Шестеренные гидромашины
В машиностроении широко применяют шестеренные насосы (в гидроприводах мобильных и технологических машин в качестве нерегулируемых насосов в системах питания гидродвигателей небольшой мощности с дроссельным управлением, в смазочных системах и системах управления). Шестеренные насосы конструктивно просты, компактны, надежны в работе, не требовательны в обслуживании, просты в реверсировании, имеют сравнительно высокий КПД, малую массу и небольшую стоимость.
Шестеренной называют роторную гидромашину с рабочими камерами, образованными рабочими поверхностями зубчатых колес, корпуса и боковых крышек. Шестеренный насос является одним из старейших представителей роторных гидромашин. Конструктивная особенность – наличие только вращательного движения деталей рабочего органа. Шестеренные машины используются как в качестве насосов, так и гидромоторов.
Классификация шестеренных машин.
1) По типу зацепления выполняются: с внешним зацеплением; с внутренним зацеплением. Достоинство первых – в возможности работы при высоких нагрузках (30 МПа); достоинством вторых является высокая компактность.
2) По расположению зубьев относительно венца шестерни выполняются прямозубыми, косозубыми и шевронными.
3) По конструктивному признаку шестеренные ГМ могут быть: одноступенчатыми; многоступенчатыми; многошестеренными.
Рассмотрим наиболее распространенные типы шестеренных гидромашин.
Шестеренные насосы с шестернями внешнего зацепления.
Рисунок 4.25 – Схема шестеренного насоса с внешним зацеплением
Шестеренная гидромашина наиболее распространенного типа – с наружным зацеплением (рисунок 4.25) – представляет собой пару одинаковых шестерен 1 и 2, находящихся в зацеплении и помещенных в камеру с малым зазором относительно ее стенок. Камеру образуют корпус 3 и боковые диски 4 и 5. По обе стороны области зацепления в корпусе имеются полости А и Б, соединенные с трубопроводами высокого р2 и низкого р1 давлений.
Принцип работы. Ведущая шестерня 1 приводит во вращательное движение ведомую шестерню 2. При вращении шестерен в противоположные стороны в камере всасывания А зубья выходят из зацепления – образуется разрежение (вакуум). За счет созданного разрежения из бака в камеру всасывания поступает рабочая жидкость и заполняет впадины между шестернями 1 и 2. Затем жидкость переносится по внутренней поверхности корпуса 3 в зону нагнетания Б, где зубья шестерен входят в зацепление и выталкивают из впадин жидкость в напорный трубопровод. Одновременно происходит герметизация камер нагнетания и всасывания.
Шестеренные насосы с внешним зацеплением, просты по конструкции и отличаются надежностью, малыми габаритами и массой. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 15…20 МПа и, иногда достигает, 32 МПа. Срок службы до 5000 ч в рабочем режиме. Частота вращения обычно равна 2500-4000 об/мин, существуют насосы с частотой до 18000 об/мин (на подшипниках скольжения). В шестеренных гидромашинах отсутствует действие на конструкцию инерционных сил движущихся деталей. Они допускают относительно высокие частоты вращения, а также кратковременные перегрузки по давлению, величину и длительность которых определяют в основном размеры подшипников.
Объемный КПД шестеренных насосов современных образцов при номинальных режимах работы 0,91 – 0,96 и общий КПД 0,87 –0,9.