2 Типы насосов

Насосы шестиренчатого типа

Из всех роторных насосов шестеренные (зубчатые) имеют наиболее простую конструкцию. Они выполняются с шестернями внешнего или внутреннего зацепления. Наибольшее распространение получили насосы с шестернями внешнего зацепления. Насос состоит из пары одинаковых шестерен  — ведущей и ведомой, находящихся в зацеплении и помещенных в корпусе насоса (статоре) с малыми торцовыми и радиальными зазорами. Ведущая шестерня приводится во вращение двигателем. При вращении шестерен в направлении, указанном на рисунке стрелками, жидкость, заполняющая впадины между зубьями, перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Так как крышка корпуса насоса достаточно плотно прилегает к торцам шестерен, то жидкость выжимается из впадин, когда зубья входят в зацепление на противоположной нагнетательной стороне насоса. Вследствие разности давлений на всасываемой и на нагнетательной сторонах  шестерни подвергаются воздействию радиальных сил, что может привести к заклиниванию ротора. Чтобы предотвратить чрезмерное увеличение давления в области нагнетания и образование вакуума на противоположной стороне при отходе зуба из впадин, в корпусе насосов выполняют разгрузочные каналы для выравнивания давления. Для этих же целей могут служить каналы и в роторных шестернях, полученные сверлением отверстий во впадинах зубьев. В насосах высокого давления (свыше 10 МПа) торцовые зазоры уплотнены специальными «плавающими» втулками, которые прижимаются к шестерням при повышенном давлении. Для повышения давления жидкости применяют многоступенчатые шестеренные насосы, в которых подача каждой последующей ступени меньше подачи предыдущей. Они развивают давление до 20 МПа. В гидравлических системах тракторов и сельскохозяйствен­ных машин наибольшее распространение получили роторные шестеренные насосы и гидромоторы с внешним зацеплением. Шестеренные гидромашины просты по конструкции и имеют постоянный расход. На рисунке 2.1, а показана конструктивная схема шестерен­ного насоса с наружным зацеплением. В корпусе 2 размещены ведомая / и ведущая 3 шестерни, имеются всасывающая А и нагнетательная Б полости. Рабочая камера образуется ротором (ведущей шестерней 3 с валом 4 и ведомой шестерней) и ста­тором (корпусом 2 с боковыми крышками).

Шестерни установлены в корпусе с высокой точностью при их вращении у входа I за счет вакуума впадины наполняются рабочей жидкостью.

б

а - с наружным зацеплением: 1- ведомая шестерня; 2 - корпус; 3 - ведущая шестерня; 4 - вал; А и Б - всасывающая и нагнета­тельная полости; б-с внутренним зацепле­нием: 1 - внутренняя шестерня; 2 - подвиж­ная шестерня; 3 - разделитель; 4 - вал; 5 - корпус; А к Б - всасывающая и нагнета­тельная полости.

Рис. 2.1- Схема шестеренных насосов

При вращении шестерни жидкость перемещается вместе с зубьями, у выхода зубья входят в зацепление и выталкивают жидкость в нагнетательную магистраль. Насос подает жидкость под высоким давлением (до 20...50 МПа), поэтому для исключения потерь рас­хода применяют специальные уплотнения — втулки, установлен­ные на оси шестерен. В зависимости от номинального рабочего давления и объема все шестеренные насосы разделены на четыре группы.

В шестеренных насосах с внутренним зацеплением в корпу­се 5, (рис. 2.2) установлена подвижная шестерня 2 с внутрен­ними зубьями, а на валу 4, закреплена шестерня меньшего диаметра с наружными зубьями. Внутренняя шестерня 1, сме­щена относительно оси симметрии и входит в зацепление с зубьями шестерни 2. В пространстве между выступами зубьев наруж­ной и внутренней шестерен нахо­дится разделитель 3. Рабочая ка­мера образуется пространством между зубьями наружной и внут­ренней шестерен, разделителем 3 и боковыми крышками.

В процессе работы обе шес­терни вращаются в одном нап­равлении, жидкость из всасываю­щей полости А заполняет прост­ранство между зубьями и закры­вается корпусом и разделителем при дальнейшем вращении шесте­рен, транспортируется к нагнета­тельной полости Б. В точке сцепления зубьев шестерен жид­кость выдавливается и поступает под давлением к исполнительным рабочим элементам. При выходе шестерен из зацепления создается вакуум и происходит всасывание жидкости.

При подводе рабочей жидкости под высоким давлением эти гидромашины способны работать в режиме гидромотора.

Рис. 2.2- Шестерёнчатый насос

В месте, где зубья шестерён начинают входить в контакт, пространство между зубьями начинает уменьшаться, из-за чего возникает зона повышенного давления, поэтому в этом месте располагается выходное отверстие, соединенное с напорной магистралью насоса.

1- корпус; 2- крышка; 3- торцевой уплотнитель; 4- подшипник; 5- уплотнения; 6, 10 – манжета; 7- кольцо; 8- Подшипниковый блок; 9- распорное кольцо; 11- запорное кольцо; 12 – ведущая шестерня; 13- Ведомая шестерня.

Рис. 2.3- Шестиренчатый насос НШ-67

Однако, несмотря на простоту конструкции, шестеренные гидромоторы не находят широкого применения, так как могут работать только при номинальной частоте вращения и имеют низкий КПД.

Выпускаемые промышленностью шестеренные гидромашины, гидромоторы (МНШ) и насосы (НШ) с рабочим объемом 6... 250 см3/об рассчитаны на рабочее' давление 14...17,5 МПа с ресурсом 6000 мото-час (ха&ЫвЛ^*1

В сельскохозяйственных машинах устанавливаются гидрома­шины

четвертого исполнения с рабочим давлением 20...25 МПа,:, увеличенным ресурсом до 8000...10000 моточас, которые обеспе­чивают работоспособность на всесезонных рабочих жидкостях. Насос состоит из корпуса 1 (рис. 2.3), крышки 2, ведущей 12 и ведомой шестерени 13, с опорными цапфами.

Герметизация зоны высокого давления осуществляется торцевыми уплотнени­ями 3, а со стороны вершин зубьев уплотнением 5. Подшипни­ковый блок 8, состоящий из подшипников 4, служит зоной за­мыкания высокого давления. Вокруг выходного отверстия насо­са расположена компенсационная камера, уплотненная элас­тичной манжетой 6. Между крышкой и корпусом установлено уплотнительное кольцо 7. На ведущем валу насоса имеются распорное 9 и запорное кольца, а также манжета 10.

Жид­кость из зоны высокого давления по сверлениям и проточкам поступает в зону низкого давления, омывая цапфы, тем самым охлаждая и смазывая их поверхности. Корпусные детали насо­сов изготавливают из алюминиевых сплавов, шестерни выпол­няются из стали 20Х (18ХГТ, 12ХНЗА и др.) с цементацией на глубину 0,5...0,9 мм и закалкой до твердости HRC 56-62, подшипниковый блок из сплава АМКО 8-1-3.

Насос трохоидного типа

Принцип работы насоса трохоидного типа точно такой же, как и у шестерёнчатого, но только вместо зубьев внутренний и внешний роторы имеют кулачки специального профиля (рис.2.4). Кулачки спрофилированы таким образом, что отпадает необходимость в установке делителя, без которого не могут работать шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением зубчатых колес.

Внутренний ротор, являющаяся ведущим элементом, с помощью кулачков вращает внешний ротор. Насосная камера формируется между кулачками и впадинами роторов. При вращении кулачки выходят из впадин, и камера увеличивается, создавая при этом зону разряжения. В дальнейшем кулачки внешнего и внутреннего роторов вновь входят в контакт, постепенно уменьшая объём камеры. В результате чего жидкость вытесняется в напорную магистраль (рис. 2.4).

Рис. 2.4 - Насоса трохоидного типа