Гидронасосы

При выборе типа насоса для гидросистемы необходимо учитывать ряд факторов, свойственных определенным типам насосов, а также особенности разрабатываемой гидросистемы. Основные критерии выбора насоса включают диапазон рабочих давлений, интервал частот вращения, диапазон значений вязкости рабочей жидкости, габаритные размеры, доступность конструкции для обслуживания и стоимость.

Один из видов объемных насосов — поршневые насосы. Насос гидравлический ручной является простейшим поршневым насосом, использующим принцип вытеснения жидкости. Такие насосы используются в современной технике для обеспечения гидравлической энергией исполнительных гидродвигателей, преимущественно для линейного перемещения, а также в качестве аварийного источника гидравлической энергии. Давление, создаваемое ручными насосами, обычно не превышает 50 МПа, но чаще всего они используются на давлениях до 10-15 МПа. Рабочий объем таких насосов может составлять до 70 см3, и он определяется как суммарный объем жидкости, вытесняемый насосом за один прямой и обратный ход рукоятки. Обычно насосы с малым рабочим объемом способны развивать большие величины рабочего давления, что связано с ограничениями в силе, которую пользователь может приложить к рычагу.

При подъеме поршня вверх через обратный клапан КО2 происходит всасывание жидкости из бака, а клапан КО1 при этом закрыт. При опускании поршня вниз происходит вытеснение жидкости через клапан КО1 в напорный трубопровод, а клапан КО2 закрыт.

При подъеме поршня вверх через обратный клапан КО4 происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость, и одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости в напорный трубопровод через клапан КО1. Клапаны КО2 и КО3 при этом закрыты. При опускании поршня вниз через обратный клапан КО2 происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость, и одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости в напорный трубопровод через клапан КО3. Клапаны КО1 и КО4 при этом закрыты.

Достоинства ручных гидронасосов:

• Простая конструкция.
• Высокая надежность.
• Отсутствие приводного двигателя.

Недостатки ручных гидронасосов:

• Низкая производительность.

Радиально-поршневые насосы являются одним из типов роторно-поршневых гидромашин и используются в гидросистемах с высоким давлением (свыше 40 МПа). Эти насосы способны длительно создавать давления до 100 МПа. Одной из отличительных особенностей радиально-поршневых насосов является их низкая частота вращения, которая обычно не превышает 1500-2000 оборотов в минуту. Насосы с частотой вращения до 3000 оборотов в минуту встречаются только для моделей с рабочим объемом не более 2-3 см3/об.

Существуют два основных типа радиально-поршневых гидронасосов:

• Насосы с эксцентричным ротором. В этом типе насоса поршневая группа расположена в роторе насоса. Ось вращения ротора и ось неподвижного статора смещены на величину эксцентриситета e. При вращении ротора поршни совершают поступательное движение со величиной хода, равной 2e. В таком насосе используется золотниковое распределение, при котором цилиндры соединяются с полостями слива и нагнетания через золотник, расположенный в центре.
• Насосы с эксцентричным валом. В этой конструкции поршневая группа установлена в статоре насоса, а ось вращения вала совпадает с осью неподвижного статора. Однако на валу присутствует кулачок, смещенный на величину e относительно центра вращения. При вращении вала кулачок заставляет поршни совершать поступательное движение со величиной хода, равной 2e. В таком насосе используется клапанное распределение, при котором поршни наполняются жидкостью через клапаны всасывания при вращении вала, а нагнетание жидкости происходит через клапаны нагнетания при вхождении поршней в цилиндры.

Радиально-поршневые насосы могут быть с переменным рабочим объемом, где регулировка происходит путем изменения эксцентриситета e. Из двух описанных конструкций более распространены насосы с эксцентричным валом из-за их более простой конструкции.

Достоинства и недостатки насосов радиально-поршневого типа:

• Простота конструкции.
• Высокая надежность.
• Работа на давлениях до 100Мпа.
• Относительно малый осевой размер.

Недостатки:

• Высокая пульсация давления.
• Малые частоты вращения вала.
• Больший вес конструкции по отношению к аксиально-поршневым машинам.

Аксиально-поршневые насосы представляют собой определенный тип роторно-поршневых гидромашин, где цилиндры расположены аксиально вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельно или под небольшим углом к оси. В этой категории насосов можно выделить два подтипа: аксиально-плунжерные, где в качестве вытеснителей используются плунжеры, и аксиально-поршневые, где используются поршни.

Аксиально-поршневые насосы являются наиболее распространенными в современных гидроприводах и превосходят другие типы гидронасосов по количеству конструктивных вариантов. Они обладают оптимальными габаритно-весовыми характеристиками (высокая удельная мощность) и обеспечивают высокую эффективность. Такие насосы способны создавать давление до 40 МПа и работать на высоких частотах вращения (обычные насосы могут иметь частоту до 4000 об/мин, а специализированные модели — до 20000 об/мин).

Существуют два основных типа аксиально-поршневых насосов:

• Насосы с наклонным блоком. В этом случае блок цилиндров соединен шарнирно с валом насоса. При вращении вала блок цилиндров также вращается, и поршни совершают поступательные движения. Распределительный механизм насоса имеет два паза: один соединен с линией всасывания, а другой — с линией нагнетания. Когда поршень выдвигается, цилиндр проходит над пазом всасывания и заполняется жидкостью. Затем, когда поршень достигает нижней мертвой точки (самого выдвинутого положения), цилиндр соединяется с пазом нагнетания и начинает вытеснять жидкость до достижения верхней мертвой точки (самого утолщенного положения). Затем цикл повторяется. Такая система распределения называется золотниковой.
• Насосы с наклонным диском. Принцип работы этих насосов аналогичен насосам с наклонным блоком. Они также используют золотниковое распределение. Отличие заключается в том, что ось вала и ось блока цилиндров являются коаксиальными.

Для предотвращения роста давления в корпусе насоса из-за утечек во время нагнетания, на таких насосах присутствует дренажная линия. Заглушение этой линии может привести к повреждению уплотнительных колец вала и ухудшению герметичности насоса, а в некоторых случаях даже к разрушению корпуса.

Аксиально-поршневые насосы являются надежными и эффективными устройствами, широко применяемыми в различных гидросистемах.

Аксиально-поршневые насосы требуют механизма синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существуют четыре основных способа осуществления такой синхронизации:

• Синхронизация одинарным (силовым) карданом. В этом случае приводной вал и блок цилиндров соединены через один карданный шарнир. Этот механизм обеспечивает передачу вращательного движения от вала к блоку цилиндров.
• Синхронизация двойным (несиловым) карданом. Здесь приводной вал и блок цилиндров связаны двумя карданными шарнирами, что обеспечивает улучшенную синхронизацию вращения.
• Синхронизация шатунами поршней (бескарданная схема). В этой схеме блок цилиндров имеет шатуны, которые связаны с приводным валом. При вращении вала, шатуны передают движение на поршни, обеспечивая синхронное движение.
• Синхронизация коническим зубчатым зацеплением. В данной конструкции синхронизация осуществляется с помощью конической зубчатой передачи между валом и блоком цилиндров.

Однако стоит отметить, что в некоторых конструкциях аксиально-поршневых насосов, например, насосах с наклонным диском, синхронизация может осуществляться иными способами. В таких насосах используется неподвижный блок цилиндров, клапанное распределение и привод плунжеровкулачкового типа (вращающаяся наклонная шайба). Этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый по ГОСТ 17398-72. Рабочий объем в таких насосах рассчитывается аналогично другим аксиально-поршневым насосам.

Конструкция с наклонным диском не требует линии дренажа, поскольку всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. Однако для обеспечения герметичности и предотвращения попадания воздуха в систему, уплотнение вала играет важную роль. В случае выхода уплотнения из строя, насос может подсасывать воздух и приводить к негативным последствиям, таким как вибрации в гидросистеме и повреждение ее элементов, включая сам насос.

Насосы с наклонным диском имеют свои особенности и ограничения, и они могут работать на давлениях до 70 МПа. Однако стоит отметить, что в данной конструкции нет возможности регулировки рабочего объема насоса.

Достоинства и недостатки насосов аксиально-поршневого типа:

• Простота конструкции.
• Работа на давлениях до 70Мпа.
• Высокий КПД.
• Частоты вращения до 4000 об/мин.
• Высокая удельная мощность.

Недостатки:

• Высокая пульсация давления.
• Высокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

Шестеренные насосы принадлежат к классу роторных гидромашин и используются для создания гидравлического давления. Они работают на основе двух вращающихся шестерен, которые служат рабочими элементами или вытеснителями. Существуют два основных типа шестеренных насосов: насосы внешнего зацепления и насосы внутреннего зацепления. Отдельным подтипом шестеренных насосов внутреннего зацепления являются героторные насосы.

Шестеренные насосы широко применяются в гидросистемах с невысокими давлениями до 20 МПа. Они находят применение в различных областях, таких как сельское хозяйство, дорожная техника, мобильная гидравлика и системы смазки. Они используются для обеспечения гидравлической энергией вспомогательных механизмов в сложных гидросистемах. Шестеренные насосы пользуются популярностью из-за своей простоты конструкции, компактности и небольшого веса. Однако, в связи с этими преимуществами, у них также наблюдаются некоторые недостатки, такие как низкий коэффициент полезного действия (КПД) (не более 0,85), ограниченное рабочее давление и ограниченный ресурс, особенно при давлениях около 20 МПа. Шестеренные насосы могут работать на частотах вращения до 5000 оборотов в минуту.

Существуют шестеренные насосы, способные работать на давлениях до 30 МПа, но их ресурс значительно ниже. Шестеренные насосы внешнего зацепления состоят из основных элементов — шестерней. При вращении шестерен, жидкость, заполняющая впадины зубьев, перемещается из линии всасывания в линию нагнетания. Поверхности зубьев выталкивают больше жидкости, чем может быть вмещено в пространстве, освобождаемом зацепляющимися зубьями. Избыточный объем, вытесненный двумя парами зубьев, направляется в линию нагнетания. В результате зацепления шестерен образуются "запертые" объемы, что вызывает пульсации давления в линии нагнетания.

Шестеренные насосы внешнего зацепления чаще всего имеют прямые зубья, но также существуют конструкции с косым и шевронным зубьями. Применение косых зубьев позволяет снизить уровень пульсаций, так как "запертые" объемы не образуются при зацеплении. Однако у конструкций с косым зубом есть недостаток — возникновение осевой силы, которую нужно компенсировать с помощью упорных подшипников. Насосы с шевронными зубьями также обладают низким уровнем пульсаций и не требуют упорных подшипников для компенсации осевой силы.

Шестеренные насосы внешнего зацепления имеют ряд преимуществ и недостатков. Преимуществами являются простота конструкции, возможность работы на высоких частотах вращения до 5000 оборотов в минуту и низкая стоимость. Однако недостатками являются высокая пульсация давления, низкий КПД и ограниченное рабочее давление.

Шестеренные насосы внутреннего зацепления отличаются от других типов насосов своим меньшим уровнем пульсаций и низким уровнем шума. Именно поэтому они широко применяются в стационарных машинах и механизмах, а также на мобильной технике, работающей в закрытых помещениях.

Принцип работы шестеренного насоса с внутренним зацеплением заключается в перекачке жидкости из линии всасывания в линию нагнетания с помощью впадин, образованных зубьями шестерен. При вращении шестерен объем камеры, образованной зубьями и разделителем, увеличивается в зоне всасывания, что позволяет жидкости поступать из линии всасывания. Затем в зоне нагнетания происходит сжатие и вытеснение жидкости в линию нагнетания, так как объем камеры в этой зоне уменьшается.

Шестеренные насосы внутреннего зацепления обладают следующими достоинствами:

• Простая конструкция.
• Работа на частотах вращения до 4000 оборотов в минуту.
• Низкий уровень шума.
• Низкая стоимость.

Однако у них также есть некоторые недостатки:

• Низкий КПД.
• Ограниченное рабочее давление.

Героторные насосы являются одной из разновидностей шестеренных насосов с внутренним зацеплением. Они отличаются от классических шестеренных насосов внутреннего зацепления отсутствием серпообразного разделителя. Разделение полостей всасывания и нагнетания достигается за счет особого профиля, который обеспечивает постоянный контакт между шестернями в зоне, где обычно находится серпообразный разделитель. Принцип работы героторного насоса такой же, как и у шестеренного насоса с внутренним зацеплением.

Героторные насосы обычно применяются при невысоких давлениях до 15 МПа и подачах до 120 литров в минуту. Частота вращения обычно не превышает 1500 оборотов в минуту.

Достоинства героторных насосов:

• Простая конструкция.
• Низкий уровень шума.

Однако у них также есть некоторые недостатки:

• Невысокий КПД.
• Более высокая стоимость по сравнению с шестеренными насосами.

Роторно-винтовые насосы являются еще одним типом насосов, основанных на принципе шестеренного насоса. Они имеют косозубые шестерни с числом зубьев, равным числу заходов винтовой нарезки. Главным преимуществом роторно-винтовых насосов является равномерная подача и низкий уровень шума. Они также способны перекачивать жидкости с твердыми включениями. Давление, создаваемое такими насосами, может достигать до 20 МПа, а частоты вращения до 1500 оборотов в минуту.

Однако изготовление роторно-винтовых насосов достаточно сложно, поэтому они не получили широкого распространения и применяются в основном в специфических гидросистемах. Существуют одно- и двухвинтовые конструкции этих насосов.

Преимущества роторно-винтовых насосов:

• Низкий уровень шума.
• Низкий уровень пульсаций.

Недостатки роторно-винтовых насосов:

• Невысокий КПД.
• Высокая стоимость.

Пластинчатые насосы представляют собой гидромашины, в которых рабочую жидкость вытесняют радиально расположенные пластины, совершающие возвратно-поступательные движения при вращении ротора. Они могут быть однократного или двойного действия. В насосах однократного действия процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз за один оборот вала, а в насосах двойного действия — два раза.

Пластинчатые насосы характеризуются низким уровнем шума и хорошей равномерностью подачи. Они также обладают относительно большими рабочими объемами при компактных размерах. Пластинчатые насосы могут работать на давлениях до 21 МПа при частотах вращения до 1500 оборотов в минуту.

Принцип работы пластинчатых насосов однократного действия заключается в следующем: при вращении ротора насоса пластины прижимаются к корпусу статора под действием центробежной силы, создавая две герметично отделенные полости. В процессе движения пластин через область всасывания происходит всасывание рабочей жидкости, а при прохождении через область нагнетания происходит вытеснение жидкости в линию нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания используется давление из линии нагнетания, а иногда также устанавливаются пружины под пластинами.

Преимущества пластинчатых насосов однократного действия:

• Низкий уровень шума.
• Низкий уровень пульсаций.
• Возможность регулировки рабочего объема.
• Низкая стоимость по сравнению с роторно-поршневыми насосами.
• Меньшие требования к чистоте рабочей жидкости.

Недостатки пластинчатых насосов однократного действия:

• Большие нагрузки на подшипники ротора.
• Сложность уплотнения торцов пластин.
• Низкая ремонтопригодность.
• Ограниченные давления (до 7 МПа).

Насос двойного действия работает по тому же принципу, что и насос однократного действия, за исключением того, что он имеет две зоны всасывания и две зоны нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания также используется давление нагнетания, аналогично насосам однократного действия.

Преимущества пластинчатых насосов двойного действия:

• Низкий уровень шума.
• Низкий уровень пульсаций.
• Возможность регулировки рабочего объема.
• Уравновешенность радиальных нагрузок в роторе.
• Низкая стоимость по сравнению с роторно-поршневыми насосами.
• Меньшие требования к чистоте рабочей жидкости.
• Большие давления по сравнению с пластинчатыми насосами однократного действия (до 21 МПа).

Недостатки пластинчатых насосов двойного действия:

• Низкая ремонтопригодность.
• Сложность уплотнения торцов пластин.

При выборе насоса для гидросистемы следует учитывать ряд факторов, таких как давление рабочей жидкости, класс чистоты жидкости, диапазон вязкости и экономическое обоснование применения. Необходимо также учесть требуемую подачу и давление, а также тип приводного двигателя (электрический или с внутренним сгоранием).

Выбор мощности приводного двигателя осуществляется на основе определения гидравлической мощности, которую можно приблизительно определить. Затем выбирается тип гидронасоса, исходя из его характеристик и требуемого рабочего давления. Рабочий объем насоса определяется в соответствии с требованиями, а затем можно выбрать насос нужного типа и близкого рабочего объема из каталога.

Для регулировки подачи насоса можно использовать регулируемый насос или регулировать подачу путем изменения оборотов приводного двигателя. Для ступенчатой регулировки скорости гидродвигателя можно применять два насоса или многосекционные насосы, которые позволяют подключать или отключать секции для изменения суммарной подачи.

При использовании насоса следует обратить внимание на условия его эксплуатации, так как неисправности могут возникнуть по следующим причинам:

• Попадание посторонних частиц (грязи). Насос может испытывать проблемы из-за наличия грязи или посторонних частиц в рабочей жидкости, которые могут повредить его компоненты и вызвать засорение или износ.
• Масляное голодание. Если насос работает без достаточного количества смазочного масла, это может привести к трению и износу его внутренних деталей, а также к повреждению уплотнений и ухудшению эффективности работы.
• Работа на водно-масляной эмульсии. Если насос работает с рабочей жидкостью, содержащей воду или другие примеси, это может вызвать коррозию, образование отложений и повреждение его компонентов.
• Работа на воздушно-масляной смеси. Насос, работающий с смесью воздуха и масла, может столкнуться с проблемами, связанными с образованием пузырьков воздуха в рабочей жидкости, что приведет к ухудшению производительности и возможным повреждениям.
• Работа с перегрузкой по давлению. Если насос подвергается длительным периодам работы при превышении допустимого давления, это может вызвать излишнюю нагрузку на его компоненты и привести к их износу или поломке.
• Превышение допустимых оборотов. Работа насоса при превышении предельно допустимых оборотов может вызвать механические напряжения и повреждение его компонентов, а также снизить срок его службы.
• Превышение давления в корпусе. Если внутреннее давление в корпусе насоса превышает допустимые пределы, это может привести к деформации или разрушению его компонентов.
• Перегрев рабочей жидкости. Повышенная температура рабочей жидкости, вызванная неправильной работой системы охлаждения или перегрузкой, может привести к снижению эффективности насоса, повреждению его уплотнений и других компонентов.

Исключение или минимизация этих причин неисправностей насоса требует правильной эксплуатации, регулярного технического обслуживания и соблюдения рекомендаций производителя.

В каталоге компании вы можете купить пневмогидравлический насос, аксиально-поршневой регулируемой насос, насос ножной, насос аксиально-поршневой регулируемый, гидравлический ножной насос, насос ручной ножной, насос гидравлический со шлангом, аксиально поршневые насосы, гидравлический насос с пневматическим приводом, пластинчатые регулируемые насосы, аксиально-поршневой насос с наклонным диском и др. Также у нас вы найдете запасные части для спецтехники, краны шаровые, гидравлическое оборудование, гидравлические цилиндры, предохранительные клапаны, гидравлический инструмент, гидравлические домкраты, редукционный клапан, гидравлические распределители, фильтры гидравлические, гидравлические прессы, расходные материалы, напорные фильтры, сливные фильтры, стойки трансмиссионные и др.