Принцип работы шестеренчатого масляного насоса с внутренним зацеплением: устройство и действие

Описание

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением — это особая форма роторного механизма объемного действия. Он состоит из двух шестерен, расположенных в корпусе. Этот тип насоса прост в использовании благодаря своей простой конструкции. Кроме того, они прочны и имеют длительный срок службы. Кроме того, насосные установки имеют небольшие размеры. Хотя они работают по одному и тому же принципу, их конструкция может быть совершенно разной. В результате их использование широко распространено и актуально для многих отраслей промышленности. В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент шестеренных насосов.

Классификация насосов

Стоит отметить, что такое деление является традиционным и зависит от наличия какого-либо имущества в конкретном насосе.
Различие между насосами проводится в соответствии со следующим
1. муфта (внутренняя или внешняя)
2. механизм (со спиральными, снежиночными или прямыми зубьями)
3. тип вращения (правостороннее, противовращательное или левостороннее)
4. количество сопрягаемых роторов (двойные и множественные роторы)
5. количество ступеней (одноступенчатые или многоступенчатые); 6;
6. доступная регулировка (регулируемая или нерегулируемая)
7. подача давления (без нагрузки, с нагрузкой или с автоматической регулировкой концевого зазора)

Невозможно классифицировать насос на основе одного признака. Он должен быть основан на всех имеющихся характеристиках.

Насосы с внутренним зацеплением

Насосы с внутренним зацеплением характеризуются наличием двух шестерен, одна из которых находится внутри другой. Выдающейся особенностью насосов этого типа является их компактность. Если говорить о расположении самих шестерен и их зубьев, то внешняя шестерня имеет внутренние зубья и, наоборот, внутренняя шестерня имеет внешние зубья. Как только две шестерни начинают вращаться, внутри камеры всасывания создается вакуум. Здесь рабочая жидкость поступает в свободное пространство между зубьями, а затем в саму разгрузочную камеру. Такой насос должен быть оснащен обратным клапаном, чтобы насос не вышел из строя из-за повышения давления при выходе жидкости в нагнетательную трубу. Здесь медиум образует замкнутый круг. Как только давление в нагнетательной трубе повышается, жидкость движется к клапану. Клапан выдавливается жидкостью, и жидкость немедленно возвращается туда, откуда она пришла (в зону всасывания).

Такие насосы менее распространены, поскольку требуют более точных размеров насосного агрегата. Однако они являются самыми компактными, так как одна шестерня расположена внутри второй шестерни.

Насосы с внешним зацеплением

Эти устройства более распространены. Вместо того чтобы одна шестерня располагалась внутри другой, шестерни обращены друг к другу и вращаются с одинаковой скоростью в прямо противоположных направлениях. Электродвигатель приводит в движение вал с ведущей шестерней. Он начинает вращаться. Ведомая шестерня начинает вращаться.

Пространство между зубьями шестерни в рабочей камере сведено к минимуму, и при вращении шестерни в зоне всасывания создается вакуум. В месте зацепления зубьев шестерни друг с другом существует защемленный объем. В результате возникает большое объемное сопротивление из-за низкой сжимаемости рабочей жидкости. Это одна из самых больших проблем, которую производители насосов пытаются решить уже много лет.

Героторные насосы

Это насос с внутренним зацеплением, но, в отличие от стандартной конструкции, он не имеет … Это шестеренчатый насос с внутренним зацеплением, но, в отличие от классической конструкции, он не имеет серповидного всасывающего/нагнетательного дивертора со специальным профилем.

Профиль имеет такую форму, что шестерни находятся в постоянном контакте в области, где должен располагаться серповидный сепаратор. В остальном насос работает ничем не отличается от обычных насосов (с внутренними шестернями).

Насос обычно используется для низких давлений (до 150 бар) и объемов подачи до 120 л/мин. А скорость вращения составляет максимум 1500 об/мин.

Преимуществами являются простота и низкий уровень шума, недостатками — низкая эффективность и относительно высокая стоимость.

Роторно-винтовые насосы

Винтовые насосы также можно рассматривать как разновидность шестеренчатых насосов. Их рабочий орган можно представить в виде косозубой шестерни с числом зубьев, равным числу запусков винта. Основным преимуществом этих насосов является превосходная равномерность подачи и, следовательно, низкий уровень шума. Еще одной важной эксплуатационной особенностью является способность работать с жидкостями с твердыми частицами при давлении до 200 бар и скорости вращения до 1500 об/мин.

Конструкция этих насосов настолько сложна, что они применяются не повсеместно, а для довольно специфических гидравлических систем. Существуют две конструкции двухвинтовых и трехвинтовых насосов.

Как уже упоминалось ранее, основными преимуществами прогрессивных полостных насосов являются низкий уровень шума и равномерность подачи (отсутствие значительных пульсаций). Их недостатками являются высокая цена и низкая эффективность.

Шестеренный насос виды

Существует два основных типа конструкции шестеренчатых насосов.

1. Конструкция внешней передачи. Этот тип конструкции является наиболее распространенным. Две шестерни закреплены друг напротив друга. Одна шестерня является главной и приводит в движение вторую шестерню.
2. Конструкция внутренней передачи. Менее распространены из-за высокой точности, требуемой при изготовлении узла, но в отличие от внешнего сцепления, эти узлы более компактны. Две шестерни расположены одна за другой, внутренняя шестерня приводится в движение внешней шестерней с внешними зубьями. Внешняя (входящая в комплект) шестерня расположена в цилиндрическом отверстии корпуса и имеет внутренние зубья. Чаще всего элемент в форме полумесяца разделяет зоны подачи и выгрузки.

Технические характеристики

Принцип включает в себя работу ряда элементов с различными характеристиками. Для того чтобы лучше понять принцип работы шестеренных насосов, необходимо изучить их конструкцию и основные компоненты.

1. Рабочий объем измеряется в кубических сантиметрах, и этот показатель основан на объеме жидкости, выводимой за полный оборот вала.
2. Вытеснение измеряется в литрах в минуту, этот параметр также известен как производительность механизма.
3. Параметр установки основного корпуса приемной станции по отношению к подаче жидкости известен как вакуумная высота. Этот параметр следует тщательно изучить, так как если рекомендуемая высота не превышает двух метров, то при превышении этого параметра редукторный механизм не сможет создать необходимое давление. Оно зависит от атмосферного давления в камере всасывания и в окружающей среде, а также от мощности привода.
4. Объемный КПД отвечает за параметр коэффициента доставки. Допускается утечка из зазора, патрубка насоса, которая может быть вызвана износом уплотнений в корпусе. Рекомендуется устанавливать шестеренчатый насос как можно ближе к емкости, чтобы избежать потерь энергии на стороне всасывания. Давление на входе может быть очень низким из-за слишком длинного соединения.
5. КПД гидромеханического типа указывает на потери, связанные с трением масла о корпус насоса, последующим соединением.

Существуют некоторые основные параметры, такие как крутящий момент и номинальная мощность. Насос должен быть адаптирован к поставленной задаче, а на выходе иметь соответствующий запас, чтобы избежать риска перегрева и повреждения движущихся частей.

Устройство и принцип действия насосов с внутренним зацеплением

Внутренний шестеренчатый насос работает по тому же принципу, что и внешний шестеренчатый насос. Жидкость, заполняющая пространство между шестернями, поступает в разгрузочную камеру, где она выдавливается наружу. В научно-технической литературе вопрос о профилях шестерен, проектировании и расчете шестеренных насосов с внутренним зацеплением практически не рассматривается. Имеется лишь несколько рекомендаций.

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением представляет собой гидравлическую машину, работающую по объемному принципу. Перекачивание и нагнетание давления жидкости (масла) в насосе осуществляется за счет одновременного совместного вращения ротора и внутренних шестерен, сцепленных друг с другом. Шестеренчатые насосы DESMI показаны на рисунке 1.

Рис. 1 — Блок-схема масляного насоса: 1 — внутренняя шестерня; 2 — внешняя шестерня; 3 — серповидный участок; A — перелив.

Внешняя шестерня ротора имеет 11 зубьев, а внутренняя шестерня — 8 зубьев. Зубья внешней и внутренней шестерен входят в зацепление друг с другом. Одновременно зацепляются не более двух пар зубьев в теоретическом профиле и не более одной пары зубьев в фактическом профиле. Причина этого заключается в том, что для компенсации погрешностей изготовления и тепловой деформации шестерни во время работы насоса необходимо подрезать фактические координаты контура и принудительно ввести контурный зазор.

Исследуемая конструкция масляного насоса по принципу действия является машиной внешнего сжатия. Пространство A между наружной шестерней ротора 2 и зубьями внутренней шестерни 1 образует проход, по которому жидкость отводится со стороны всасывания на сторону давления. Всасывание происходит в тот момент, когда при расцеплении зубов образуется переливной объем. Повышение давления в пересекаемом объеме происходит в момент его сообщения с разгрузочной камерой. В момент, когда зубья снова входят в зацепление, заглатываемый объем A начинает уменьшаться, что приводит к выдавливанию нагнетаемой жидкости (масла) из заглатываемого объема.

Для изоляции нагнетательной стороны масляного насоса от всасывающей и с учетом эксцентриситета e оси вращения ротора предусмотрен серповидный сегмент 3, верхняя часть которого очерчена на выступах внутренней шестерни, а нижняя — во впадине наружной шестерни ротора. Ротор 5 является приводным узлом (см. рис. 2) и опирается на подшипники скольжения 6 и качения 10 в корпусе 3. Внутренняя шестерня 4 вращается на валу 2, который эксцентрично запрессован в крышку 1. Фрикционные подмножества: втулки, закаленные на валу, запрессованные во внутреннюю шестерню, постоянно снабжаются маслом.

Когда ротор 5 насоса вращается, внутренняя шестерня 4 также приводится в движение гибкой муфтой от электродвигателя. Масло из камеры всасывания попадает в пространство между зубьями наружной шестерни ротора 5 и внутренней шестерни 4 и под определенным избыточным давлением уносится в камеру нагнетания. На валу ротора расположено механическое уплотнение 11. Для охлаждения и смазки уплотнения, а также для циркуляции масла в верхней части корпуса имеется патрубок 14, который соединен с всасывающей трубой. Камеры всасывания и нагнетания имеют фланцы на конце, и к ним подсоединяются соответствующие трубы.

Рис. 2 — Насос с внутренней передачей: 1 — передняя крышка; 2 — вал; — корпус; 4 — внутренняя передача; 5 — ротор; 6 — подшипник скольжения; 7 — корпус подшипника; 8 — задняя крышка; 9 — уплотнение; 10 — роликовый подшипник; 11 — уплотнение; 12, 14 — фитинги; 13 — основание

Основной задачей при проектировании и совершенствовании шестеренного насоса является профилирование рабочей поверхности его ротора. Ниже приведен инженерный метод расчета координат сопрягаемого профиля на основе теоремы о зацеплении.

При профилировании зубчатого колеса один из профилей используется в качестве отправной точки для расчета координат взаимозаменяемых профилей. Поскольку исходный профиль рассматривается как внутренняя передача, контактная поверхность образуется прямым участком DG (см. рис. 1). Такое конструкторское решение было также продиктовано необходимостью облегчить производство зубчатой техники, поскольку в этом случае координатные поверхности реагируют только на поверхность зубчатого колеса.

На рис. 1 используются следующие обозначения: da1 внешний диаметр вершины зуба, df1 диаметр основания зуба, d1 диаметр шага зуба. точка P — полюс зацепления. Его координаты определяются следующими соотношениями — число зубьев наружной шестерни; ZB — число зубьев внутренней шестерни. i=ZH/ZB; ZH Диаметр шага определяется эксцентриситетом делительной окружности ротора и передаточным числом. Профиль внутреннего зацепления задается координатами крайних точек сечения DG: (ХГҮГ); (ХГҮГ). Профиль внешней передачи по теории отклика является огибающей к профилю внутренней передачи, и для его нахождения используется метод профильных нормалей. При любом угле поворота внутренней передачи положение точек D и D определяется следующей зависимостью При заданном угле поворота уравнение прямой, проходящей через две заданные точки, будет иметь вид X ( ) X K ( ) — cos ( — ) (Y ( ) e) — sin ( — ). Уравнение (6) представляет собой семейство нормалей к линии. Нормали стремятся пройти через полюса сетки (т.е. через точки, удовлетворяющие условию (1)). Координаты точки контакта [HK( );YK( )] (точка, принадлежащая обеим парам зубьев шестерни) находятся совместным решением уравнений (5) и (6). Найденные значения находятся в системе координат внутренней передачи. Их пересчет в систему координат внешней шестерни осуществляется по следующей зависимости i K i (7)) (Y ( ) e) — cos(Y( ) — X K ( ) — sin(-i K i Система уравнений (7) дает массив точек X и Y, соответствующих различным значениям угла поворота внутренней шестерни, который при поисковом ограничении будет иметь вид df1 X2 Yd (8)K Ka1. Согласно описанному выше методу, расчет координат теоретического профиля зубьев ротора был проведен для катящейся внутренней передачи, конструкция которой показана на рис. 3

Рис. 3 — Расчетная схема для внутренней передачи. Когда коэффициент расчета i = 118, рассчитанный профиль поперечного сечения показан на рис. 4.

Рис. 4 — Расчетное сечение профиля сопряженного зуба.

Этот метод позволяет получить как теоретические, так и практические профили. Из-за необходимости обеспечения зазора между роторами фактические размеры профиля отличаются от теоретических. Обычно теоретический профиль является отправной точкой для построения фактического профиля.

КНРТУ, 2007

Рейтинг: 4/5 — 2 голоса Похожие публикации Шестеренные насосы для производства жевательной резинки MAAG Тканевые компенсаторы: основная терминология Нагрев твердых поверхностей паром Установка резинотросовых компенсаторов Советская химическая промышленность в годы Второй мировой войны

Проблема запертого объема

Важной проблемой в работе шестеренчатых насосов считается проблема запертых объемов. Это связано с тем, что жидкость не может быть сжата очень хорошо, а возникающий в результате защемленный объем может серьезно повлиять на производительность гидравлической системы. Это вызвано высоким моментом сопротивления. Чтобы преодолеть эту проблему, в шестернях прорезаются специальные пазы для отвода избыточного объема в сторону всасывания или нагнетания.

Расчет производительности

Мощность рассчитывается следующим образом.

Из формулы, приведенной на диаграмме выше. можно сделать вывод, что мощность не может быть увеличена никаким способом За исключением увеличения скорости вращения приводного вала. Вывод: Шестеренчатые насосы не регулируются.

Типы уплотнения вала насоса

Существуют различные типы уплотнений вала шестерни, каждый из которых используется в зависимости от его конструкции и типа перекачиваемой жидкости.

Ниже перечислены типы встречающихся уплотнений.

• Сальниковые или манжетные уплотнения, изготовленные из маслостойких сортов резины.
• Механические уплотнения, тип газа.

Газовые и магнитные муфты для бесконтактных сред, что повышает прочность и надежность соединения.

Маркировка насосов НШ

Магнитная муфта

Связанный с широким распространением и различными моделями и модификациями, гидравлический насос NC имеет свою специальную маркировку, чтобы вы могли легко определить, какой тип оборудования перед вами и какой мощности от него ожидать. Возьмем в качестве примера одну из маркировок NSH, рассмотрим каждую часть и определим ее значение. Пример». НШ-10У-3 L».

Давайте рассмотрим маркировку в порядке слева направо.

• «НШ» — шестеренчатый насос.
• За тире следует число, NSH-10, обозначающее объем единицы измерения, который в данном примере составляет 10 см3.
• За номером следует буква, обозначающая комплект насоса. Круглые комплекты насосов обозначаются буквой «A», другие буквы указывают на то, что комплект насоса плоского типа.
• Следующая цифра, разделенная тире, указывает номинальное давление на выходе: 1=10МПа, 2=14МПа, 3=16МПа, 4=20МПа, 5=25МПа.
• В маркировке буква «L» используется для обозначения левостороннего насосно-двигательного агрегата; если агрегат правосторонний, буква не обозначается.

Область применения

Шестеренные насосы используются при давлении до 2,5 МПа. В основном они используются для перекачки вязких жидкостей, таких как нефть, тяжелое масло и даже цемент и асфальт. Основное применение шестеренчатых насосов — перекачивание масла. Они используются в широком спектре областей применения: нефтяная, машиностроительная, химическая промышленность. Они также используются в дорожном строительстве и сельском хозяйстве.

Перекачиваемые среды

Перекачивание высокотемпературных вязких жидкостей, нефтепродуктов (нефть, мазут, масло при температуре до 70-75°C, дизельное топливо при температуре до 40-42°C), различных жидкостей, которые легко охлаждаются (например, парафин), Rubx и битум со смазывающей способностью (температура до 190°C), а также: бензин, парафин, глицерин, желатин, щелочи, кислоты, кремы, косметические масла, эпоксидные смолы. В промышленности: системы подачи нефтепродуктов/топлива, системы смазки двигателей, маслозаправочные установки, поставки котельного топлива, гидравлические приводы.

Благодаря широкому выбору уплотнений и материалов (цветные металлы, графит, керамика, карбид вольфрама и т.д.) и взаимозаменяемости конструкций шестеренных насосов, они способны работать с широким спектром сред.

• Краски, смолы (т.е. вещества, которые сильно абразивны)
• Вязкие, неабразивные продукты.
• Фреон, сжиженные газы, бензин и растворители, которые не разъедают чугун.
• Вещества с высокой температурой.
• Жидкости с низкой смазывающей способностью, кислые продукты, разбавленные кислоты, сильнокислотные вещества.
• Вода.

Комплектация шестеренных насосов

Насосный агрегат состоит из насоса, двигателя (как универсального, так и взрывозащищенного), гибкой муфты и установлен на общем основании.

Марки шестеренных насосов

Давайте рассмотрим список наиболее распространенных марок шестеренных насосов.

Насосы с внешними (наружными) шестернями.

• НШ
• Г11
• НШ
• MD
• HY/ZFS — Bosch
• 1PF2G2 — Rexroth
• IPH — Duplomatic
• X1P — Vivolo
• GHP — Marzocchi

Марки и производители шестеренчатых насосов внутреннего зацепления

• PGF3 Rexroth
• PGH4 Rexroth
• IGP5 Duplomatic
• IGP5 Duplomatic

Основные неисправности шестеренных насосов и их устранение

Неисправность, ее симптомы и проявления	Возможные причины	Средство
Низкое давление на выходе насоса.	1. недостаточный объем жидкости в резервуаре. 2. негерметичность уплотнительного элемента на приводном роторе.	1. Заполните резервуар рабочей жидкости маслом. 2. Замените манжетное уплотнение на крыльчатке.
Из горловины бачка рабочей жидкости вытекает пена.	Воздух попадает в систему через уплотнение ротора привода или уплотнительный элемент, соединенный с линией всасывания.	Проверьте герметичность уплотнительных элементов и, при необходимости, замените манжетное уплотнение ротора или уплотнение всасывающей трубы.
Утечка масла в месте соединения крышки и корпуса насоса.	Ослабьте крепежные элементы, удерживающие крышку на месте.	Затяните винты, соединяющие крышку с корпусом.
Температура резервуара и насоса повышается.	Масло вытекает из зазора, а поворотный клапан или перепускной клапан распределителя заклинило.	Проверьте герметичность труб и распределителя, отремонтируйте золотник или перепускной клапан или замените его.
Чрезмерный уровень шума во время работы.	Недостаточный уровень масла в резервуаре, возможно, вызванный утечками в компонентах гидравлической системы.	Проверьте герметичность компонентов гидравлической системы и трубопроводов и пополните запасы масла в резервуаре.

Мультиметр dt 830b

Преимущества и недостатки шестерных насосов

Преимущества эксплуатации.

• Самая простая конструкция, в результате чего получается самый дешевый объемный насос.
• Очень компактный.
• Высокая степень надежности.
• Крайне низкие требования к очистке рабочей жидкости.
• Смазка не требуется, так как рабочая жидкость действует как смазка.

Недостатки в эксплуатации.

• Низкий КПД, который в большинстве случаев не превышает значения 0,6-0,75, что является минимальным показателем по сравнению с другими типами.
• Пульсация рабочей жидкости в нагнетательной линии, которая вызывает пики давления и приводит к относительно высокому уровню шума (до 90 дБ). Это связано с конструктивными особенностями редуктора.
• Нагрузка на держатель шестерни высокая. Возникает из-за высокой разницы давления между зонами нагнетания и всасывания. Это приводит к увеличению скорости износа подшипников и сокращению срока службы узла.
• Не рекомендуется использовать в гидравлических системах высокого давления. В таких системах насос подвергается большему износу и может очень быстро выйти из строя.

Преимущества

Шестеренчатые насосы обладают рядом положительных качеств. К ним относятся.

• Небольшие размеры.
• Простота в дизайне.
• Простота эксплуатации.
• Надежность.
• Доступная цена.
• Используйте при высоких скоростях вращения.
• Возможность подключения к валам тепловых или электрических двигателей.

Недостатки

Несмотря на эти преимущества, шестеренчатые насосы имеют и недостатки.

• Отсутствует возможность регулировки рабочего объема.
• Они не подходят для высоких давлений.
• Рабочие части должны быть изготовлены из хороших материалов (особенно шестеренки).
• Износ компонентов насоса.
• Потеря эффективности при изменении направления движения рабочей жидкости.

Маркировка шестеренных насосов

В начале маркировки используется следующий ряд буквенных обозначений.

• NSH — насос шестеренчатого типа.
• M — Насос используется в качестве рабочей жидкости.
• F — фланцевый тип крепления.

Затем идет ряд цифр, каждая из которых отделена тире.

1. Литры, подаваемые на 100 оборотов (литров).
2. Максимальное значение давления (кг/см2).
3. Объем сброса в час (м3/ч)
4. Значение давления на выходе из камеры давления (кг/см2)

Еще один индикатор может быть использован для указания материала внутренних частей, через которые проходит рабочая жидкость.

• Ю — алюминиевый сплав.
• B — Бронза.
• K — Нержавеющая сталь.
• Отсутствие буквенного обозначения означает, что он изготовлен из чугуна.

Метка также указывает направление вращения шпинделя. Существует два типа.

1. Левый (L)
2. Правая рука (R).

Пример маркировки «ГМШ 8-25 6,3/2,5Б».

• НШШШ означает, что это шестеренчатый насос, в котором в качестве гидравлической жидкости используется масло.
• Производительность насоса составляет 8 литров на 100 оборотов.
• Давление 25 кг/см2.
• Производительность 6,3 литра в час.
• 2,5 кг/см2 на выходе из разгрузочной камеры.
• B — Внутренняя проточная часть из бронзы.

Таблица технических характеристик основных типов насосов.

Технический паспорт