Устройство гидронасосов

Объемный гидропривод включает следующие гидромашины: насосы, насос-моторы и гидродвигатели, работа которых основана на попеременном заполнении рабочей камеры рабочей жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры.

Насосы преобразуют подводимую к ним механическую энергию от двигателя в энергию потока жидкости. Входному валу насоса сообщается вращательное движение. Их входным параметром является частота вращения вала, а выходным — подача жидкости. Жидкость перемещается в насосе за счет ее вытеснения из рабочих камер поршнями, шиберами (лопастями), зубьями шестерен и т.п. При этом рабочая камера представляет собой замкнутое пространство, которое при работе попеременно сообщается либо со всасывающей гидролинией, либо с напорной.

В гидродвигателях происходит обратное преобразование энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию на выходном звене (валу гидромотора), которое также совершает вращательное движение. По характеру движения выходного звена различают двигатели вращательного движения — моторы и двигатели поступательного движения - гидроцилиндры. Гидромоторы и насосы подразделяются по возможности регулирования (регулируемые и нерегулируемые), по возможности изменения направления вращения (реверсируемые и нереверсируемые), по конструкции рабочих камер (шестеренные, плунжерные, шиберные) и другим конструктивным признакам. Некоторые конструкции насосов (гидромоторов) могут выполнять функции гидромотора (насоса), они называются насос-моторами.

На погрузчиках применяют нерегулируемые насосы различных конструкций: шестеренные, шиберные, аксиально-поршневые. Регулируемые гидромоторы (насосы) выполняют с изменяемым объемом рабочих камер, нерегулируемые гидромоторы имеют постоянный объем рабочих камер.

Рис. Схема действия шестеренного насоса

Шестеренный насос состоит из пары сцепляющихся между собой шестерен, помещенных в плотно охватывающий их корпус, имеющий каналы со стороны входа в зацепление и выхода из него. Насосы с цилиндрическими шестернями внешнего зацепления наиболее просты и отличаются надежностью в эксплуатации, малыми габаритными размерами и массой, компактностью и другими положительными качествами. Максимальное давление в шестеренных насосах 16 ... 20 МПа, подача жидкости до 1000 л/мин, частота вращения до 4000 мин"¹, срок службы в среднем 5000 ч.

При вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах зубьев, переносится из камеры всасывания по периферии корпуса в камеру нагнетания и далее в напорную гидролинию. Это происходит за счет того, что при вращении шестерен зубья a₁ и a₂ вытесняют больше жидкости, чем может поместится в пространстве, освобождаемом находящимися в зацеплении зубьями b₁ и b₂. Разность объемов, описываемых этими двумя парами зубьев, составляет количество жидкости, которая вытесняется в нагнетательную полость. По мере приближения к нагнетательной камере давление жидкости повышается, как показано стрелками.

В гидросистемах применяют насосы НШ-32, НШ-46, НШ-67К и их модификации - НШ-32У и НШ-46У.

Рис. Шестеренный насос НШ:

1 – винт, 2, 3, 8 - кольца, 4 – манжета, 5 – крышка, 6 – втулка шестерни, 7 – пластина, 9 – шплинт, 10, 11 – шестерни, 12 – корпус, 13 – угольник

 

Насос типа НШ содержит размещенные в корпусе 12 ведущую 10 и ведомую 11 вал-шестерни и втулки 6. Корпус закрыт крышкой 5, привернутой винтами 1. Между корпусом 12 и крышкой 5 проложено уплотнительное кольцо 8. Ведущая шестерня выполнена заодно со шлицевым валом, который уплотняется манжетой 4, установленной в расточке крышки 5 с помощью опорного 3 и пружинного 2 колец. Передние втулки 6 размещаются в расточках крышки 5 и уплотнены резиновыми кольцами. Они могут перемещаться вдоль своих осей. Нагнетательная полость насоса соединена каналом с пространством между торцами втулок и крышкой. Под давлением жидкости передние втулки вместе с шестернями поджимаются к задним, которые, в свою очередь, прижимаются к корпусу 12, обеспечивая автоматическое уплотнение торцов втулок и шестерен.

В нагнетательной полости насоса около угольника 13 давление на торцы втулок во много раз больше, чем с противоположной стороны, же время давление на торцы крышек со стороны корпуса стремится прижать втулки к крышке 5. Это может вызвать перекос втулок в сторону всасывающей полости, односторонний износ их и повышенные утечки масла. Чтобы уменьшить неравномерность нагружения втулок, часть площади торцов втулок закрывают разгрузочной пластиной 7, уплотняемой по контуру резиновым кольцом. Это кольцо плотно зажимается между торцами корпуса и крышки и в результате создается относительное равенство действующих на втулки сил.

Втулки по мере работы насоса изнашиваются и расстояние между торцами и крышкой увеличивается. При этом кольцо разгрузочной пластины 7 расширяется, поддерживая необходимое уплотнение между крышкой и втулками. От натяга этого кольца зависит надежная и длительная работа насоса.

Между сопряженными втулками при сборке оставляют зазор 0,1 ...0,15мм.

Исправная работа и долговечность насосов обеспечивается соблюдением правил их технической эксплуатации.

Для насосов опасна кавитация - местное выделение из жидкости газов и паров (вскипание жидкости). В зоне разряжения образуются парогазовые пузырьки, которые перемещаются в зону сжатия и там разрушаются, вызывая высокочастотные местные гидравлические удары. Гидроудары вызывают механические повреждения в насосе (повреждение поверхностей шестерен) и приводят к преждевременному изнашиванию насоса. При кавитации имеет место повышенный шум и вибрация насоса. Кавитацию вызывают следующие причины:

негерметичность всасывающего трубопровода и повреждение сальника насоса, что приводит к попаданию воздуха в зону всасывания;высокая вязкость жидкости и высокая ее скорость во всасывающем трубопроводе, что создает высокое разряжение и приводит к образованию парогазовых пузырьков в зоне разряжения; засорение воздушного и приемного фильтров гидробака, недостаточный уровень жидкости и ее вспенивание, что также создает дополнительное разряжение во всасывающем трубопроводе.

Для предотвращения кавитации необходимо:

следить за герметичностью трубопроводов и за чистотой приемного и воздушного фильтров, своевременно доливать жидкость до требуемого уровня;

заправлять систему жидкостью, рекомендованной для данного насоса и для работы в заданном температурном интервале;

в холодное время года нельзя сразу включать насос на максимальные обороты и под полную рабочую нагрузку, необходимо дать насосу поработать на холостом ходу при средней частоте вращения для того, чтобы прогреть рабочую жидкость (уменьшить ее вязкость).

Работа насоса во многом зависит от вязкости применяемой рабочей жидкости. Выделяют три режима работы, зависящие от вязкости жидкости. Режим скольжения характеризуется значительными объемными потерями за счет внутренних перетечек и наружных утечек жидкости, которые с увеличением вязкости уменьшаются. В этом режиме резко уменьшается объемный КПД насоса, например у насоса НШ-32 при вязкости жидкости 10 сСт он составляет 0,74 . .. 0,8, у насоса НПА при той же вязкости — 0,84 ...0,95. Режим устойчивой работы насоса характеризуется стабильностью объемного КПД в определенном диапазоне вязкости, ограничиваемом верхним пределом вязкости, при котором рабочие камеры насоса заполняются полностью. Режим срыва подачи — нарушение работы наноса из-за недостаточного заполнения рабочих камер.