12.6. Шестеренчатые насосы

Это наиболее простой, малогабаритный и легкий насос. Он состоит (рис. 12.4) из двух зубчатых колес 1 (шестерен) одинакового размера, помещенных в корпусе 2, имеющем всасывающую 3 и нагнетательную 4 полости. Одна из шестерен ведущая, другая – ведомая.

Рис. 12.4. Простейший шестеренчатый насос

Жидкость, поступающая из всасывающего трубопровода, захватывается зубьями шестерен и прогоняется между зубьями и корпусом во впадинах к нагнетательному трубопроводу. Выдавливание жидкости происходит при условии, когда зубья одной шестерни входят при зацеплении во впадины второй. Создаваемое при этом давление выталкивает жидкость в нагнетательный трубопровод.

Теоретическая подача насоса может быть определена следующим образом: при зацеплении зубьев они вытесняют из впадины лишь объем жидкости, равный объему зуба, который меньше объема впадины, т.е. полезный объем одной рабочей камеры V можно считать равным объему зуба:

V = V_зуб .

Если обозначить площадь рабочей части зуба f, а длину зуба b, то:

V = V_зуб = fb .

За один оборот обе шестерни подадут в область нагнетания объем fb2z, где z – число зубьев одной шестерни. При числе оборотов n в минуту теоретическая секундная подача будет:

.

Оставшаяся при зацеплении жидкость во впадинах оказывается запетой между зубьями шестерен, находящимися в зацеплении. Объем замкнутой камеры непостоянен: при вращении шестерен он сначала уменьшается, а потом увеличивается. При уменьшении объема происходит сжатие жидкости и давление в камере повышается, что создает дополнительную нагрузку на шестерни. При увеличении объема возникает вакуум, который вызывает кавитацию. Переменное давление в камере приводит к быстрому износу шестрен.

Для предотвращения запирания жидкости в крышках насосов выфрезеровывают канавки по которым жидкость свободно вытекает в полость всасывания или нагнетания.

Шестеренчатые насосы могут создавать давление до 10...15 МПа. Его подача составляет от 0,1 до 10 л/с и более. Число оборотов вала – до 3000 об/мин. Число зубьев ведущей и ведомой шестерен одинаково и чаще равно 6-12. Величина КПД насоса η = 0,7...0,9.

Шестеренчатые насосы могут быть как с внешним зацеплением, так и с внутренним. Насосы с внутренним зацеплением встречаются реже, т.к. их изготовление более сложно. Но они при одинаковых габаритах обладают большей подачей. Регулировка подачи шестеренчатого насоса осуществляется изменением числа оборотов, что невозможно выполнить во время работы. Шестеренчатые насосы могут быть использованы и как гидродвигатели.

Резюме: В изложенной теме рассмотрены некоторые типы насосов (шестеренчатые и центробежные), их классификация и основные характеристики. Особое внимание уделено центробежным насосам, как наиболее перспективным.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие типы насосов вы знаете?

2. На каком принципе основана работа центробежных и осевых насосов?

3. На каком принципе основана работа поршневых и роторных насосов?

4. Перечислите основные рабочие характеристики насосов.

5. Что такое производительность насоса?

6. Что такое мощность и КПД насоса?

7. Какие виды потерь учитываются в полном КПД насоса?

8. Какими конструктивными и эксплуатационными особенностями обладают центробежные насосы?

9. Конструкция, принцип действия, достоинства и недостатки центробежных насосов.

10. Какие способы уменьшения кавитации при работе центробежных насосов вы знаете?

11. Конструкция, область применения, особенности работы, преимущества и недостатки шестеренчатых насосов.