Принцип работы насоса с внутренним зацеплением в основном такой же, как и у предыдущего, — это перенос жидкости в полостях шестерен из области всасывания в область нагнетания, но в этом насосе шестерни не задействованы.
Шестеренные насосы
Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» Шестеренчатый насос — это объемный шестеренчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, которые обеспечивают геометрическое замыкание рабочего пространства.
В шестеренчатом насосе (или шестернях) жидкость перекачивается в камеры переменного объема, образованные профилем шестерен.
Характерные признаки шестеренных насосов
Во всех шестеренчатых 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 характеристик встречаются и в других гидравлических объемных машинах, что неудивительно, ведь объемные насосы — это объемные насосы.
Классификация шестеренных насосов
Существует множество типов шестеренных насосов, и они отличаются друг от друга по многим параметрам:
- по характеру зацепления
- с внутренним зацеплением
- с наружным (внешним) зацеплением
- с прямыми зубьями — прямозубые
- с шевронными зубьями
- с винтовыми зубьями
- правого вращения
- левого вращения
- реверсивные
- двухроторные
- многороторные
- одноступенчатые
- многоступенчаты
- регулируемые
- нерегулируемые
- разгруженные
- неразгруженные
- с автоматической регулировкой торцевых зазоров
Представленная классификация является условной и может не охватывать некоторые менее распространенные или перспективные конструкции.
Анализ насоса не должен ограничиваться одной классификацией, поскольку производительность насоса зависит от многих факторов.
Насосы с внутренним зацеплением гораздо менее шумные и пульсирующие, но гораздо более дорогие в производстве и используются в стационарных машинах, таких как прессы и станки. Подробнее о конструкции и характеристиках этих гидравлических машин вы можете прочитать в статье Шестеренные насосы внутреннего зацепления.
Одноступенчатые насосы с вешним зацеплением
Насосы этого типа широко используются в машиностроении, особенно в гидравлических приводах мобильных машин.
Причины этого кроются в конструктивных особенностях шестеренных насосов этого 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
Каждый внешний шестеренчатый насос содержит:
- ведущий вал-шестерня
- ведомый вал-шестерня
- корпус
- крышки
- подшипники
- крепежные элементы
Принцип работы шестеренного насоса
Теперь рассмотрим принцип работы внешнего шестеренчатого насоса. Схематическое изображение этого насоса показано на рисунке.
В корпусе 1 находятся подвижные и неподвижные шестерни, вращением которых воздух, заполняющий объем между зубьями, передается из всасывающей камеры 8 в нагнетательную трубу 3. Это создает отрицательное давление в камере всасывания. За счет разницы давлений масло из резервуара В поднимается по всасывающему каналу 7 и заполняет полости между зубьями во всасывающей полости.
При вращении шестерен масло направляется в выпускную полость и вытесняется в выпускные трубы при включении шестерен.
Важно знать, что жидкость дозируется в направлении, указанном стрелками, а не в точке зацепления.
Устройство и работа шестеренчатого насоса показаны в следующем видеоролике.
Шестеренный насос виды
Существует два основных типа шестеренных насосов:
- 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.
- 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.
Устройство
Шестеренчатый насос устроен следующим образом Он состоит из двух шестерен и корпуса, в котором они закреплены. Одна из шестерен приводится в движение внешним механическим механизмом. Второе обусловлено взаимодействием с первым. При вращении они перемещают жидкость между зубцами из камеры всасывания (1) в камеру нагнетания (2).
Принцип работы
Принцип работы шестеренчатого насоса заключается в следующем, который мы рассмотрим шаг за шагом:
- 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).
- Шестерни переносят рабочую жидкость в пространстве промеж зубьев, из камеры (1) в (2);
- При вхождении зубьев шестеренного насоса в зацепление, происходит уменьшение объема камеры. В результате этого происходит выдавливание жидкости из камеры нагнетания.
Классификация насосов
Следует отметить, что это различие является произвольным и зависит от того, обладает ли насос какими-либо из следующих характеристик. Насосы различают по: 1. муфте (может быть внутренней или внешней); 2. механизму (имеет винтовые, квадратные, прямые зубья); 3. типу вращения (правое, перевернутое или левое); 4. количеству роторов муфты (два или более роторов); 5. количеству ступеней (одноступенчатые или многоступенчатые); 6. наличию регулировки (регулируемая или нерегулируемая)- 7. подаче давления (без нагрузки, с нагрузкой или с автоматической регулировкой торцевого зазора).
Невозможно классифицировать насос на основе одного признака. Необходимо учитывать все имеющиеся возможности.
Насосы с внутренним зацеплением
Особенностью этих насосов является наличие двух шестерен, одна внутри другой. Особенностью этого типа насоса является его компактная форма. Если говорить о расположении шестерен и их зубьев, то внешняя шестерня имеет внутренние зубья, а внутренняя, напротив, внешние. В момент, когда две шестерни начинают вращаться, в камере всасывания создается вакуум. Здесь рабочая жидкость поступает в свободную полость между зубами, а затем в саму эвакуационную полость. Такой насос должен быть оснащен обратным клапаном, чтобы предотвратить разрушение насоса из-за повышенного давления при выходе жидкости в нагнетательную линию. Среда образует здесь замкнутый контур. Как только давление в нагнетательном трубопроводе увеличивается, жидкость движется к клапану. Клапан находится под давлением жидкости, которая немедленно возвращается в зону выхода (зону всасывания).
Такие насосы менее распространены, поскольку требуют более точных размеров насосного агрегата. Однако они являются самыми компактными, поскольку одна шестерня находится на второй передаче.
Насосы с внешним зацеплением
Эти устройства являются наиболее распространенными. Зубчатые колеса установлены не друг в друге, а напротив друг друга и равномерно вращаются в строго противоположных направлениях. Электродвигатель приводит в движение вал с ведущим колесом. Он начинает вращаться. Колесо холостого хода начинает вращаться.
Расстояние между зубчатыми колесами в рабочей камере минимально, и пока зубчатое колесо вращается, в зоне всасывания создается вакуум. В месте зацепления шестерен возникают заклинившие блоки. Это приводит к высокому объемному сопротивлению из-за низкой сжимаемости рабочей жидкости. Это одна из самых актуальных проблем, которую производители насосов пытаются решить уже много лет.
Героторные насосы
Это тип внутреннего шестеренного насоса, но в отличие от стандартной конструкции, он не имеет. Отличие от классического шестеренного насоса с внутренним зацеплением заключается в отсутствии серповидного сепаратора всасывания/нагнетания, который имеет специальный профиль.
Форма профиля такова, что в зоне установки серповидного сепаратора зубчатые колеса находятся в постоянном контакте. В остальном принцип работы этого насоса не отличается от принципа работы обычного насоса (с внутренними шестернями).
Насосы обычно используются для низких давлений (до 150 бар) и подают до 120 л/мин. И это при скорости вращения до 1500 об/мин.
Преимущества — простота и низкий уровень шума, а недостатки — опять же, эффективность и относительно высокая стоимость.
Роторно-винтовые насосы
Винтовые насосы также можно считать разновидностью шестеренчатых насосов. Их рабочие органы можно представить в виде косозубых шестеренок с числом зубьев, равным числу шестеренок винта. Основным преимуществом этих насосов является превосходная равномерность потока и, как следствие, низкий уровень шума. Еще одной важной эксплуатационной особенностью является способность перекачивать жидкости с твердыми частицами при давлении до 200 бар и скорости до 1500 об/мин.
Конструкция этих насосов сложна, поэтому они не нашли широкого применения в довольно специфических гидравлических системах. Существуют двух- и трехвинтовые насосы.
Как уже упоминалось выше, основными преимуществами винтовых насосов являются низкий уровень шума и равномерность потока (отсутствие значительных пульсаций). Недостатком является то, что они дороги и имеют низкую эффективность.
