входов насос, используя энергию скоростного напора жидкости, выхо­ дящей из сопла (см. стр. 46 и рис. 13). Сливная магистраль 1 систе-

Рис. 94. Устройства для улучшения заполнения насосов жидкостью

мы соединена с эжекторным устройством 2, с помощью которого во всасывающий канал насоса поступает некоторое дополнительное коли­ чество жидкости через канал Д. соединенный с баком.

КОМПРЕССИЯ ЖИДКОСТИ ВО ВПАДИНАХ ШЕСТЕРЕН

При известных условиях часть жидкости может быть заперта (за­ щемлена) во впадинах между зубьями, в результате чего в этих впади­ нах возникает высокое давление (компрессия) жидкости, которое вы­ зовет дополнительную нагрузку подшипников и приведет к нагреванию жидкости.

Компрессия жидкости во впадинах может возникнуть при плот­ ном замыкании одной или нескольких впадин зацепляющимися зубья­ ми. В частности, если зуб, входящий во впадину при повороте шесте­ рен, плотно контактирует с сопрягаемыми поверхностями впадины по двум точкам e n d , произойдет запирание (блокирование) в ней неко­ торого объема жидкости (на рис. 95, а отмечено точечной штрихов­ кой). Поскольку блокированный объем при повороте шестерен умень­ шается, во впадине могут развиться при известной плотности кон­ такта в точке с и герметичности соединения по торцам шестерен боль­ шие давления.

Из схемы, представленной на рис. 95, а, видно, что замкнутый объем достигает наименьшего значения при положении зуба, симмет­ ричном относительно межцентровой линии.

Очевидно, если, уменьшив толщину зуба, устранить контакт в точ­ ке с, обеспечив зазор 5 по нормали к профилю (рис. 95,6), блокирова­ ния жидкости в этой впадине не будет.

Однако при большом значении коэффициента перекрытия (е>1) и плотном контакте второй пары зацепляющихся зубьев компрессия будет наблюдаться (в меньшей степени) и в последнем случае. Из рис. 95, в видно, что при плотном контакте двух пар сцепляющихся зубьев в точках е й f образуется замкнутая полость (отмечена точеч­ ной штриховкой), состоящая из двух соединенных зазором 5 впадин зацепляющихся зубьев ведущей и ведомой шестерен. Нижняя часть этой полости при повороте шестерен в направлении, указанном стрел­ кой, будет уменьшаться, а верхняя — увеличиваться. Очевидно, что при равном изменении объемов этих камер при повороте шестерен (если бы общий объем замкнутой полости не изменялся) компрессия жидко­ сти отсутствует. В действительности же объем замкнутой полости из­ меняется, достигая минимального значения в положении, когда геомет­

167

но применяют специальные разгрузочные (канализационные) канавки k, выполненные в боковых (торцовых) крышках корпуса насоса (см. так­ же рис. 89).

Рис. 95. Схемы, иллюстрирующие запирание жидкости во впадинах шестерен

Канавки рекомендуется располагать так, чтобы отсеченное межзу­ бовое пространство соединялось с зоной нагнетания лишь на время уменьшения своего объема, а в последующий период, когда объем уве­ личивается, связывалось с зоной всасывания для предотвращения кави­ тации. Расстояние между канавками должно быть таким, чтобы они не могли быть соединены между собой впадиной зубьев. Это практически будет обеспечено, если величина перемычки b между канавками k рав­ на величине шага зацепления.

Рис. 96. Схемы разгрузки (канализации) шестеренного насоса от защеМ' ленной жидкости

При расчете сечения канализационных канавок, предназначенных одновременно и для подвода жидкости в межзубовое пространство из камеры всасывания, скорость течения жидкости следует принимать не более 4—5 м/сек. Ширина канавки обычно равна 1,5ч-2т; длина 1,2т; глубина 0,5т, где т — модуль зацепления.

Для устранения компрессии применяют также отвод запертой жид­ кости через радиальные сверления во впадинах и осевые каналы вала (рис. 96, а).

168

Разгрузку вала от действия одностороннего радиального давления жидкости, возникающего вследствие запирания жидкости во впадинах зацепляющихся зубьев, можно также осуществить без канализационных канавок. Одна из схем подобного разгруженного шестеренного гидро­ мотора показана на рис. 96, б. Разгрузку выполняют путем непересекающихся между собой радиальных сверлений в шестернях, которые обес­ печивают равенство давлений в диаметрально противоположных впади­ нах шестерен.

НАСОСЫ С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛ И РО ВАН И ЕМ ВЕЛ И ЧИ НЫ ТОРЦОВЫ Х ЗАЗОРОВ

В современных шестеренных насосах, предназначенных для работы при высоких давлениях (более 100 кГ/см2), применяют устройства для автоматического уплотнения шестерен по их торцам (рис. 97). До этой цели служат две подвижные плавающие втулки 3 и 7, которые давле­ нием жидкости прижимаются к торцовым поверхностям шестерен 6 и 4. При работе насоса с нулевым давлением втулки поджимаются к ше-

7 6

Рис. 97. Схема насоса с плавающими торцовыми втулками и подшипниками скольжения

стерням пружинами 1. Втулки посажены в колодцы корпуса с мини­ мальным радиальным зазором.

Насосы с подобными устройствами отличаются большим сроком службы и имеют высокий объемный к. п.д., величина которого для на­ сосов средней мощности (Q = 60 л\мин и р = 120-f-150 кГ/см2) достигает 0,94—0,96; механический к. п.д. подобного насоса равен 85%. В отдель­ ных случаях эти насосы удовлетворительно работают при давлениях 200 кГ/см2 и выше. Некоторые иностранные фирмы выпускают подоб­ ные шестеренные насосы, рассчитанные на максимальное давление

р = 280 кГ/см2.

Утечки жидкости отводятся по каналу 5 во всасывающую полость насоса; клапан 2 создает незначительное противодавление и тем самым препятствует проникновению в насос воздуха.

Плавающие втулки обычно изготовляют из оловянистосвинцовистой бронзы БрОС 10-20, шестерни — из азотируемой стали, закаленной после азотирования до HRC 62—64. В шестеренных насосах последних моделей некоторых иностранных фирм втулки выполнены из антифрик­

169

ционного алюминиевого сплава, что снижает вес насоса примерно на 20%.

Плавающие втулки 3 и 7 должны быть рассчитаны так, чтобы они поджимались к торцам шестерен с усилием, обеспечивающим надежное уплотнение; однако это усилие не должно быть излишне высоким, так как это увеличивает трение и понижает механический к. п.д. насоса.

где Dr и d —диаметры буртика (или диаметр головок шестерни) и внеш­

Усилию Р противодействует усилие давления жидкости на плаваю­ щую втулку в зазоре со стороны шестерни, величину которого рассчи­ тывают на основании экспериментальных данных. Отношение условной площади /2, на которую действует жидкость в направлении отжима втулки, к площади /ь на которую действует давление в направлении при­ жима, должно быть не менее

Усилие РПр должно обеспечивать начальный контакт (прижим) плавающих втулок с шестернями при нулевом давлении. Это усилие вы­

одновременно служат подшипни­ ками скольжения для цапф шесте­ рен. Однако при высоких давле­ ниях жидкости подшипники по­ добных насосов быстро изнаши­ ваются по сравнению с другими деталями насоса. Поэтому в не­ которых конструкциях насосов этого типа применяют игольчатые подшипники (рис. 98); плаваю­ щие втулки в этих насосах пред­ назначены лишь для герметиза­

торцового зазора, примыкающих к камерам нагнетания и всасы­ вания, будет различным, то при­ мененное в рассмотренной схеме

170

симметричное поджатие плавающих втулок к шестерням вызовет несим­ метричную их удельную нагрузку и может привести к перекосу плаваю­ щих втулок. Для обеспечения более равномерного износа шестерен и плавающих втулок применяют дифференциальный поджим их к шестер­

ик# Б

Фиг. 99. Ш естеренный насос с дифференциальным подж им ом плавающ их втулок

ням в соответствии с характером фактического распределения давления в торцовом зазоре. Для этого втулки часто выполняют так, что равно­ действующая давления жидкости, прижимающая их к торцам шестерен, смещена относительно оси в сторону рабочей камеры насоса, благо­ даря чему уменьшается неравномерность прижима втулок к торцам

шестерен.

Распространенный способ дифференциального поджима втулок по­ казан в насосе, конструкция которого изображена на рис. 99. Плаваю-

Рис. 100. Схемы дифференциального подж им а плавающ их втулок ш естеренного насоса с помощью поршней

щие втулки 2 поджимаются к шестерням 3 и 1 рабочим давлением жидкости. Часть площади 4 торцовой поверхности втулок 2, на которую действует жидкость, изолирована от рабочего давления с помощью рези­

171