Шестерённые насосы

На судах шестерённые насосы используются в топливных и масляных системах, для которых характерны небольшие подачи и малые давления.

Рабочими элементами насосов являются зубчатые шестерни с минимально возможными радиальными и торцевыми зазорами в корпусе. Ведущая шестерня насажена на ведущий вал через шпонку (или с натягом) и вращается от вала приводного механизма. Ведомая шестерня свободно насажена на ведомый вал и вращается от ведущей. При вращении валов шестерни захватывают жидкость впадинами зубьев в полости всасывания и переносят её по периферии корпуса в полость нагнетания под давлением до 5МПа (50кг/см²).

Шестерённые насосы выполняют с внутренним и внешним зацеплением. По типу зуба шестерён различают насосы с прямозубыми, косозубыми и шевронными шестернями. На судах применяют в основном насосы с внешним зацеплением и эвольвентным профилем зуба. Чаще шестерённые насосы выполняют одноступенчатыми, однако известны многоступенчатые и многопоточные насосы.

Шестеренные насосы выполняют с прямыми зубьями, косыми и шев­ронными. Их подразделяют на на­сосы с внешним и внутренним зацеплением. В системах морских судов применяются преимущественно шестеренные насосы с внешним зацеплением.

Ведущая 2 и ведомая 5 шестерни расположены в корпусе 1 и нахо­дятся во внешнем зацеплении. При показанном на рисунке направле­нии вращения патрубок 6 будет всасывающим, а патрубок 4 — нагне­тательным.

При расцеплении каждой пары зубьев полости 7 впадина, ранее занятая зубом, в каждом колесе освобождается и заполняется перека­чиваемой жидкостью из всасывающего патрубка. Вращением колеса этот объем переносится в нагнетательную полость 3, а затем выталки­вается в нагнетательный патрубок. Часть объема перекачиваемой жид­кости заполняет радиальные зазоры 8 между зубьями и в подаче не участвует, что учитывается объемным КПД шестеренного насоса.

У шестерен с косыми или шевронными зубьями коэффициент за­цепления больше, чем у прямых. Они меньше изнашиваются, менее требовательны к монтажу, работают плавно и менее шумно. Недоста­ток шестерен с косыми зубьями — это осевые усилия, возникающие во время работы. В шестернях с шевронными зубьями осевые усилия от каждой половины зуба взаимно противоположны и уравновешива­ются, однако такие шестерни сложнее изготавливать.

Особенности работы. Зазоры между зубьями шестерён, а также между шестернями и корпусом не должны превышать 0,2мм.

При вращении зубья шестерён, попадая во впадину, работают как поршень в цилиндре. При этом небольшой объём жидкости запирается в радиальном зазоре. Здесь возникают высокие давления (несколько де­сятков мегапаскалей), под действием которых зубья разрушаются, а также увеличивается нагрузка на подшипники и их износ. Для ликвидации этого вредного явления производят сверления разгрузочных отверстий.

В шестеренном насосе возникают явления запирания жидкости во впадине зуба — создается высокое давление и жидкость по этой причине нагревается. При этом также увеличивается. При выходе зуба из зацепления давление со стороны всасывания сразу падает и нагне­тая жидкость, вскипает, что может сорвать всасывание насоса. Запирания жидкости во впадинах шестерен

Предупреждают запирание жидкости различными конструктив­ными мерами: создают зазор по нормали к профилю (0,2-0,5 мм) в за­цеплении; соединяют впадины ведомой шестерни разгружающими сверлениями: делают соединительные полости на торцовых крышках насоса.

КПД шестерённых насосов не превышает 0,6, а в ряде случаев равен 0,3; чем мощнее насос, тем выше КПД.

Несмотря на низкие значения КПД, эти насосы используются на судах в качестве автономных и навесных, как весьма надёжные в эксплуатации и обладающие хорошей всасывающей способностью.