Шестеренчасті насоси

Шестеренчасті насоси виготовляють із зовнішнім або внутрішнім зачепленням шестерень. Насоси з зовнішнім зачепленням простіші у виготовленні, тому їх застосовують значно частіше. Компактні насоси з внутрішнім зачепленням застосовують в установках малих розмірів.

Шестеренчастий насос (рис. 3,7, а) має корпус, дві кришки і пару зубчастих коліс, насаджених на валики. У кришках розміщені підшипники і сальники ведучого і веденого валиків. У корпусі насоса 1 передбачені два отвори: всмоктувальне 2 з того боку, де зуби шестерень при обертанні розходяться, і нагнітальне 3 з протилежного боку.

Рисунок 3.7 – Шестеренчастий насос

Принцип дії насоса полягає в наступному. Ведучий валик насоса з насадженої на ньому шестерінкою приводиться в обертання від двигуна. Від ведучої шестерінки отримує обертальний рух і ведена шестерня. При обертанні шестерень зуби їх в порожнині всмоктування В розходяться. При цьому рідина, що знаходиться в западинах між зубами, переміщається і у всмоктувальній порожнини утворюється розрідження, завдяки якому забезпечується надходження рідини до отвору всмоктування. Перенесена западинами між зубами рідина з порожнини всмоктування В в порожнину нагнітання Н при вході зубів у зачеплення витісняється і надходить далі в нагнітальний трубопровід.

При роботі шестеренчастого насоса в западинах між зубами може розвиватися високий тиск, який передається на валики і опори насоса. Для розвантаження насоса необхідно уникати замикання рідини в западинах між зубами. Для цієї мети в насосах високого тиску в западинах влаштовують радіальні канали для відведення замкненою рідини і забезпечення розвантаження валиків і опор насосів (рис. 3.7, б). Шестеренчасті насоси виготовляють для низького (до 1 МПа), середнього (до 3 МПа) і високого (10 МПа) тиску. Насоси низького тиску зазвичай використовують в системах змащення й охолодження верстатів і машин. Насоси середнього тиску застосовують в гідроприводу верстатів, силовому органу яких потрібно повідомляти швидкі переміщення, наприклад для свердлильних та шліфувальних верстатів. Насоси високого тиску використовують в гідроприводу в разі необхідності передачі робочому органу верстата великого зусилля. Шестеренчасті насоси випускають як з електродвигуном, так і без нього. Вал насосів з’єднується з приводним валом за допомогою еластичної муфти. Найбільш поширеними шестеренчастими насосами є НШ- 39-2, НШ-39М, НШ- 39-2И та ін. (табл. 3.3). Шестеренчасті насоси при роботі створюють пульсацію витрати, а отже, і пульсацію обертального моменту, що негативно впливає на конструкцію насоса. Цей недолік усувається у гвинтових насосів. Шестеренчасті насоси бувають двошестерінчасті (рис. 3.7, а, б) і тришестерінчасті (рис. 3.7, в). При обертанні середньої провідної шестерні тришестерінчасті насоси за годинниковою стрілкою в каналах 1 і 3 відбувається всмоктування рідини, а в каналах 2 і 4 – нагнітання. Канали 1 і 3, а також канали 2 і 4 з’єднуються між собою. У порівнянні з двошестерінчастим тришестерінчастіий насос має велику подачу, але менший об’ємний ККД.

Насоси з чотирма, п’ятьма і великим числом шестерень, практично не випускають через низький ККД.

За останній час з’явилися шестеренні насоси з гідравлічною компенсацією торцевих зазорів, що забезпечує підвищення об’ємного ККД. Такі насоси можуть працювати з тиском до 10 МПа і більше. Гідравлічна компенсація торцевих зазорів в шестеренних насосах здійснюється наступним чином (рис. 3.7, г). Рідина під тиском р, створеним в насосі, підводиться в порожнину D і притискає рухливу втулку В до шестерні Ш із зусиллям, що забезпечує достатню ущільнення по торця. Для нормальної гідравлічної компенсації необхідно, щоб втулка притискалася до шестерні, не викликаючи сильного тертя і підвищеного зносу торців втулки і шестерні.

Крім гідравлічної компенсації торцевих зазорів, застосовують спосіб зменшення їх за допомогою бічних прокладок, що мають осередки з еластичними стінками. Прокладку у вигляді шайби ставлять між шестернею і корпусом насоса. При роботі насоса через отвір прокладки в стінках комірки заповнюють маслом. Під тиском масла, що знаходиться в осередках, перегородки останніх деформуються і притискаються до торців шестерні, вибираючи зазори.

Подачу шестеренчастого насоса визначають за формулою:

(3.27)

де ω – площа западини зуба, м²;

b – ширина зуба (ширина шестерні), м;

z – число зубів на одній шестірні;

n – частота обертання, об/хв;

η_υ – об’ємний ККД насоса, значення якого приймається в межах 0,8...0,9, в залежності від щільності пригону деталей, швидкості обертання і в’язкості рідини.

Враховуючи труднощі при вимірі площі западини зуба ω, подачу шестеренчастого насоса з двома однаковими шестернями визначають і за іншою формулою:

(3.28)

де D_н – діаметр початкового кола шестерні, м;

m – модуль зачеплення;

k₁ – поправочний коефіцієнт, що враховує різницю між дійсним обсягом западин зубів і розрахунковим кільцевим обсягом (в середньому k₁ =1,1).

Так як

(3.29)

тоді

(3.30)

Колова швидкість шестеренчастих насосів повинна бути не вище 6-8 м/с. При великих колових швидкостях виникає надмірне розрідження у підстав западин між зубами, що призводить до явища кавітації і погіршення роботи насоса.

Швидкість течії рідини у всмоктуючому патрубку шестеренчастого насоса зазвичай допускається в межах 1...2 м/с.

Таблиця 3.3 – Технічна характеристика шестеренчастих насосів

Тиск рідини Р на шестерню визначають за формулою:

(3.31)

де D_г – діаметр кола головок зубів шестерень, м;

b – ширина шестерні, м;

р – тиск, що створюється насосом, Па.

Потужність шестеренчастого насоса визначається за формулою:

(3.32)

де Q – подача насоса, л/хв;

ω_уг = πn/30 – кутова швидкість, рад/с;

n – частота обертання, об/хв;

μ_кр – крутний момент на валу насоса, Н∙м;

η – ККД насоса;

р – тиск насоса, МПа.

У розвантажених насосах (рис. 3.7, б) тиск на шестерню наближається за величиною до кутовому зусиллю обертання насоса.

Надалі є тенденція до створення шестеренних насосів з великим числом оборотів і тиском більше 10 МПа. Наприклад, в США шестеренчасті насоси з зовнішнім зачепленням виготовляються з подачею Q = 0,75...550 л/хв і тиском р = 0,7...17,5 МПа при частоті обертання n = 1200...3600 об/хв.

Поиск по сайту: