапно:

  1. Забор жидкости происходит за счет выхода из зацепления шестерен в камере всасывания (1). Расходящиеся зубья расширяют объём камеры всасывания (1), в результате чего в камере образуется вакуум, который стремительно заполняется жидкостью через всасывающий канал. В следствии разности давлений в линии забора и подающей камеры (1).
  2. Шестерни переносят рабочую жидкость в пространстве промеж зубьев, из камеры (1) в (2);
  3. При вхождении зубьев шестеренного насоса в зацепление, происходит уменьшение объема камеры. В результате этого происходит выдавливание жидкости из камеры нагнетания.

Шестеренные насосы являются одним из наиболее распространенных видов роторных насосов. Их применяют в смазочных системах машин и механизмов, в гидроприводах, для перекачивания темных нефтепродуктов.

  Монтаж, установка ручной цепной тали

Шестеренные насосы выполняют с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наибольшее распространение на судах имеют насосы с шестернями внешнего зацепления.

Простейший насос такого типа (рис. 12, а), состоит из ведущей 1 и ведомой 3 шестерен, помещенных в корпус 2.

Профиль зубьев шестерен – эвольвентный. При вращении шестерен по направлению стрелок жидкость, заполняющая впадины зубьев, переносится из полости всасывания а в полость нагнетания б.

В полости всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, а в полости нагнетания – входят в зацепление.

а. Шестеренный насос с внешнего зацепления б. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления
Рисунок 12 – Насос шестеренный

На рис. 12, б показана схема насоса с внутренним зацеплением шестерен. Чтобы отделить нагнетательную полость от всасывающей, применен серповидный элемент 2, помещенный между внешней 1 и внутренней 3 шестернями. Для уплотнения между внешней шестерней и корпусом установлены уплотняющие элементы 4, находящиеся под действием пружин 5.

В случае перемены направления вращения шестерен при сохранении тех же подводов и отводов жидкости серповидный элемент следует переместить в положение, диаметрально противоположное изображенному на рис. 12, б.

Насосы такого типа имеют меньшие габаритные размеры и меньше изнашиваются, чем насосы с внешним зацеплением шестерен, однако они сложны в изготовлении.

Основным типом шестеренных насосов является насос, состоящий из пары прямозубых шестерен с внешним зацеплением и с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации.

Для увеличения подачи иногда применяют насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной приводной шестерни. Средняя шестерня трехшестеренного насоса (рис. 13) является приводной; при вращении ее в направлении, указанном стрелкой, жидкость будет засасываться из каналов 1 и 3 и нагнетаться через каналы 2 и 4.

Рисунок 13 – Трехшестеренный насос

Теоретическая подача такого насоса в два раза больше подачи насоса, состоящего из двух шестерен тех же размеров. Действительная подача насоса этого типа из-за увеличения утечек будет несколько меньше подачи насоса, выполненного по обычной схеме. Для повышения давления жидкости шестеренные насосы делают многоступенчатыми.

В судовой практике широкое применение получили насосы с косозубыми 1 (рис. 14, а) и особенно с шевронными 2 (рис. 14, б) шестернями.

а. С косозубыми шестернями б. С шевронными шестернями
Рисунок 14 – Схема шестеренного насоса

У этих насосов вход зубьев в зацепление и выход из зацепления происходят не сразу по всей ширине, как у насосов с прямозубыми шестернями, а постепенно, благодаря чему они менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, более износоустойчивы и работают плавно и бесшумно.

Существенным недостатком насосов с косозубыми шестернями является возникновение во время работы осевых усилий, прижимающих шестерни к торцам корпуса, что может вызвать их интенсивный износ. Этого недостатка не имеют насосы с шевронными шестернями.

Обычно шевронные шестерни составляют из двух косозубых шестерен, одна из которых имеет левую нарезку, другая – правую. Обе половины ведущей шестерни сидят на валу на общей шпонке.

Одна из половин ведомой шестерни сидит на валу на шпонке, а другая – свободно, вследствие чего она может самоустанавливаться при работе роторов относительно зубьев шестерни ведущего ротора.

Угол наклона зубьев в шевронных шестернях 20÷25°.

На шестеренные насосы имеется ГОСТ 19027–73. Он распространяется на насосы с подачей до 58 и давлением до 2,5 .

На рис. 15 показан масляный насос РЗ-7,5, имеющий подачу 5 , давление 0,5 и частоту вращения 1450 . Корпус 2, передняя крышка 1 и опорная стойка насоса, служащая одновременно и задней крышкой 3 корпуса, отлиты из чугуна. Ведущая и ведомая шестерни выполнены из стали и имеют спиральный зуб. Каждая шестерня откована со своим валом.

Опорами валов являются бронзовые втулки, запрессованные в крышки корпуса. Опоры (подшипники) и другие трущиеся детали насоса смазываются перекачиваемой жидкостью. Сальниковое уплотнение вала выполнено из трех резиновых манжет и промежуточного стального кольца, являющегося проставкой между манжетами. Насос снабжен предохранительно-перепускным клапаном.

  Как подключить два выключателя?

Рисунок 15 – Масляный насос РЗ-7,5

Шестеренный насос НШ, применяемый в гидроприводах (рис.

16), состоит из корпуса 7, крышки 1 и качающего узла, в который входят ведущая 6 и ведомая 2 шестерни, 4 втулки 5, 4 проволоки 9 и пластина 11.

Все уплотнения в насосе выполнены при помощи О-образных резиновых уплотнительных колец 3, 4, 10.

Рисунок 16 – Насос шестеренный НШ

Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава. На его боковых поверхностях имеются приливы с четырьмя резьбовыми отверстиями для крепления арматуры всасывающего и нагнетательного трубопроводов. В корпусе выполнены расточки под шестерни и втулки. Втулки, изготовленные из бронзы, служат опорами шестерен и уплотняют их торцовые поверхности.

Взаимное расположение втулок при сборке обеспечивается направляющими проволоками 9.

Для уменьшения внутренних протечек масла в насосе (через зазоры между торцовыми поверхностями шестерен и втулок) применено автоматическое регулирование зазоров по торцам шестерен, действующее следующим образом.

Масло из камеры нагнетания поступает по пазу в полость А над втулками и стремится поджать подвижные втулки 5 к торцам шестерен, ликвидируя зазор между торцами втулок и шестерен.

В то же время со стороны зубьев шестерен на втулки также давит масло, однако по несколько меньшей площади. Таким образом, результирующее усилие, прижимающее втулки к торцам шестерен, невелико и не ведет к повышенному износу.

Давление масла со стороны зубьев шестерен распределяется неравномерно. Во избежание перекосов втулок вследствие неравномерной нагрузки часть их торцовой площади изолирована от действия высокого давления резиновым уплотнением 10.

Вытекание масла из полости А под действием высокого давления предотвращается резиновыми уплотнительными кольцами 3. Масло, просочившееся по цапфам шестерен, поступает через отверстия в крышке и в ведомой шестерне в полости, соединенные с камерой всасывания.

Таким образом, все утечки масла попадают во всасывающую магистраль насоса. Приводной конец вала ведущей шестерни уплотнен резиновой самоподжимной манжетой. Предохранительный клапан установлен на трубопроводе.

Тип насоса и направление вращения его вала указаны на планке 8.

Общие положения по обслуживанию шестеренных насосов.

Перед пуском в ход насос следует тщательно осмотреть для проверки его исправности. Посторонние предметы (инструмент, обтирочный материал и т. п.) необходимо с насоса убрать. Все болтовые соединения и соединения трубопроводов должны быть затянуты, а контрольно-измерительные приборы – исправны.

Легкость вращения роторов проверяют проворачиванием насоса за муфту вручную. Если насос был осушен или пускается в работу впервые после монтажа, его нужно залить рабочей жидкостью. Необходимо полностью открыть клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, проверить положение трехходовых краников манометров, которые также должны быть полностью открыты.

Насос запускают только после проведения всех операций, связанных с подготовкой его к действию.

Убедившись по манометру и вакуумметру в том, что насос подает жидкость, следует установить с помощью клапанов нужный режим.

При отсутствии показаний контрольно-измерительных приборов необходимо остановить насос, проверить герметичность его всасывающей камеры и всасывающего трубопровода, залить насос и повторить пуск.

Во время работы насоса наблюдают за показаниями контрольно-измерительных приборов насоса и приводного двигателя. Режим работы насоса должен соответствовать его техническим данным. При нормальной работе насоса отсутствуют стуки и вибрации, а показания приборов стабильны, без рывков.

  1. При сборке насоса после ремонта необходимо учитывать следующее:
  2. — приводной вал насоса должен свободно проворачиваться от руки;
  3. — биение внешнего конца приводного вала насоса в собранном виде не должно превышать 0,05мм;
  4. — должна быть выдержана соосность валов привода и насоса, причем радиальное смещение не должно превышать 0,1 ÷ 0,2 мм и перекос осей не должен быть более 1°;
  5. — соединительная муфта не должна иметь дисбаланса.

Преимущества и недостатки шестерных насосов

Плюсы эксплуатации:

  • Самые простые по устройству, в результате чего самые дешевые объемные насосы;
  • Очень компактны;
  • Высокая надежность;
  • Минимальные требования к очистке рабочей жидкости;
  • Не нужна смазка, ее роль выполняет рабочая жидкость;

Минусы в работе:

  • Низкий КПД, в большинстве случаев его значение не больше 0,6-0,75, этот показатель является самым маленьким, относительно иных типов;
  • Пульсация рабочей жидкости в нагнетательной линии, в результате чего происходят скачки давления, что производит относительно высокий шум (до 90 дб). Это вызванно конструктивными особенностями зубчатого зацепления.
  • Высока нагрузка на опоры шестерен. Происходит из-за высокой разницы давлений в нагнетательной и всасывающих областях. Приводит к повышенной скорости износа опор, что уменьшает срок эксплуатации устройства.
  • Не рекомендуются к эксплуатации в гидросистемах с высоким давлением. В таких системах насосы подвергаются повышенному износу и быстро выходят из строя.

Недостатки

Однако у таких насосов существуют недостатки:

  • нерегулируемость рабочего объема;
  • неспособность работать при высоких давлениях; либо:
  • высокие требования к материалам изготовлений деталей износа.
  • высокая требовательность к качеству изготовлений шестерён и пластин, образующих корпус;
  • двукратные изменения направления движения жидкости в насосе снижает КПД.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Нефтяные центробежные насосы консольные НК и НКВ

Шестерёнчатые насосы широко применяются в сфере перекачивания высоковязких жидкостей с температурой до 250°, например, такие жидкости как пищевые масла, жиры, шоколадная масса, лаки, краски, нефтепродукты, бытовая химия и т. д.

Ссылка на основную публикацию
Для любых предложений по сайту: [email protected]