Принцип действия шестеренчатых и пластинчатых гидравлических насосов

Шестеренные насосы компактны, механически просты и относительно дешевы. Они часто используются в устройствах низкого давления (до 4 МПа) небольших передвижных устройств, например в землеройных машинах или экскаваторах.

Шестеренный насос наружного зацепления состоит из пары зубчатых колес, которые вращаются внутри плотно пригнанного корпуса.

Принцип действия шестеренного насоса заключается в следующем. При вращении шестерен 2 и 3, установленных в корпусе 1, (рис.) в направлении, показанном на рисунке, во всасывающей камере А создается разрежение за счет ее увеличения при выходе зуба одного колеса из впадины другого. Вследствие этого на концах всасывающего трубопровода 4 создается разность давлений (между атмосферным давлением Pa и разрежением в камере насоса) и сила, поднимающая жидкость из бака 5 в полость насоса А. Жидкость заполняет эту полость и находящиеся в ней впадины зубьев обеих шестерен и переносится ими по периферии зубчатых колес при их вращении в полость Б, где зубья входят во впадины и вытесняют рабочую жидкость в напорную гидролинию насоса, создавая поток Qн. Величина этого потока будет зависеть от числа впадин зубьев и их размеров.

Внешний вал приводит в действие одно зубчатое колесо, которое, в свою очередь, приводит в действие другое зубчатое колесо пары и вращает его в противоположном направлении. При вращении зубчатых колес жидкость всасывается с одной стороны, переносится по окружности корпуса во впадинах между зубьями зубчатых колес и, в конечном итоге, выталкивается с другой стороны.

Пластинчатые насосы широко распространены, так как компактны и при одинаковом давлении могут нагнетать большее количество жидкости по сравнению с шестеренными насосами. Эти насосы часто используются в промышленном оборудовании при давлении до 7 МПа.

Простейший пластинчатый насос имеет цилиндрический ротор, который устанавливается в цилиндрическом корпусе со смещением относительно центра. В роторе установлен ряд пластин, которые могут входить и выходить из пазов при вращении. Когда ротор вращается, объем между смежными пластинами попеременно то увеличивается, то уменьшается. Жидкость всасывается насосом в то место, где расстояние между ротором и корпусом увеличено, затем переносится по окружности корпуса и выталкивается там, где это расстояние минимально.

Пластинчатые насосы выдвигают повышенные требования к смазочным свойствам гидравлической жидкости. Это происходит из-за контакта стальных поверхностей пластин, скользящих по поверхности стопорного (статорного) кольца.

Роторно-поршневые насосы по конструктивному исполнению можно разделить на три большие группы: радиально-поршневые, аксиально-поршневые и кулачковые (эксцентриковые).

Насосы называются так потому, что в качестве вытеснителей рабочей жидкости используются поршни или плунжеры, которые, благодаря вращению ротора, совершают возвратно-поступательные движения и обеспечивают подачу жидкости.

Радиально-поршневой насос содержит в своем составе четыре основных элемента: статор 1, ротор 2, плунжеры 3 и разделитель 4 (рис.).

Действует насос следующим образом. Ротор 2 установлен относительно статора 1 с эксцентриситетом е. При его вращении по стрелке с частотой п плунжеры 3, находящиеся в верхнем полукруге, движутся поступательно от центра вращения, увеличивая объем всасывающей камеры А

Рис.- Принцип действия радиально-поршневого насоса

. При этом в ней создается разрежение, и рабочая жидкость, находящаяся в баке, под действием силы, вызванной разностью между атмосферным давлением и давлением во всасывающей камере, заполняет весь ее объем. Плунжеры, находящиеся в нижнем полукруге, движутся поступательно к центру вращения и вытесняют рабочую среду в напорную камеру Б и далее в гидравлическую систему. Таким образом, за один оборот ротора каждый плунжер совершает один такт всасывания и нагнетания, причем каждый такт происходит за пол-оборота.

Аксиально-поршневой насос, имеет ряд поршней, установленных вокруг оси блока цилиндров. Поршни соединены с диском, который установлен под углом к блоку таким образом, чтобы при вращении диска поршни вдвигались в свои цилиндры и выдвигались из них, соответственно всасывая и выталкивая жидкость.

Аксиально-поршневой насос назван так потому, что его плунжеры расположены в роторе параллельно оси вращения. К этой же группе относят и те насосы, в которых плунжеры (поршни) расположены под углом, меньшим 45°, к оси вращения ротора. Принципиальные конструктивные схемы аксиально-поршневых насосов приведены на рисунке.

Рис.- Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов

Основными конструктивными элементами таких насосов являются корпус 1, планшайба 2, плунжеры 3, ротор 4. Принцип действия насосов заключается в следующем. При вращении ротора 4 (рисунок) благодаря наклонной планшайбе 2 плунжеры 3 совершают возвратно-поступательное движение. При смещении верхнего плунжера влево увеличивается объем полости у правого его торца, и за счет этого там создается разрежение. Под действием силы, возникшей из-за разности атмосферного давления и давления в полости у плунжера, рабочая жидкость заполняет эту полость из бака через канал А и левую всасывающую канавку К в распределительном диске 5 (рисунок). При пересечении плунжером перемычки между канавками К он начинает перемещаться вправо и вытеснять жидкость в правую напорную канавку К, канал Б и далее в гидравлическую систему.

Этот насос отличается еще и тем, что может работать и как насос, и как гидравлический мотор.

Кулачковые (эксцентриковые) насосы нашли большое применение потому, что обеспечивают получение значительных потоков жидкости (более 1000 л/мин) и могут работать при высоких давлениях, достигающих 100 и более МПа. Кроме того, их удобно встраивать непосредственно в корпус какого-либо технологического оборудования. Все кулачковые насосы являются, как правило, насосами клапанного распределения жидкости. На рисунке представлен насос, в котором вращение эксцентрикового (коленчатого, кулачкового) вала 1, смонтированного на опорах 2, вызывает возвратно-поступательное движение плунжеров 5, установленных в корпусе 3. Поджим плунжеров 5 и связанных с ними подпятников 4 к поверхности вала осуществляется пружинами б. Внутренняя полость насоса каналом А связана с баком и заполнена рабочей жидкостью. На такте всасывания, когда плунжеры движутся вверх, увеличивается объем полости у нижнего торца плунжера. Благодаря наличию канавок К, выполненных на поверхности вала, в такте всасывания жидкость заполняет увеличивающуюся полость под плунжером. В такте нагнетания, когда плунжер уже не контачит с канавкой К, движущийся вниз плунжер вытесняет жидкость через клапан 7, отжимая шарик 8 от седла и преодолевая силу пружины обратного клапана, в канал Б и далее в гидросистему по трубопроводу, подсоединяемому к выходу Б.