Гидронасос - сердце гидравлической системы

Гидронасосы являются сердцем каждой гидравлической системы и обеспечивают точное и эффективное перемещение и контроль рабочих жидкостей.
С энергетической точки зрения гидронасос это преобразователь механической энергии в гидравлическую энергию.
Гидравлические насосы используются во многих отраслях промышленности, таких как сельское хозяйство, строительство, коммунальная техника и в гидравлических системах промышленного применения.

Содержание

Критерии выбора гидронасоса
Типы и параметры гидронасосов
Шестеренные гидронасосы
Лопастные (пластинчатые) гидронасосы, насосы-дозаторы
Поршневые гидронасосы
Открытый и закрытый контуры

Критерии выбора гидронасоса

В поисках надежного и эффективного решения для гидравлических систем приходится сталкиваться с выбором среди множества гидравлических насосов, специально разработанных для удовлетворения самых разнообразных требований.

Существуют гидронасосы постоянной и переменной производительности.
Гидронасосы постоянной производительности подают постоянный объем рабочего тела за один оборот приводного вала. Количество подаваемого рабочего тела можно регулировать только с помощью клапанной технологии (клапаны регулирования количества) или регулирования привода (например, регулирование частоты вращения электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания).
Гидравлические насосы переменной производительности имеют возможность изменять объем подачи рабочего тела независимо от привода. Регулировка может быть гидравлической, электрической или механической.

Важными критериями при выборе гидронасоса являются:

  • сфера применения
  • тип рабочего тела (гидравлическое масло, трансмиссионное масло, водно гликолевые жидкости)
  • необходимый диапазон рабочих давлений
  • диапазон рабочих скоростей гидронасоса
  • массо-габаритные показатели
  • уровень шума
  • цена

Типы гидронасосов

Существует 4 типа гидронасосов:
  • шестеренные
  • винтовые
  • поршневые
  • лопастные (пластинчатые).
В свою очередь шестеренные и поршневые имеют по два подвида:
  • шестеренные бывают внешнего и внутреннего зацепления
  • поршневые бывают аксиальные и радиальные.
Типовые параметры гидронасосов примерно следующие:
Тип гидронасоса Давление, бар Скорость, об/мин Рабочий объем, куб.см КПД
Шестеренные внешнего зацепления 63-300 500-3500 1-250 0,8-0,91
Шестеренные внутреннего зацепления 160-300 500-3500 4-250 0,8-0,92
Винтовые 25-160 500-4000 4-630 0,7-0,85
Лопастные (пластинчатые) 100-210 600-3000 5-250 0,85-0,93
Аксиально-поршневые 160-450 600-3000 10-800 0,9-0,95
Радиально-поршневые 160-700 10-3000 5-1000 0,9-0,95
Приведенные в таблице параметры являются общими и в частных случаях реальные параметры конкретной модели гидронасоса могут выходить за диапазон значений в таблице. Например, у Bucher Hydraulics есть серия гидронасосов с внутренним зацеплением QX, которая имеет рабочее давление до 320-360 бар и рабочие объемы от 3 до 450 куб.см.

Шестеренные гидронасосы

Самый распространенный тип гидронасосов это шестеренные.

Гидронасосы внешнего зацепления

Больше всего производится именно таких гидронасосов.
Причиной тому:

  • большой диапазон номинальных давлений при относительной низких массе и габаритах
  • низкая цена
  • большой диапазон скоростей
  • большие диапазоны рабочих температур и вязкостей рабочего тела

Т.е. шестеренный гидронасос с внешним зацеплением является самым простым решением во многих случаях применения в строительной, коммунальной, сельскохозяйственной, лесной технике.

Наиболее популярны серии алюминиевых шестеренных гидронасосов внешнего зацепления таких групп, как 0.5, 1, 2, 3 и 4.
Кроме того, на рынке СНГ очень популярны гидронасосы серий НШ. Наиболее известные из них это:

  • НШ10
  • НШ32
  • НШ50
  • НШ71
  • НШ100

Расшифровка маркировки насосов НШ

например: НШ32М-4Л, где:

  • НШ — насос шестеренный
  • 32 — рабочий объем
  • М — модернизированная серия
  • 4 — группа давления
  • Л — левое вращение

Гидронасосы внешнего зацепления могут объединяться в группу из 2-х (тандем) или 3-х (тридем) гидронасосов. Возможны комбинации из гидронасосов разных групп, например второй и третьей и т.п.

Существует возможность изменять направление вращения таких гидронасосов. Направление вращения гидронасоса определяется при взгляде на приводной вал. При самостоятельном изменении вращения необходимо обеспечить чистоту во время сборки и разборки, целостность уплотнений и контроль затяжки болтов.

Гидронасосы внутреннего зацепления

Гидронасосы внутреннего зацепления относятся к объемным шестеренным насосам, в которых одна шестерня расположена внутри другой. Между ними установлен разделительный серп (сегмент), который разделяет зоны всасывания и нагнетания рабочей жидкости. При вращении шестерен масло переносится по периферии рабочих камер и плавно подается в напорную линию гидросистемы.

Главной особенностью насосов внутреннего зацепления является очень низкий уровень шума по сравнению с большинством других типов гидравлических насосов. Благодаря плавному зацеплению зубьев и равномерному перемещению масла такие насосы создают минимальные вибрации и практически не вызывают резких пульсаций давления в системе.

Еще одним преимуществом является хорошие всасывающие характеристики. Насосы этого типа способны эффективно работать при высоких скоростях вращения и обеспечивают стабильную подачу рабочей жидкости даже при сложных условиях эксплуатации. Низкие пульсации потока положительно влияют на ресурс гидравлических компонентов и обеспечивают более точную работу исполнительных механизмов.

Гидронасосы внутреннего зацепления широко применяются в стационарных гидросистемах промышленного оборудования. Их можно встретить в гидропрессах, металлообрабатывающих станках, литьевых машинах, испытательных стендах и других установках, где важны низкий уровень шума, стабильность давления и плавность работы гидропривода.

Благодаря сочетанию надежности, долговечности и хороших гидравлических характеристик насосы внутреннего зацепления занимают важное место среди оборудования, используемого в современных гидравлических системах.

Лопастные (пластинчатые) гидронасосы

Лопастные гидронасосы — это эффективное и надежное решение для гидравлических систем, где важна плавность работы, компактность и стабильная подача жидкости. Их преимущества включают в себя хорошую эффективность и низкий уровень шума, однако они имеют ограничения по давлению и требуют тщательного контроля чистоты рабочей жидкости.

Лопастные насосы состоят из ротора, размещенного в корпусе с эксцентрично смещённым внутренним отверстием. В пазах ротора установлены подвижные лопасти (или пластины), которые под действием центробежной силы и давления жидкости прижимаются к стенкам корпуса. При вращении ротора лопасти перемещают рабочую жидкость из зоны всасывания в зону нагнетания, обеспечивая равномерный поток.

Насосы-дозаторы

Очень важным подвидом лопастных гидронасосов являются насосы-дозаторы.
Основная функция насоса-дозатора заключается в точной подаче жидкости в контур гидросистемы под давлением. В отличие от обычных насосов, насосы-дозаторы позволяют дозировать жидкость в строго определённом объёме, что особенно важно для управления гидравлическими приводами.

В зависимости от модели насос-дозатор может обеспечивать дозирование на основе различных параметров: давления, объёма или потока жидкости. Это делает их универсальным решением для систем, где требуется высокоточное управление и контроль.

Одно из распространенных применений насосов-дозаторов это гидравлическое управление рулевыми механизмами.

Поршневые
гидронасосы

Бывают аксиально-поршневые (с наклонной осью или с наклонным диском) для открытых и закрытых контуров и радиально-поршневые гидронасосы.

Аксиальные поршневые насосы с наклонной осью

У аксиальных поршневых насосов с наклонной осью поршни расположены параллельно оси вала и перемещаются в результате вращения наклонной оси или блока цилиндров.

 

Аксиальные поршневые насосы с наклонным диском

Вместо наклонной оси в этих гидронасосах используется наклонный диск, который управляет движением поршней. При вращении диска поршни перемещаются в цилиндрах, создавая всасывание и нагнетание жидкости.

 

Радиальные поршневые насосы

Радиальные поршневые насосы отличаются тем, что поршни расположены радиально по отношению к оси вращения ротора. При вращении вала поршни движутся по радиусам, нагнетая жидкость.

Сравнение типов поршневых насосов

 

Тип насосаПреимуществаНедостатки
Аксиальные с наклонной осьюВысокая эффективность, компактность, регулируемый объемСложность конструкции, чувствительность к загрязнениям
Аксиальные с наклонным дискомПростота регулировки, универсальностьОграниченное давление, меньшая долговечность при нагрузках
РадиальныеВысокое давление, надежность, работа с агрессивными средамиБольшие габариты, сложность конструкции

 

Аксиальные поршневые насосы могут работать как в открытых, так и в закрытых контурах гидравлических систем. Различия между этими контурами влияют на особенности работы и конструкцию насосов.

Открытый контур

В системах с открытым контуром гидравлическая жидкость поступает в насос из бака, затем проходит через рабочий контур и возвращается обратно в бак. Этот тип контура обычно используется в менее сложных системах, где нет строгих требований к постоянной циркуляции жидкости.

Преимущества открытого контура:
  1. Простота конструкции: Насосы для открытых контуров обычно проще в конструктивном исполнении, что снижает их стоимость и упрощает обслуживание.
  2. Хорошее охлаждение: Поскольку жидкость постоянно возвращается в бак, она может охлаждаться естественным образом, что снижает риск перегрева системы.
  3. Широкое применение: Открытые контуры часто используются в мобильной технике (экскаваторы, погрузчики), а также в простых промышленных системах, таких как гидравлические прессы.
Недостатки:
  1. Ограниченный контроль давления: В системах с открытым контуром сложнее поддерживать стабильное давление жидкости, так как оно зависит от работы внешнего насоса.
  2. Медленный отклик: Открытые контуры могут иметь медленный отклик на изменения в нагрузке, что может быть недостатком в точных или быстродейственных системах.

Закрытый контур

В закрытом контуре рабочая жидкость циркулирует внутри системы без возврата в бак. Насос подает жидкость в одну часть системы, а отработанная жидкость поступает обратно напрямую в насос через замкнутый контур. Этот тип контура обеспечивает более эффективное использование энергии и более стабильную работу системы.

Преимущества закрытого контура:
  1. Повышенная эффективность: Замкнутый контур снижает потери жидкости и энергии, так как жидкость постоянно циркулирует внутри системы, а не возвращается в бак.
  2. Точный контроль давления: Закрытые контуры позволяют поддерживать более стабильное давление в системе, что особенно важно для высокоточных гидравлических устройств.
  3. Быстрый отклик: Системы с закрытым контуром обычно быстрее реагируют на изменения нагрузки, что делает их подходящими для приложений, требующих высокой точности и быстродействия, таких как системы управления в авиации и оборонной технике.
Недостатки:
  1. Сложность конструкции: Закрытые системы требуют более сложных насосов и дополнительных компонентов для управления потоком и поддержания давления, что увеличивает стоимость системы и обслуживание.
  2. Проблемы с охлаждением: Поскольку жидкость циркулирует по замкнутому контуру, дополнительное охлаждение может понадобиться для предотвращения перегрева.

Основные отличия гидронасосов для открытых и закрытых контуров

  1. Конструкция насоса:

    • Для открытых контуров насосы часто оснащаются всасывающей линией, и их конструкция позволяет эффективно подавать жидкость из бака.
    • В закрытых контурах насосы предназначены для рециркуляции жидкости внутри системы, что требует наличия дополнительных систем охлаждения и фильтрации.

  2. Наличие дополнительного оборудования:

    • В закрытых контурах обычно используется подпитывающий насос (насос низкого давления), который поддерживает давление в системе и помогает компенсировать утечки. В открытых контурах такой необходимости нет, так как жидкость поступает из бака.

  3. Поддержание давления:

    • Закрытые системы обеспечивают более стабильное давление благодаря постоянной циркуляции жидкости. Насосы для этих систем часто имеют встроенные механизмы для точного контроля давления.
    • В открытых системах поддержание давления зависит от работы насосов и взаимодействия с баком, что может приводить к большим колебаниям давления.

  4. Система управления потоком:

    • В закрытых контурах насосы обычно оснащаются системами для регулировки потока жидкости с высокой точностью.
    • В открытых контурах регулировка потока менее точна и чаще основана на механических устройствах, таких как клапаны.
Корзина для покупок
Прокрутить вверх