3.4. Общие свойства и классификация роторных насосов

В роторныхнасосах силовоевзаимодействиерабочегооргана с жидкостьюпроисходитв подвижныхрабочихкамерах, которыепопеременно сообщаютсяс полостямивсасывания и нагнетания.

Наличие подвижныхрабочихкамеру роторных насосовпозволяет исключитьиз их конструкций впускной и выпускнойклапаны. При отсутствии клапановпопеременное соединениеи изоляция рабочихкамерот трубопроводовобеспечивается в роторных насосахза счет перемещенияэтихкамеротполости всасыванияк полостинагнетанияи обратно.

Скоростныепоказателивозвратно-поступательных насосовв большей степениограничиваются инерционностьюклапанов. Поэтому в отличие от нихроторныенасосы, вследствиеотсутствия клапанов, обладают значительнобольшейбыстроходностью.Количестворабочихцикловв единицу времени у этих насосовможет быть в 10и болеераз вышеаналогичного параметра поршневых насосов.

Отсутствие клапанов обеспечиваетроторным насосам и второе существенноеотличиеот поршневых –обратимость.

Практически любой роторный насосможет быть использованв качестве гидродвигателя, т.е. если к насосу подвестижидкость под давлением, то получимвращениееговала. Важнойособенностью роторныхнасосовявляется то, что они всегда имеютнесколькорабочихкамер.Это обеспечиваетимбóльшуюравномерностьподачи по сравнению с поршневыми насосами,однакоих подачане можетбытьабсолютно равномернойи еёпульсациявсегдаимеет место.Отсутствие клапановв роторных насосахповлеклоза собой также значительноеуменьшениегидравлическихпотерь.

КлассификациюроторныхнасосовопределяетГОСТ 17398-72. Все роторныенасосыделятся на двебольшие группы.В первую группувключенынасосы, использующиетолько вращательноедвижение.Во вторую группувходят насосы, в кинематике которых,кроме вращательногодвижения, присутствует такжевозвратно-поступательноедвижение.

Из роторно-вращательныхнасосов наибольшее распространение получилишестеренные насосы, которые используются практически во всех отраслях машиностроения.

Из роторно-поступательныхнасосов в машиностроении достаточно широкоприменяются пластинчатые и некоторыеразновидности роторно-поршневых насосов.

Лекция 4

4.1. Шестеренные насосы

Шестеренный насос – этозубчатый насосс рабочими органамив виде шестерен, обеспечивающихгеометрическое замыканиерабочих камер ипередачукрутящегомоментасведущеговалана ведомый.Шестеренныенасосымогут бытьсвнешнимивнутренним зацеплением.

Самым распространеннымявляетсяшестеренныйнасосс внешнимзацеплением (рис. 4.1).Онобычносостоитиздвуходинаковыхэвольвентныхзубчатых колес, находящихся в зацеплении, а такженеподвижногокорпуса.

Жидкость во всасывающейполости заполняетвпадинымежду зубьями. Затемвпадиныс жидкостьюперемещаютсяпо дугамокружностиот полостивсасыванияк полостинагнетанияи попадаютв область зацепления. При этом каждыйзуб входитв соответствующуювпадину и вытесняетиз неёжидкость. Таким образом,жидкость вытесняетсяиз впадинв полость нагнетанияи далеев напорныйтрубопровод. Следует иметь в виду, чтовпадинана некоторую величинубольше зуба. Поэтомучастьжидкостивозвращается обратнов полостьвсасыванияв запертыхв зоне зацепленияобъемахмежду впадинами и головками зубьев.

Для улучшенияэксплуатационныхпоказателейшестеренных насосових конструкциинесколькоусложняют. Так, длялучшего уплотнениябоковых (торцевых)зазоровв насосахприменяютспециальныеплавающие втулки, которыедавлениемнасосаподжимаютсякбоковым поверхностямшестерен. Тем самым,при повышении давленияавтоматически повышаетсягерметичность насоса.

Рис. 4.1. Шестеренный насос с внешним зацеплением

Для повышения герметичностизубчатое зацепление частовыполняют с большим коэффициентом перекрытия, что позволяет значительное времяв контактенаходится сразудвум парамзубьев. Однакоэто увеличивает замкнутые объемыв месте зацепления.Запертая жидкостьв ограниченных объемах между зубьямисжимается, чтоприводит к скачкам давления.Для устраненияотмеченныхскачков в торцевых поверхностях корпусав зоне зацепленияустраиваютспециальныекомпенсационныеканавки. У некоторых шестеренных насосовдля снижения радиальных нагрузокустраиваютразгрузочные каналыв боковых поверхностях корпусов,удаленных от полостейвсасывания и нагнетания.

Шестеренные насосывыпускаются как для гидросистемс высокими давлениями(до 15…20 МПа), так и для гидросистем с болеенизкими давлениями(1…10 МПа). Первыеприменяютсяв гидросистемах тракторов,дорожно-строительныхи сельскохозяйственныхмашин.Вторые используются в станочных гидроприводах.Рекомендованныечастоты вращениябольшинствашестеренныхнасосов с внешним зацеплениемлежат в пределах1000…2500 об/мин. ПолныеКПДэтих насосов обычносоставляют0,75…0,85, аобъемные КПД– 0,85…0,95.

Кроме шестеренных насосов с внешним зацеплением, известнытакже шестеренные насосыс внутренним зацеплением(рис. 4.2):шестерня меньших размероврасполагаетсявнутриболеекрупного зубчатого колеса.Обазубчатых колесанаходятся в зацепленииивращаютсяотносительно неподвижного корпуса, причемведущей является внутренняяшестерня.

Рабочими камерами, как и в случае насоса с внешним зацеплением,являются впадины зубьев. Всасывающие и на-

Рис. 4.2. Схема шестеренного насоса с внутренним зацеплением

порные трубопроводыподводятсяк торцевым поверхностямнасоса и заканчиваютсяполостями всасывания и нагнетания.Необходимой детальюнасоса с внутренним (эвольвентным) зацеплениемявляется неподвижныйсерпообразныйразделительныйэлемент, которыйслужитдляразделенияполостейвсасывания и нагнетания.Принцип действияданного насосааналогиченпринципу действия шестеренного насосас внешним зацеплением.

Шестеренные насосы с внутреннимзацеплениемкомпактнееи могутработатьприбольших скоростяхвращения.Однакоонисоздают меньшие давления(обычно не более 5…7 МПа).Из-зауказанного обстоятельства и болеесложной конструкции(по сравнению с насосами с внешним зацеплением, онине нашли широкого применения).