Какие отличия между гидромотором и гидронасосом?
Зачастую люди путают понятия гидравлического двигателя и насоса, поскольку эти агрегаты имеют похожую конструкцию и в некоторых случаях выполняют аналогичные функции. Поэтому вопрос отличия гидромотора от гидронасоса всегда был и остается актуальным.
Задача гидронасоса заключается в перекачке масла за счет разности энергии на входе и выходе, создаваемой в результате преобразования механической энергии в энергию потока рабочей жидкости. Конечной целью аппарата является транспортировка жидкости в трубопровод.
Часто говорят, что гидравлический насос используется для создания давления в гидросистеме. Это суждение неверное, поскольку для появления давления в среде должно быть образовано сопротивление потоку рабочей жидкости под воздействием нагрузок, создаваемых на валу гидромотора или гидроцилиндра.
Конструктивные отличия гидронасоса:
- Распределительная шайба укомплектована одной дроссельной канавкой, установленной в определенной точке. Данный элемент защищает устройство от гидроударов в ходе эксплуатации.
- Задняя крышка имеет большое отверстие, обеспечивающее неразрывный поток рабочей жидкости на тот случай, когда частота вращения вала насоса превышает номинальное значение.
Особенности гидромотора
Работа гидравлического двигателя основана на преобразовании энергии потока рабочей жидкости, вырабатываемой гидронасосом, в энергию вращения выходного вала с целью (другими словами – гидравлической энергии в механическую). Эта энергия необходима для запуска работы исполнительного механизма оборудования и гидромашин.
Конструктивно гидромоторы можно отличить от гидронасосов по двум признакам:
- Распределительная шайба содержит две дроссельные канавки с двусторонней направленностью;
- Отверстия на крышке мотора имеют одинаковый диаметр.
Эти отличия исключают возможность использования гидромотора в качестве гидронасоса и обратно.
Для получения детальной информации о гидравлике и выбора подходящей модели оборудования, обращайтесь в компанию «СДМ-гидравлика».
Чем отличается гидромотор от гидронасоса
Гидравлическая система имеет важное значение в работе строительной техники.
Гидромоторы и гидронасосы
Такой вид машины, как гидронасос занимается преобразованием энергии в гидравлическую энергию. Этот процесс происходит за счет вращения двигателя, либо поршня, или поднятия рычага. Если говорить простыми словами, то гидронасос создает движение жидкости в области механизма и перемещает ее должным образом.
В случае выхода из строя гидронасоса, ни один из гидродвигателей не может быть запущен. Соответственно гидронасос и гидродвигатель побратимы.
Оба устройства: гидронасос и гидромотор, работают в условиях высокого давления.
Технические характеристики гидронасоса включают в себя: частоту вращения, рабочий объем, рабочее давление. Насос подбирается в соответствии с гидросистемой, в которой он будет применяться. Существуют ручные, радиально-поршневые, аксиально-поршневые, шестеренные, пластинчатые. Самые распространенные типы гидравлических насосов в гидравлических системах машин являются поршневые, шестеренные и пластинчатые насосы.
Компания Гидроспецтех оказывает услуги по ремонту и обслуживанию гидравлического оборудования и систем. В том числе гидромоторов и гидронасосов. Успешно работает на рынке более 20 лет. В компании работают специалисты высокого класса.
Гидромотор в гидравлической системе
Гидромотор – это двигатель который, преобразует гидравлическую энергию в механическую. Гидромоторы имеют конструкцию идентичную с гидронасосами.
Преимущество гидродвигателей в том, что они имеют меньший вес, чем электродвигатели, но демонстрируют такую же мощность. Имеют быстрое время запуска двигателя и его разгона. Спокойно переносят режим частого включения и выключения, устойчивы в работе.
Гидродвигатели, типы, характеристики
1. Шестеренные
По конструкции соответствуют шестеренным насосам. Также их называют зубчатыми. Различия между насосом и двигателем в осевом давлении и наличии канала для отвода отработанной жидкости.
2. Пластинчатые
Имеет простое устройство, долговечен. Также, как и насос. Бывают одного и двух многократного действия. Рабочие камеры образованы вытеснителями – пластинами и поверхностью статора, ротора, торцевых распределительных дисков.
3. Аксиально – поршневые
Поршень гидромотора поворачивается на 180 градусов. На следующем повороте происходит всасывание. Данные двигатели получают большие нагрузки. Используют в карьерной технике, экскаваторах, сельскохозяйственных машинах.
4. Радиально – поршневые
Свое название получили из – за радиального расположения рабочих цилиндров. Функционируют при рабочей жидкости от 10 мПа. Существуют однократные и многократные.
Как отличить гидромотор от гидронасоса
Аксиально-плунжерный гидронасос — это гидромашина которая преобразует один вид энергии в другой — (механическую в гидравлическую).
Потребляемая мощность гидронасосов измеряется в кВт и может варьироваться в зависимости от модели (рабочего объема) от15 до 120 кВт.
Все модели аксиально плунжерных гидронасосов имеют одинаковую конструкцию и отличаются только рабочим объемом, диаметром вала, присоединительными размерами фланцев и посадочных мест.
Несмотря на то, что аксиально плунжерный гидронасос очень похож на гидромотор он имеет в своей конструкции несколько отличий которые не позволят нормально функционировать.
1. Распределительная шайба гидронасоса имеет одну дроссельную канавку, которая располагается в том или ином месте. Расположение канавки обуславливается вращением гидронасоса и исключает гидроудары во время работы.
2. Задняя крышка имеет одно отверстие большего диаметра. Это необходимо чтоб во время работы гидронасоса на оборотах выше номинальных не было разрыва потока рабочей жидкости и как следствие «кавитации».
Эти отличия не позволяют ставить гидромотор вместо гидронасоса
Аксиально-плунжерный гидромотор — агрегат преобразующий один вид энергии в другую — (гидравлическую в механическую).
Мощность гидромоторов измеряется в кВт.
В зависимости от модели гидромотора и рабочего давления которое подается на гидромашину мощность на валу может варьироваться от 10 до 80 кВт.
Все модели аксиально плунжерных гидромоторов имеют одинаковую конструкцию и отличаются рабочим объемом, размерами вала, размерами присоединительных фланцев и посадочных мест.
В конструкции гидромотора есть несколько отличий от гидронасосов:
1. Распределительная шайба гидромотора имеет дроссельные канавки в две стороны.
2. Отверстия на крышки имеют одинаковый диаметр.
Эти отличия не позволяют ставить гидромотор вместо гидронасоса.
Отличие гидронасосов от гидромоторов
Гидромоторы и гидронасосы, как и чем отличаются. Рассмотрим отличия на наиболее часто используемых моделях.
Что такое гидромотор и гидронасос?
По статистике, а даже такое исследуется в целях расширения потребительской сферы, гидромоторы применяются в спецтехнике, станках, автомобилях, судостроении, шахтном и буровом оборудовании на 75-80 % чаще, чем гидронасосы.
По определению из курса механики гидромотор – это разновидность двигателя. Основная рабочая среда или «топливная» рабочая среда – масло. В основу конструкции положен известный закон Паскаля о преобразовании и распределении давления в объеме жидкости. Проще говоря, гидравлический мотор преобразовывает энергию рабочей жидкости(масла) в механическую. Пример гидромотора и гидронасоса по ссылке https://voykon.com.ua/produkciya/gidravlika/
Почему именно масло, а не вода, задастся вопросом кто-то. У масла идеальные характеристики по сравнению с любой другой жидкостью по вязкости, устойчивости к окислению, по температурному рабочему режиму. А современные присадки в масло приводят к снижению энергозатрат гидропривода, повышают КПД.
Преимущества гидромоторов по сравнению с синхронным электродвигателем:
- Вес и габариты меньше.
- Изменяя давление рабочей среды, можно управлять частотой вращения.
Можно купить гидромотор (ГМ) пластинчатого или шестеренного вида, радиально или аксиально-плунжерный для любой техники. Гидромоторы в Украине широко представлены отечественными и иностранными производителями.
Гидронасос тоже преобразовывает один вид энергии (гидравлический) в другой – механический. Принцип работы основан на разности входной и выходной энергии жидкости.
Можно ли вместо гидронасоса устанавливать гидромоторы?
Для примера возьмем аксиально-плунжерный гидравлический насос (ГН). Конструктивно все модели одинаковы, отличие в объеме, диаметре вала, фланцевых размерах и посадочных местах. Главные отличия:
- В распределительной шайбе. У ГН есть одна дроссельная канавка, предотвращающая биение и гасящая силу удара при вращении. У оппонента ГМ их две по разным сторонам.
- По задней крышке. ГН – в ней только одно отверстие большого диаметра. Это своеобразный клапан для предотвращения кавитации на повышенных оборотах. Для ГМ отверстия по крышке одинакового диаметра.
Этих отличий для профессионала достаточно, чтобы точно указать клиенту что купить, гидронасос или гидромотор.
386
Чем отличается гидронасос от гидромотора
Гидронасос и гидромотор – два устройства, предназначенные для преобразования одного вида энергии в другой. Различие состоит в том, что гидравлический насос способен преобразовывать энергию механического типа в гидравлическую, а гидромотор в свою очередь действует противоположно, создавая из энергии гидравлической механическую.
Хотя принципы их работы и схожи между собой, но внутреннее устройство выглядит несколько по-разному. Запчасти гидронасосов для экскаваторов в СПБ по доступным ценам предлагает компания ООО «Гидравлика для экскаваторов».
Принципы работы гидравлического насоса и мотора
Принцип работы гидравлического насоса состоит в выкачивании жидкости из емкости, в которой он установлен, путем создания разряжения в трубопроводе, через который происходит всасывание жидкости. В таком случае на входе у насоса не возникает избыточного давления.
Гидравлический мотор, в свою очередь, устанавливается непосредственно в напорном трубопроводе, и осуществляет свою деятельность путем прямого воздействия на расположенные рядом с ним механизмы.
У гидромотора на входе может довольно сильно возрастать давление, вплоть до максимально возможного уровня. Для того, чтобы избежать выхода устройства из строя, на гидравлическом моторе производителями устанавливается специальный уплотнитель.
Еще одно отличие в работе гидронасоса и гидромотора состоит в том, что утечки жидкости, возникающие во время работы агрегатов, в насосе отправляются в верхнюю часть устройства, где давление достаточно низкое, а в гидравлическом моторе нет возможности отправить их наверх по причине высокого давления. Здесь конструкцией предусмотрена отдельная линия дренажа, направленная в бак.
Взаимозаменяемость насоса и мотора
На сегодняшний день большинство насосных агрегатов невозможно применять в качестве гидравлических моторов. Происходит это из-за ряда причин, описанных ниже (в каждом виде насосов причины разные).
- Шестерные насосы. Применение насосов такого вида в качестве гидромотора возможно лишь в исключительных случаях, до при этом придется внести очень большое количество изменений в конструкцию агрегата, и работа его в этом случае не будет долговечной. В конструкцию потребуется добавить дренажную систему и заменить уплотнитель.
- Пластинчатые насосы. В случае с ними причиной являются подвижные пластины, входящие в конструкцию агрегата, и вал, служащий для перекачки жидкости. Если применять этот аппарат в качестве мотора, то жидкость, поступающая в устройство, заполнит все пространство внутри, вал и пластины перестанут двигаться, и аппарат выйдет из строя.
- Аксиально-поршневые насосы. Это единственный вариант устройств, некоторые модели которых способны работать в качестве моторов.
Чем отличается гидромотор от гидронасоса?
Аксиально-плунжерный гидронасос — это гидромашина которая преобразует один вид энергии в другой — (механическую в гидравлическую).
Принцип действия прибора основан на вращении ведущего вала, действие которого передаётся на специальный цилиндрический блок. Во время этого происходит поступательное движение поршней в направлении оси блока. В итоге механизмы выполняют возвратно-поступательные движения (аксиальные), благодаря которым и был назван прибор.
Потребляемая мощность гидронасосов измеряется в кВт и может варьироваться в зависимости от модели (рабочего объема) от15 до 120 кВт.
Все модели аксиально плунжерных гидронасосов имеют одинаковую конструкцию и отличаются только рабочим объемом, диаметром вала, присоединительными размерами фланцев и посадочных мест.
Несмотря на то, что аксиально плунжерный гидронасос очень похож на гидромотор он имеет в своей конструкции несколько отличий которые не позволят нормально функционировать.
1. Распределительная шайба гидронасоса имеет одну дроссельную канавку, которая располагается в том или ином месте. Расположение канавки обуславливается вращением гидронасоса и исключает гидроудары во время работы.
2. Задняя крышка имеет одно отверстие большего диаметра. Это необходимо чтоб во время работы гидронасоса на оборотах выше номинальных не было разрыва потока рабочей жидкости и как следствие «кавитации».
Эти отличия не позволяют ставить гидромотор вместо гидронасоса
Аксиально-плунжерный гидромотор — агрегат преобразующий один вид энергии в другую — (гидравлическую в механическую).
Мощность гидромоторов измеряется в кВт.
В зависимости от модели гидромотора и рабочего давления которое подается на гидромашину мощность на валу может варьироваться от 10 до 80 кВт.
Все модели аксиально плунжерных гидромоторов имеют одинаковую конструкцию и отличаются рабочим объемом, размерами вала, размерами присоединительных фланцев и посадочных мест.
В конструкции гидромотора есть несколько отличий от гидронасосов:
1. Распределительная шайба гидромотора имеет дроссельные канавки в две стороны.
2. Отверстия на крышки имеют одинаковый диаметр.
Эти отличия не позволяют ставить гидромотор вместо гидронасоса.
Смотрите также:Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.
Если вы хотите сказать спасибо автору, просто нажмите кнопку:2. Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.
Гидравлические насосы предназначены для преобразования механический энергии (крутящий момент, частоту вращения) в гидравлическую (подача, давление). Существует большое разнообразие типов и конструкций гидравлических насосов, но всех их объединяет единый принцип действия – вытеснение жидкости. Насосы использующие принцип вытеснения называются объемными. Во время работы внутри насоса образуются изолированные камеры, в которых рабочая жидкость перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Поскольку между полостями всасывания и нагнетания не существует прямого соединения, объемные насосы очень хорошо приспособлены для работы в условиях высокого давления в гидросистеме.
Основными параметрами гидронасосов являются:
• Рабочий объем (удельная подача) [см3/об] – это объем жидкости вытесняемый насосом за 1 оборот вала.
• Максимальное рабочее давлени [МПа, bar]
• Максимальная частота вращения [об/мин]
Классификация объемных насосов по типу вытесняющего элемента показана на Схеме 1.
Схема 1.
При выборе типа насоса для гидросистемы необходимо учитывать ряд факторов свойственных определенным типам насосов и особенности разрабатываемой гидросистемы. Основными критериями выбора насоса являются:
- Диапазон рабочих давлений
- Интервал частот вращения
- Диапазон значений вязкости рабочей жидкости
- Габаритные размеры
- Доступность конструкции для обслуживания
- Стоимость
Далее будут рассмотрены различные типы насосов с описанием их конструктивных преимуществ и недостатков.
1.Поршневые Насосы
1.1 Ручные насосы
Простейшим насосом использующим принцип вытеснения жидкости является ручной насос. Данный вид насосов используется в современной технике для обеспечения гидравлической энергией исполнительных гидродвигателей (в основном линейного перемещения) вспомогательных механизмов. Вторым, часто встречающимся, назначением ручных насосов в гидросистемах является использование его как аварийного источника гидравлической энергии.Давления развиваемые этими насосами лежат в диапазоне до 50МПа, но чаще всего данные насосы используют на давлениях не более 10-15МПа. Рабочий объем до 70 см3. Рабочий объем для ручного насоса это суммарный объем жидкости вытесняемый им за прямой и обратный ход рукоятки. Обычно насосы с малым рабочим объемом способны достигать больших величин рабочего давления, это связано с ограничением силы прикладываемой к рычагу пользователем.
Принцип действия ручного насоса одностороннего действия изображен на рис.1. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО2 происходит всасывание жидкости из бака, клапан КО1 при этом закрыт. При ходе поршня вниз происходит вытеснение жидкости через клапан КО1 в напорный трубопровод, клапан КО2 – закрыт.
На рис. 2 показан ручной насос двустороннего действия. При ходе поршня вверх через обратный клапан КО4 происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости внапорный трубопровод через клапан КО1. Клапана КО2 и КО3 при этом закрыты. При ходе поршня вниз через обратный клапан КО2происходит всасывание жидкости из бака в нижнюю полость. Одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости в напорный трубопровод через клапан КО3. Клапана КО1 и КО4 при этом закрыты.
Внешний вид ручного насоса показан на рис. 3.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Достоинства и недостатки:
Достоинства
- простота конструкции.
- высокая надежность.
- отсутствие приводного двигателя.
Недостатки
- Низкая производительность
1.2Радиально-поршневые насосы
Радиально-поршневые насосы это разновидность роторно-поршневыхгидромашин. Эти насосы применяются для гидросистем с высоким давлением (свыше 40МПа). Эти насосы способны длительно создавать давления до 100МПа.Отличительной особенностью насосов данного типа является их тихоходность, частота вращения насосов данного типакак правило не превышает 1500-2000 об/мин. Частоты вращения до 3000 об/мин можно встретить только для насосов рабочим объемом не более 2-3 см3/об.
Радиально-поршневые насосы бывают двух типов:
- С эксцентричным ротором
- С эксцентричным валом
Радиально-поршневой насос с эксцентричным ротором изображен на рис. 4. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в роторе насоса. Ось вращения ротора и ось неподвижного статора смещены на величину эксцентриситета e. При вращении ротора поршни совершают поступательное движение. Величина хода составит 2e. Насос данной конструкции имеет золотниковое распределение. При вращении цилиндры поочередно соединяются с полостями слива и нагнетания разделенными перегородкой золотника, расположенного в центре.
Рис.4
Радиально-поршневой насос с эксцентричным валом изображен на рис. 5. Конструктивно поршневая группа насоса установлена в статоре насоса. Ось вращения вала и ось неподвижного статора совпадают, но на валу имеется кулачок, который смещен на величину е относительно центра вращения вала. При вращении вала, кулачок заставляет поршни совершать поступательное движение. Величина хода составит 2e. Насос данной конструкции имеет клапанное распределение. При вращении вала поршни выдвигаясь из цилиндров наполняются жидкостью через клапана всасывания. Нагнетание жидкости происходит через клапана нагнетания при вхождении поршней в цилиндры.
Данная конструкция редко используется как насосная и намного чаще используется в гидромоторах, о которых будет рассказано в одной из следующих статей.
Рис.5
Рабочий объем гидромашин данного типа можно рассчитать по формуле:
где z – число поршней
dп – диаметр поршня
е – эксцентриситет
Радиально поршневые насосы могут иметь конструкцию с переменным рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета е.
Из двух описанных конструкций большее распостранение получили радиально-поршневые насосы с эксцентричным валом. Это явилось следствием более простой конструкции. Фотографии радиально-поршневых насосов с эксцентричным валом представлены на рис. 6.
Рис. 6(а)
Рис. 6(б)
Достоинства и недостатки насосов радиально-поршневого:
Достоинства
- 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.
1.3Аксиально-поршневые насосы
Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис. 7.
Рис. 7
Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).
Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа:
- Снаклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)
- С наклоннымдиском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)
На рис. 8 показана конструктивная схема аксиально поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.8) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.
Рис.8
Утечки из цилиндров во время нагнетания скапливаются в корпусе насоса. Чтобы не допустить роста давления в корпусе, на насосах данной конструкции имеется линия дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса.
На рис.9 показана конструкция насоса с наклонным диском.
Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение. Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров.
Рабочий объем аксиально-поршневых насосов можно рассчитать из следующего выражения:
где z – число поршней
dп – диаметр поршня
Dц– диаметр расположения цилиндров
γ – угол наклона диска(блока)
Для насосов конструкций рис. 8,9возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).
Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существует четыре основных способа такой синхронизации:
- Синхронизация одинарным (силовым) карданом
- Синхронизация двойным (несиловым) карданом
- Синхронизация шатунами поршней (бескарданная схема)
- Синхронизация коническим зубчатым зацеплением.
Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком представлен на рис. 10. В данной конструкции синхронизация вращения вала и блока цилиндров осуществлена посредством конической зубчатой передачи.
Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском представлен на рис. 11.
Рис. 11
Рассмотрим еще одну довольно распространённую конструкцию насоса с наклонным диском. Это конструкция аксиально-плунжерного насоса с неподвижным блоком, клапанным распределением и приводом плунжеровкулачкового типа (вращающейся наклонной шайбой). По ГОСТ 17398-72 этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый. Схема такого насоса показана на рис. 12.
Рис. 12
Эта конструкция имеет принципиальные отличия от конструкции изображенной на рис. 9. Насос на рис. 12 в отличие от предыдущей конструкции на рис. 9 имеет неподвижный блок цилиндров, совмещенный с корпусом, наклонный диск объединенный с валом и клапанное распределение рабочей жидкости. Ход плунжера определяется вращением наклонного диска. Система распределения работает следующим образом: выдвигаясь из цилиндра поршень создает в камере разряжение и через клапан всасывания камера наполняется жидкостью из полости корпуса, объединенной со всасыванием. При вхождении в цилиндр клапан всасывания находится в закрытом состоянии, происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочей камеры через клапан нагнетания в линию нагнетания.
Некоторые конструкции аксиально-кулачковых насосов могут работать на давлениях до 70МПа.
Примечательным является факт отсутствия в данной конструкции линии дренажа так как всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. При этом в корпусе насоса абсолютное давления ниже атмосферного. По этой причине в данной конструкции повышенные требования предъявляются к уплотнению вала, при выходе из строя которого насос подсасывает воздух и подает гидросистему смесь воздуха и рабочей жидкости. Такой «воздушный коктейль» приводит к вибрациям в гидросистеме и выходу из строя ее элементов, включая насос.
Рабочий объем рассчитывается по той-же зависимости что и для описанных выше конструкций аксиально-поршневых насосов. Следует отметить что насос данной конструкции не имеет исполнения с регулируемым рабочим объемом.
Фотография насоса сконструктивным вырезом показана на рис. 13.
Достоинства и недостатки насосов аксиально-поршневого типа:
Достоинства
- 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.
2. Шестеренные насосы
Шестеренные насосы относятся к типу роторныхгидромашин. Рабочими элементами (вытеснителями) являются две вращающиеся шестерни. Различают два основных типа таких насосов:
- Насосы внешнего зацепления
- Насосы внутреннего зацепления.
Частным случаем шестеренных насосов с внутренним зацеплением являются героторные насосы.
Шестеренные насосы широко распространены в гидросистемах с невысокими (до 20 МПа) давлениями. Они широко применяются в сельскохозяйственной, дорожной технике, мобильной гидравлике, системах смазки. Используются для обеспечения гидравлической энергией гидроприводов вспомогательных механизмов в сложных гидросистемах. Столь широкое распространение шестеренные насосы получили за простоту конструкции, компактность и малый вес. Платой за простоту конструкции стало довольно низкое значение КПД (не более 0,85), низкое рабочее давление, и небольшой ресурс (особенно на давлениях ≈20МПа). Шестеренные насосы могут работать на частотах вращения до 5000об/мин.
Существуют образцы шестеренных насосов на давления до 30МПа однако ресурс таких насосов на порядок ниже.
2.1Шестеренные насосы внешнего зацепления
Основными элементами шестеренных насосов внешнего зацепления являются шестерни. При вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах зубьев переносится из линии всасывания в линию нагнетания (рис.14). Поверхности зубьев А1 и А2 вытесняют при вращении шестерен больше жидкости чем может поместиться в пространстве освобождаемом зацепляющимися зубьями B1 и B2. Разность объемов, высвобождаемых двумя парами зубьев вытесняется в линию нагнетания. В месте зацепления шестерен при работе насоса образуются области «запертого» объема, что вызывает пульсации давления в линии нагнетания.
Рабочий объем шестеренного насоса можно определить из зависимости:
Где m – модуль зубьев
z – число зубьев
b – ширина зуба
h – высота зуба
Шестерни насосов внешнего зацепления в большинстве конструкций имеют прямой зуб, однако встречаются конструкции таких насосов с косым и шевронным зубом. Преимущество применения косого зуба состоит в меньшем уровне пульсаций за счет того что в месте зацепления «запертые» объемы не образуются. Недостатком конструкций с косым зубом является возникающая осевая сила, для восприятия которой нужно включать в конструкцию упорные подшипники. Этот недостаток отсутствует в насосах с шевронным зубом, где осевая сила компенсируется формой зуба. У насосов с шевронным зубом также малый уровень пульсаций.
Рис. 14
Конструктивный разрез шестеренного насоса с внешним зацеплением показан на рис. 15.
Рис. 15
Достоинства и недостатки шестеренных насосов внешнего зацепления:
Достоинства
- простота конструкции.
- Частоты вращения до 5000 об/мин
- Низкая стоимость
Недостатки
- Высокая пульсация давления
- Низкий КПД
- Сравнительно низкие давления
2.2 Шестеренные насосы внутреннего зацепления
Отличительной особенностью шестеренных насосов внутреннего зацепления является меньший уровень пульсаций и как следствие малый уровень шума. В связи с этим они находят широкое в стационарных машинах и механизмах, а так-же на мобильной технике работающей в закрытых помещениях.
Принцип работы шестеренного насоса с внутренним зацеплением состоит, как и у насосов внешнего зацепления, в переносе жидкости во впадинах шестерен от линии всасывания в линию нагнетания. В зоне всасывания при вращении шестерен объем камеры, образованной зубьями шестерен и серпообразным разделителем, увеличивается(см. рис. 16). При этом происходит наполнение рабочей камеры жидкостью из линии всасывания. В зоне нагнетания происходит процесс вытеснения рабочей жидкости в линию нагнетания, т.к. объем камеры в этой зоне при вращении шестерен уменьшается.
Рабочий объем шестеренного насоса с внутренним можно определить из зависимости:
Где m – модуль зубьев
z – число зубьев внутренней шестерни
b – ширина зуба
h – высота зуба
Конструктивный разрез шестеренного насоса с внутренним зацеплением показан на рис. 17.
Рис.17
Достоинства и недостатки шестеренных насосов внутреннего зацепления:
Достоинства
- простота конструкции.
- Частоты вращения до 4000 об/мин
- Низкий уровень шума
- Низкая стоимость
Недостатки
- Низкий КПД
- Сравнительно низкие давления
2.3 Героторные насосы.
Героторные насосы это разновидность шестеренных насосов с внутренним зацеплением. Отличие от классической конструкции шестеренного насоса с внутренним зацеплением состоит в отсутствии серпообразного разделителя. Разделение полостей всасывания и нагнетания реализовано за счет применения специального профиля. Его форма такова что в зоне где должен находиться серпообразный разделитель обеспечен постоянный контакт шестерен. (рис.18). Принцип работы насоса данной конструкции точно такой же как и шестеренного насоса с внутренним зацеплением.Героторные насосы обычно используют при невысоких давлениях (до 15МПа) и подачах до 120 л/мин. При этом частоты вращения составляют не более 1500 об/мин.
Изображение героторногопоказано насосана рис. 19.
Рис.18
Рабочий объем героторного насоса можно определить из выражения:
Где Аmin,Аmin – минимальная и максимальная площадь межзубьевой камеры
z – число зубьев внутренней шестерни
b – ширина зуба
\
Рис.19
Достоинства и недостатки героторных насосов:
Достоинства
- Простота конструкции
- Низкий уровень шума
Недостатки
- Невысокий КПД
- Высокая по сравнению с шестеренными насосами стоимость
2.4 Роторно-винтовые насосы.
Еще одной разновидностью шестеренного насоса можно считать винтовые насосы. Их рабочие элементы можно представить как косозубые шестерни с количеством зубьев равному числу заходов винтовой нарезки. Главным преимуществом этих насосов является равномерность подачи и как следствие низкий уровень шума. Достоинством насоса также является его способность перекачивать жидкости с твердыми включениями. Давление развиваемое насосом может составлять до 20МПа. Частоты вращения до 1500 об/мин.
Ввиду сложности изготовления данного типа насосов, они не получили широкого распространения и применяются лишь в специфических гидросистемах. Существуют двух (рис. 20) и трехвинтовые (рис. 21) конструкции насосов.
Достоинства и недостаткироторно-винтовых насосов:
Достоинства
- Низкий уровень шума
- Низкий уровень пульсаций
Недостатки
- Невысокий КПД
- Высокая стоимость
3. Пластинчатые насосы.
Пластинчатые гидронасосы это гидромашины в которых роль вытеснителя рабочей жидкости выполняют радиально расположенные пластины, которые совершают возвратно-поступательные движения при вращении ротора. В российской литературе пластины часто называют – шиберами, а насосы – шиберными.
Различают пластинчатые гидронасосы однократного действия и двойного действия. У насосов однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двойного действия — два раза.
Пластинчатые насосы имеют низкий уровень шума и хорошую равномерность подачи. Также эти насосы имеют сравнительно большие рабочие объемы при небольших габаритах. Пластинчатые гидронасосы могут работать на давлениях до 21МПа при частотах вращения до 1500 об/мин.
3.1 Насос однократного действия
Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор насоса приходит во вращение (см. рис. 22). Под действием центробежной силы пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. При прохождении пластин через область всасывания, объем рабочих камер между ними увеличивается и происходит всасывание рабочей жидкости.При прохождении пластин через область нагнетания, объем рабочих камер между ними уменьшается и происходит вытеснение рабочей жидкости в линию нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания в полость под ними подводится давление из линии нагнетания. В некоторых случаях дополнительный прижим пластин организуется за счет установки пружин под пластины.
Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия рассчитывается как:
Где e – эксцентриситет
b – ширина пластины
Насосы однократного действия конструктивно могут иметь исполнения с регулируемым рабочим объемом. Регулировка рабочего объема происходит за счет изменения величины эксцентриситета e.
Рис. 22
Достоинства и недостаткипластинчатых насосов однократного действия:
Достоинства
- Низкий уровень шума
- Низкий уровень пульсаций
- Возможность регулировки рабочего объема
- Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
- Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.
Недостатки
- Большие нагрузки на подшипники ротора.
- Сложность уплотнения торцов пластин
- Низкая ремонтопригодность
- Сравнительно невысокие давления (до 7МПа)
3.2 Насос двойного действия
Принцип действия насоса двойного действия полностью аналогичен принципу работы насоса однократного действия (рис. 23). Отличием является наличие двух зон всасывания и двух зон нагнетания. Для обеспечения прижима пластин в зоне нагнетания, также как и насосов однократного действия, подводится давление нагнетания.
Рис. 23
Рабочий объем пластинчатого насоса двойного действия рассчитывается как:
Где b – ширина пластины
Изображение внутреннего устройства пластинчатого насоса двойного действия показано на рис. 24.
Рис. 24
Достоинства и недостаткипластинчатых насосов двойного действия:
Достоинства
- Низкий уровень шума
- Низкий уровень пульсаций
- Возможность регулировки рабочего объема
- Уравновешенность радиальных нагрузок в роторе.
- Низкая по сравнению с роторно-поршневыми насосами стоимость.
- Менее требователен к чистоте рабочей жидкости.
- Большие по сравнению пластинчатыми насосами однократного действия давления (до 21МПа)
Недостатки
- Низкая ремонтопригодность
- Сложность уплотнения торцов пластин
4. Рекомендации по выбору насоса для гидросистемы.
Выбор типа и насоса нужно осуществлять исходя из условий работы гидросистемы, ее назначения и требований к параметрам потребного потока рабочей жидкости.
Основными параметрами при выборе типа насоса являются:
- Уровень действующих давлений рабочей жидкости;
- Класс чистоты рабочей жидкости;
- Диапазон вязкостей рабочей жидкости;
- Экономическое обоснование применения.
При выборе насоса для гидросистемы следует учитывать большое количество определяющих факторов. Основными критериями с которых необходимо начать выбор насоса являются необходимая подача Qи давлениеp. Также в начале процедуры подбора необходимо четкое представление о типе приводного двигателя. В зависимости от предназначения и базирования механизма приводимого в действие гидросистемой приводной двигатель может быть электрическим или двигателем внутреннего сгорания. При выборе мощности приводного двигателя следует определить необходимую для гидросистемы гидравлическую мощность, которую можно приблизительно определить по зависимости (1).
где Q – подача насоса [л/мин]
p – давление в гидросистеме [МПа]
ɳ — КПД насоса (шестеренного и пластинчатого ɳ=0,85, для роторно-поршневого ɳ=0,9)
После определения мощностивыбирается тип гидронасоса исходя из характеристик свойственных для каждого из типов насосов и рабочего давления. Необходимый рабочий объем гидронасоса определяется как:
где Q – необходимая подача насоса [л/мин]
n – частота вращения двигателя [об/мин]
Определив необходимый рабочий объем насоса,выбираем по каталогу насос выбранного типа с наиболее близким значением рабочего объема. После чего взяв из каталога реальные значения q0и ɳ, рассчитываем реальное значение подачи насосаQ:
и проверяем насос на совместимость с выбранным двигателем по мощности (см. выражение (1)).
При необходимости наличия регулируемой подачи насоса, помимо установки регулируемого насоса, можно применить насос постоянного рабочего объема при этом подачу регулировать оборотами приводного двигателя. Данный способ регулирования может быть осуществлен в ограниченных характеристиками двигателя пределах.
Для ступенчатой регулировки скорости гидродвигателя в гидросистеме можно применять два насоса илимногосекционные насосы, фактически представляющие собой несколько насосовконструктивно выполненных одним блоком. Для регулировки скорости в этом случае необходимо подключать или отключать секции насоса изменяя тем самым суммарную подачу насоса. Способы коммутации секций будут описаны в статьях 7 и 8.
5. Причины отказа насосов.
При эксплуатации насоса следует обращать внимание на условия его работы. Наиболее часто неисправность насоса бывает вызвана:
- Попаданием посторонних частиц (грязи)
- Масляным голоданием
- Работой на водно-масляной эмульсии
- Работой на воздушно-масляной смеси
- Работой с перегрузкой по давлению
- Превышением допустимых оборотов
- Превышение давления в корпусе
- Перегревом рабочей жидкости
6. Заключение.
Данная статья написана в помощь специалистам осуществляющим ремонт, обслуживание и эксплуатацию гидросистем станочного оборудования и мобильных машин. Ознакомившись с вышенаписанным материалом, читатель получает базовые сведения о самых распространённых типах гидравлических насосов, их преимуществах и недостатках. Также в материале имеется простейший алгоритм определения мощности насоса и подбора приводного двигателя.
Следует отметить что практически все описанные конструктивные типы насосов могут использоваться в качестве гидромоторов, но об этом в следующей статье…
Все типы насосов описанные в данной статье можно приобрести в компании RGC гидроагрегаты.Возможна поставка гидрооборудования и запасных частей под заказ. Также в нашей компании можно получить консультации по гидрооборудованию.
Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!
С Уважением,
Начальник конструкторского отдела
Лебедев М.К.
Тел.: (495) 225-61-00 доб. 234
E-mail: [email protected]