47. Шестеренные насосы, конструкция параметры.

Шестеренный насос — это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих герметическое замыкание рабочих камер и передачу вращающего момента с ведущего вала на ведомый. Шестеренные насосы могут быть с внешним и внутренним зацеплением.

Наиболее простым по конструкции и самым распространенным является шестеренный насос с внешним зацеплением (рисунок 1.16). Он состоит из корпуса 4 и двух эвольвентных зубчатых колес (шестерен) 1 и 3, находящихся в зацеплении. В представленной конструкции ведущей является шестерня 1, а ведомой — 3.

При выходе зубьев из зацепления во всасывающей полости рабочий объем увеличивается и жидкость заполняет впадины между зубьями (в том числе затемненную впадину 2). Затем впадины с жидкостью перемещаются по дугам окружности от полости всасывания в полость нагнетания (показано штрихпунктирной линией). В полости нагнетания зубья входят в зацепление, рабочий объем уменьшается и жидкость вытесняется в полость нагнетания. Следует иметь в виду, что впадины несколько больше зубьев, поэтому часть жидкости возвращается обратно в полость всасывания.

Таким образом, рабочей камерой шестеренного насоса является впадина между зубьями, точнее, та часть ее объема, которую занимает зуб при вытеснении жидкости. Для приближенного определения рабочего объема насоса V₀ принимают объемы зубьев и впадин равными. Тогда можно считать, что рабочий объем насоса равен суммарному объему всех впадин и зубьев одной шестерни и может быть определен по формуле

, (1.35)

где D — диаметр начальной окружности шестерни; b — ширина шестерни; h — высота зубьев (глубина впадин).

Для анализа влияния параметров зацепления на рабочий объем насоса целесообразно связать его с модулем зацепления. Так как высота зуба равна двум модулям (h = 2т), а диаметр начальной окружности шестерни — произведению модуля и числа зубьев (D = mz), то (1.35) преобразуется в формулу

.

Формула позволяет сделать вывод, что рабочий объем V₀ увеличивается пропорционально числу зубьев z в первой степени и квадрату модуля т. Таким образом, для увеличения подачи насоса целесообразнее увеличивать модуль зацепления т за счет снижения числа зубьев z. На практике обычно применяют насосы с числом зубьев z=8...18.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением получили широкое распространение в машиностроении, так как они просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Эти насосы выпускаются для гидросистем как с высокими давлениями (до 15...20 МПа), так и с более низкими (1...10 МПа). Первые находят применение в гидросистемах тракторов, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин, а вторые используются в станочных гидроприводах и гидросистемах поршневых двигателей. Частоты вращения большинства шестеренных насосов с внешним зацеплением находятся в диапазоне 1000...2500 об/мин. Полные КПД этих насосов обычно составляют 0,75...0,85, а объемные КПД — 0,85...0,95.

Кроме шестеренных насосов с внешним зацеплением, бывают также шестеренные насосы с внутренним зацеплением, когда шестерня меньших размеров располагается внутри более крупного зубчатого колеса. Такие насосы компактнее, но из-за более сложной конструкции по сравнению с насосами с внешним зацеплением они не нашли широкого применения.

1 — ведущая шестерня; 2, 5 — впадины (рабочие камеры);3 — ведомая шестерня; 4 — корпус; 6 — зуб

Рисунок 1.16 - Шестеренный насос