5.6. Шестеренчатые насосы

Э то наиболее простой, малогабаритный и легкий насос. Он состоит (рис. 26) 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/3/.

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 . (5.30)

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

V = V_зуб = fb . (5.31)

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:

. (5.32)

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.

Глава 6. Гидроприводы и гидропередачи

В рассматриваемой главе даются общие сведения о гидроприводе и гидропередаче, их классификация, схемы устройства и действия, а также принцип гидравлического расчета.

В современных условиях, когда осуществляется автоматизация различных операций и процессов, для передачи энергии рабочим органам машин и механизмов применяются различные приводы: механические, электрические, пневматические, гидравлические и комбинированные/6/.

Гидроприводом называется установка, которая служит для передачи энергии и преобразования движения при помощи жидкости. Последнее время гидропривод получил предпочтение перед другими приводами, применяемыми в различных областях машиностроения.

Гидропривод имеет следующие преимущества:

1. при малых габаритах и весе передаточного механизма можно получить большие силы и мощности;

2. он практически не боится перегрузок и автоматически предохраняет машины от их вредного влияния;

3. возможно бесступенчатое регулирование скоростей в широком диапазоне;

4. возможно получение различных видов движения;

5. сложные кинематические схемы (например, механических приводов) заменены простыми стандартными узлами;

6. элементы гидропривода являются самосмазывающимися узлами;

7. гидропривод позволяет осуществлять частые и быстрые переключения при различных видах движения.

У гидроприводов, однако, имеются и недостатки:

1. некоторое количество энергии затрачивается на преодоление сопротивлений, что приводит к снижению общего КПД привода;

2. нормальный режим работы некоторых элементов может быть нарушен из-за утечек и попадания воздуха в рабочую жидкость;

3. в процессе быстрых переключений могут возникать гидроудары, расшатывающие соединения и уплотнения;

4. необходимость тщательной обработки некоторых частей гидропривода (закалка, шлифовка и т.д.) удорожает его производство.

Но эти недостатки в работе гидроприводов при надлежащем их конструировании и тщательном изготовлении узлов и соединений гидросистемы могут быть значительно уменьшены.