Насоси шестерні

Шестерна (шестеренчаста) гідромашина 

— один із різновидів об'ємних гідравлічних машин.

Як і інші типи об'ємних роторних гідромашин ця машина принципово може працювати як у режимі насоса, так і в режимі гідромотора. У тому разі, якщо до валу гідромашини надає обертальний момент, то машина працює в режимі насоса. Якщо на вхід гідромашини подається під тиском робоча рідина, то з вала знімається обертальний момент, і машина працює в режимі гідромотора.

Типи конструкцій

Шестигранні гідромашини випускаються із зовнішнім і внутрішнім зачепленням (однім із варіантів останньої є героторна гідромашина зі спеціальним трохоїдальним зачепленням). Гідромашини з внутрішнім зачепленням компактніші, але через складність виготовлення застосовуються рідко. Іноді для зниження шуму та нерівномірності подавання застосовують шестерні з косими зубами. У деяких випадках для полегшення входу перекачуваного середовища (розплав полімеру) вхідний патрубок має розміри (еквівалентний діаметр) співвимірні з розміром шестерень.

   

• 

  Шестерна гідромашина із зовнішнім зачепленням

• 

  Шестерна гідромашина з внутрішнім зачепленням

• 

  Героторна гідромашина (з внутрішнім зачепленням без серпоподібних елементів)

• 

  У цьому насосі з внутрішнім зачепленням рідина переміщається зліва направо

Принцип дії

Принцип дії шестеренної гідромашини із зовнішнім зачепленням шестерень

Шестирований насос із зовнішнім зачепленням працює в такий спосіб. Відуча шестерня є в постійному зачепленні з відомою та приводить її у обертальний рух. Під час обертання шестерень насоса в протилежні боки в порожнині всмоктування зубці, виходячи з зачеплення, утворюють розрідження (вакуум). Завдяки цьому з гідробака в порожнину всмоктування надходить робоча рідина, яка, заповнюючи западини між зубами обох шестерень, переміщається зубцями вздовж циліндричних стінок колодязів у корпусі та переноситься з порожнини всмоктування в порожнину нагнітання, де зубці шестері, входячи в зачіпання, виштовхують рідина з западин у нагнітальний трубопровід. Водночас між зубами утворюється щільний контакт, внаслідок чого зворотне перенесення рідини з порожнини нагнітання в порожнину всмоктування ніщо. Мастило рухомих елементів насоса відбувається перекачуваною рідиною (олія, розплавлення полімеру та ін.), для надходження змащувальної рідини до зон тертя конструкцією насоса передбачаються спеціальні канали в корпусних деталях насоса.

Робочий об'єм

Робочий об'єм шестерні гідромашини із зовнішнім зачепленням можуть бути певні за формулою:

{\displaystyle q_{0}=2\pi \cdot m^{2}\cdot b\cdot z,}

де {\displaystyle m} — модуль зубчастого зачеплення; {\displaystyle b} — ширина шестерні; {\displaystyle z} — кількість зубців шестерні, під яким розуміється кількість зубців на одній шестерні.

Заперті обсяги

Поява поняття «запертий об'єм» у шестерні гідромашинах із зовнішнім зачепленням: червоним і салатовим кольором вказані замкнені обсяги

Однією з технічних проблем у шестерних гідромашинах є проблема зачинених обсягів, які є небажаними. Внаслідок малої стисненості рідини, виникнення замкнених об'ємів у процесі роботи гідромашини, якщо не передбачити заходи боротьби з ними, може призвести до виникнення великого моменту на валу. Для боротьби з ними виконують спеціальні канавки в корпусі або кришці, за якими рідина із замкнених об'ємів йде або в порожнину високого тиску, або в порожнину низького тиску.

Сфера застосування

Цей тип машин широко використовується в системах об'ємного гідропривода, у системах змащення та ін. Наприклад, гідропривод бульдозерів на базе тракторов Т-100, Т-130 и Т-180 має силовий шестерний насос НШ-100.

Шестерні насоси застосовуються для отримання тисків до 30 МПа (У разі використання дуже чистої рідини та високої сучасної точності виготовлення).

Героторні насоси застосовують для подавання цементної та бетонної суміші від бетонозмішувачі до місця заливання. Крім того, героторні гідромашини використовують як центральну ланку в деяких диференціала з підвищеним внутрішнім опором.

У ряді випадків потрібне синхронне подавання рідини, що перекачується (перекачується) до різних точок споживання — у цих випадках доцільне застосування багатопотокових насосів із єдиним приводом. Перевага полягає в тому, що подавання можуть бути тільки одночасними. Конструкція із застосуванням багатопотокових насосів виходить компактнішою, простішою та легшою.

Переваги

• широкий діапазон в'язкості середовища;
• простота конструкції;
• висока надійність проти, наприклад, з аксіально-плунжерними гідромашинами;
• низька вартість;
• здатність працювати за високої частоти обертання;
• висока надійність під час роботи, наприклад, з розплавленнями полімерів.

Недоліки

• нерегульованість робочого об'єму;
• Нездатність працювати за дуже високих тисків, або високі вимоги до матеріалів і виготовлення деталей насоса;
• , порівнюючи з пластинчастими гідромашинами — більша нерівномірність подавання;
• висока вимоги до точності виготовлення шестерень і пластин, що утворюють корпус;
• дворазова зміна напрямку руху рідини в насосі, що знижує ККД.

Маркування шестерних гідромашин

Маркування вітчизняних шестерних насосів встановлюється відповідно до «ГОСТ 19027-89 СОСИ ШЕСТЕРОНІ. Основні параметри».

Основні технічні характеристики

• Робочий обсяг, см3.
• Номінальна частота обертання, з ≥1.
• Номінальне подавання, л/хв.
• Тиск на виході, номінальний і максимальний, МПа.
• Коефіцієнт подавання не менш ніж у частках.
• Коефіцієнт корисної дії, не менш, у частках.
• Номінальна потужність, кВт, не більш ніж.
• Маса, кг.