Не использования шестеренчатых насосов в

Шестеренчатый насос. Принцип работы и частые проблемы

Шестеренчатый гидронасос (в простонародье «шестеренник») – настоящее сердце гидравлической системы. Чем он лучше аксиально-поршневого «собрата» и почему иногда выходит из строя? Ответы в нашем материале!

Шестеренчатые насосы весьма просты в конструктивном плане. Они состоят из крышки с приводным валом, опорных втулок валов, сальника, уплотнительных пластин («восьмерок») и двух прямозубых шестерней.

Шестерни являются главными деталями. Они находятся в постоянной сцепке друг с другом. Во время работы насоса, в зоне выхода шестерней из зацепа образуется разреженное пространство. Благодаря этому рабочая жидкость поступает из гидробака в полость всасывания. После она описывает круг и оказывается в полости нагнетания, из которой попадает в гидросистему.

Простота конструкции делает шестеренные насосы более дешевыми и надежными по сравнению с аксиально-поршневыми. Они не так требовательны к качеству масла и всегда создают ровный, непульсирующий поток рабочей жидкости под нужным давлением.

Однако некоторые ругают «шестеренники» за то, что они часто ломаются или «не вытягивают» гидроцилиндр при большой загрузке полуприцепа. Но, как показывает практика, насос повинен в этой ситуации меньше всего.

«Порочный круг» в гидросистеме

Поломка почти всегда происходит из-за принудительного повышения давления в гидравлической системе. Так поступают, если гидроцилиндр стопорится, не в силах поднять сильно нагруженный полуприцеп.

На большинстве тягачей выходной шланг, ведущий от «шестеренника» к гидрораспределителю, имеет относительно низкую пропускную способность – примерно 100 литров в минуту. Этого вполне хватает для нормальной работы гидравлики при адекватной загрузке. Но в случае перегруза гидроцилиндр часто не может вытянуть все секции.

Тогда водитель не находит ничего лучше, как повысить обороты двигателя и «разогнать» насос. В этом случае шланг не успевает пропускать возросший объем рабочей жидкости. Распределитель заполняется, срабатывает предохранитель. В результате масло уходит не в гидроцилиндр, а в баки, и создается «порочный круг».

Усилия опять не хватает, поэтому водитель еще сильней раскручивает мотор. Из-за этого в точке выхода масла из насоса создается колоссальное давление. Оно воздействует на шестеренки, буквально вдавливая их в стенки рабочей камеры. Создается трение и насос приходит в негодность.

Не допускайте подобной ситуации! «Шестеренники» – достаточно тихоходные агрегаты, поэтому превышать давление в гидросистеме можно лишь имея достаточно широкий патрубок, ведущий к распределителю. Да и не виноват насос в том, что полуприцеп не может откинуться до конца. Если есть перегрузка, справиться с весом не может именно гидроцилиндр.

Недостаток сил

Гидроцилиндр самосвального полуприцепа имеет телескопическое строение. Чем ближе секция к сердцевине, тем меньшую площадь она имеет. При использовании стандартной гидравлики на 190 бар, каждому квадратному сантиметру рабочей поверхности цилиндра передается равное давление. Таким образом, внешняя секция цилиндра имеет грузоподъемность около 172 тонн, а четвертая по счету – лишь 72 тонны.

Это нормально в обычных условиях, например, в случае перевозки щебня. При подъёме п/прицепа часть груза высыпается, и вес уменьшается. В результате задача для последующих секций значительно облегчается. Но когда нужно выгрузить, например, мокрый песок, этого не происходит. Механизм стопорится, чаще всего на третей секции. И если мы в этот момент увеличим давление в гидросистеме, то либо сломаем насос, либо порвем стопорные кольца внутри цилиндра.

Чтобы этого избежать, не повышайте давление до той отметки, когда срабатывает колпачок-предохранитель в гидрораспределителе. Ну а наилучшим решением будет просто не перегружаться сверх нормы. Ведь даже самая надежная техника обязательно сломается при неправильной эксплуатации.

Источник

Причины отказов шестерённых насосов

Наиболее распространённые причины выхода из строя шестерённых насосов.

Шестерённый насос является объёмной гидромашиной, предназначенной для преобразования механической энергии в энергию потока жидкости. Конструкция данного вида насосов довольно проста: два зубчатых вала с одинаковым количеством зубьев находятся в постоянном зацеплении, ведущий вал приводит в движение зубчатую пару, находясь при этом на одной оси с источником крутящего момента, зубчатая пара принудительно начинает перекачку жидкости, создавая при этом разряжение в камере всасывания, что позволяет заполниться жидкостью впадинам зубчатых колес, перемещая при этом жидкость в зону нагнетания.

Рис. 1. Схематичное движение потока жидкости в насосе.

Для уменьшения утечек в рабочих полостях насоса и сохранения объёмного КПД в приемлемом диапазоне, производители стремятся обеспечить минимальный зазор между зубьями и стенкой рабочих камер, а также между торцевой частью зубьев и прилегающим к ним поверхностям камеры насоса. Среди производителей получил распространение способ уплотнения торцевой части зубьев и корпуса насоса с помощью упорных пластин. Упорные пластины имеют упругие уплотнения, поджимаемые создаваемым давлением жидкости в рабочих камерах. Таким образом торцы зубьев имеют упруго поджимаемый зазор, что обеспечивает меньшую выработку трущейся пары «торец зубчатого колеса – упорная пластина».

Рис. 2. Схема поджимания упорных пластин давлением гидравлической жидкости.

Шестерённая машина менее чувствительна к загрязнению гидравлической жидкости по сравнению с аксиально-поршневой, что делает её более неприхотливой в эксплуатации. Но она всё же чувствительна к выработке, образующейся в связи с попаданием посторонних частиц в рабочие камеры или из-за повышенного трения между деталями. Из этого вытекает первая и самая распространённая неисправность данного типа машин:

1. Выработка на поверхностях деталей рабочей камеры.

При появлении выработки в трущихся парах «зубья шестерни – стенки рабочих камер», «торцы зубьев – упорные пластины» увеличиваются зазоры, что приводит к увеличению перетечек из камеры нагнетания обратно в камеру всасывания. Это значительно снижает объёмный КПД изделия.

Выработка (Рис.3,4) может возникнуть по следующим причинам:

Попадание посторонних частиц в рабочую камеру насоса (загрязнение масла). Посторонние частицы вызывают повреждение поверхностей трения при попадании между ними.

Масляное голодание, либо работа без масла. При нехватке, либо отсутствии масла, масляная плёнка, присутствующая на поверхностях трения, не обеспечивает достаточной смазки и охлаждения. Масляное голодание может возникнуть в связи с некорректным подключением насоса (например: недостаточное сечение всасывающего рукава; высота расположения минимального уровня масла в баке относительно насоса для самовсасывающих насосов), либо некорректной работой одного из узлов гидравлической системы, а также по причине подсоса воздуха вследствие негерметичности всасывающей гидролинии.

Превышение частоты оборотов. При превышении допустимой частоты оборотов масляная плёнка на поверхностях трения так же не способна защитить поверхности деталей от разрушительного износа.

Рис. 3. Характерный износ упорных пластин.

Рис. 4. Выработка на стенках рабочих камер.

Все вышеперечисленные причины появления выработки могут способствовать перегреву насоса и оплавлению резиновых уплотнений (Рис.5,6).

Рис. 5. Оплавление уплотнений.

Рис. 6. Оплавление уплотнений.

В результате возникновения выработки не исключено, что работоспособность насоса может быть сохранена, но при сниженных параметрах по расходу и давлению.

Также по схожей причине возникает второй вид отказа:

2. Разрушение рабочих органов.

Рис. 7. Повреждение стенок камеры нагнетания.

Рис. 8. Повреждение зубьев.

Встречаются ещё два вида отказа, которые нередко можно встретить при рассмотрении рекламационных случаев:

3. Выдавливание манжетного уплотнения.

Выдавливание манжетного уплотнения ведущего вала насоса (Рис.9) чаще всего происходит по двум причинам:

Засорение внутреннего дренажного канала посторонними частицами.

Ошибка при смене вращения, при которой заглушка дренажного канала установлена некорректно. При этом производительности дренажного канала недостаточно для того, чтобы отводить утечки от узла уплотнения в зону всасывания насоса.

Рис. 9. Выдавленное манжетное уплотнение.

4. Разрушение корпуса насоса.

Рис. 10. Трещина в корпусе из-за превышения давления.

Рис. 11. Отколовшаяся часть корпуса насоса.

Мы рассмотрели самые часто встречающиеся причины выхода из строя шестерённых насосов. Все представленные причины так или иначе связаны с некорректной эксплуатацией изделия.

Для предотвращения возникновения подобных случаев необходимо:

Учитывать все рабочие параметры изделия при проектировании гидравлической системы;

Производить своевременное обслуживание согласно инструкции;

Не допускать внешнего физического воздействия, несоответствующего степени защиты изделия.

Хочется также отметить, что заводы изготовители насосов, представленные нашей компанией, с особым вниманием относятся к качеству выпускаемой продукции. Все гидронасосы перед отгрузкой с завода проходят предварительные испытания на специализированном стенде. В ходе испытаний насосы тестируются в максимальных и пиковых режимах работы. При этом замеряются параметры по давлению на выходе, подаче и КПД. При показателях, не выходящих за пределы нормы, насос признается соответствующим техническим требованиям. Высокая конкуренция между ведущими производителями современных шестерённых насосов не допускает небрежного отношения к вопросам качества.

Статью подготовил инженер по рекламациям «Группа Гидравликовъ»

Семёнов Антон Валерьевич

Пономарев Владимир Викторович

Источник

Шестеренный (шестеренчатый) насос

Шестеренный (шестеренчатый) насос по праву считается объемной роторной гидромашиной. Это обусловлено тем что он может работать как гидромотор так и как гидронасос. При подаче на него масла под давлением, рабочий вал начинает вращаться, он превращается в гидромотор. В случае если вращающий момент подается на вал, то насос начинает перекачивать масло и выполнять свое прямое назначение.

Шестеренный насос виды

Различают два основных вида конструкции шестеренчатых насосов:

1. 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.
2. 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

Шестеренный насос имеет следующее устройство в него входят две шестеренки и корпус внутри которого они закреплены. Одна из шестерней является ведущей и приводится в движение внешним механическим приводом. Вторая приводится в движение первой за счет зацепления. Вращаясь они перемещают жидкость, находящуюся между зубьями из камеры всасывания (1) в камеру нагнетания (2).

Принцип работы

Шестеренный насос имеет следующий принцип работы который мы рассмотрим поэтапно:

1. 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).
2. Шестерни переносят рабочую жидкость в пространстве промеж зубьев, из камеры (1) в (2);
3. При вхождении зубьев шестеренного насоса в зацепление, происходит уменьшение объема камеры. В результате этого происходит выдавливание жидкости из камеры нагнетания.

Проблема запертого объема

Немаловажной проблемой в эксплуатации шестеренного насоса, считается проблема запертого объема. Так как жидкости плохо подвергаются сжатию, и возникновение запертых объемов может серьёзно препятствовать работе гидромашины. Это происходит в следствии высокого момента сопротивления. Дабы решить эту проблему, на шестернях делают специальные канавки отвода жидкости, по которым избыточный объем уходит в зону всасывания или нагнетания.

Расчет производительности

Производительность вычисляется следующим образом:

Исходя из формулы, приведенной выше в рисунке. Можно сделать заключение о том сто производительность, нельзя никак увеличить. Кроме как увеличением частоты вращения ведущего вала. Вывод: шестерные насосы не регулируемые.

Область применения

Шестерные насосы используются для подачи давления до 2,5 МПа. Основное предназначение такого рода устройств это перекачка вязких жидкостей: масла, нефть мазуту и даже цемент и битум. Основной род применения шестерного насоса перекачка масла. Их применение весьма широко: нефтяная, машиностроительная, химическая промышленность. Дорожное и сельское хозяйство также применяют такие агрегаты.

Преимущества и недостатки шестерных насосов

• Самые простые по устройству, в результате чего самые дешевые объемные насосы;
• Очень компактны;
• Высокая надежность;
• Минимальные требования к очистке рабочей жидкости;
• Не нужна смазка, ее роль выполняет рабочая жидкость;

Минусы в работе:

• Низкий КПД, в большинстве случаев его значение не больше 0,6-0,75, этот показатель является самым маленьким, относительно иных типов;
• Пульсация рабочей жидкости в нагнетательной линии, в результате чего происходят скачки давления, что производит относительно высокий шум (до 90 дб). Это вызванно конструктивными особенностями зубчатого зацепления.
• Высока нагрузка на опоры шестерен. Происходит из-за высокой разницы давлений в нагнетательной и всасывающих областях. Приводит к повышенной скорости износа опор, что уменьшает срок эксплуатации устройства.
• Не рекомендуются к эксплуатации в гидросистемах с высоким давлением. В таких системах насосы подвергаются повышенному износу и быстро выходят из строя.

Маркировка шестеренных насосов

В начале маркера используют следующий ряд буквенных обозначений:

• НШ – Насос шестерёнчатого вида;
• М – В качестве рабочей жидкости используется масло;
• Ф – крепление происходит по фланцевому типу;

Затем идет ряд цифр, проставленных через тире описываем каждую по порядку:

1. Количество литров, поданных, за 100 оборотов (Литры);
2. Величина максимума давления (кг/см2);
3. Объем подачи в час (м3/час)
4. Величина давления на выходе из нагнетательной камеры (кг/см2)

Далее может идти обозначение вещества из которого изготовлена внутреняя часть, через которую проходит рабочая жидкость:

• Ю – Алюминиевые сплавы;
• Б – Бронза;
• К – Сталь нержавеющая;
• Без буквенного обозначения означает что из чугуна;

Так же в маркировке указывают сторону вращения основного вала. Разделяют два вида:

Пример маркировки «НМШ 8-25 6,3/2,5Б»

• НМШ -Означает что это шестеренный насос, он использует масло в качестве гидравлической жидкости.
• подача 8 литров на 100 оборотов;
• давление 25 кг/см2;
• 6,3 подача в час литров;
• 2.5 на выходе из нагнетающей камеры кг/см2;
• Б- внутренняя проточная часть из бронзы;

Таблица технических характеристик основных видов насосов:

Источник