Классификация и характеристики гидронасосов

Гидронасос – компактный высокомощный агрегат, предназначенный для преобразования механической энергии в гидравлическую. Эти устройства применяются на автомобильных мойках, в системах очистки трубопроводов, машинах для мытья улиц, на стройплощадках, при пожаротушении. Широкий ассортимент насосного оборудования позволяет выбрать устройство подходящего уровня давления, шума, скорости вращения вала и стоимости.

Устройство и виды гидронасосов

В конструкции гидронасоса присутствуют две камеры, отделенные друг от друга слоем жидкости:

• Камера нагнетания. При ее наполнении начинает работу поршень.
• Камера всасывания. Всасывание происходит через патрубки, отвечающие за передачу жидкости в нужном направлении.

Гидравлические насосы устойчивы, имеют длительный эксплуатационный период, могут перекачивать жидкости из открытых водоемов или резервуаров. Производители предлагают широкий ассортимент устройств, отличающихся друг от друга конструкцией и областями применения.

Таблица основных типов объемных гидронасосов и их характеристик

При выборе гидронасосов учитывают:

• интервал рабочих давлений;
• диапазон частот вращения;
• интервал значений вязкости рабочей жидкости;
• размерные параметры;
• удобство обслуживания;
• ремонтопригодность;
• стоимость.

Поршневые гидронасосы: виды, характеристики

Ручные

Агрегаты ручного типа – недорогие устройства, не отличающиеся высокой производительностью. Работают по принципу вытеснения. Востребованы при решении простых хозяйственных задач по обеспечению гидравлической энергией исполнительных гидромоторов вспомогательных механизмов. Могут выполнять функции аварийных. Преимуществами ручных гидронасосов являются простота устройства, отсутствие внешнего приводного двигателя, надежность в работе.

Характеристики ручных моделей:

• максимальное давление – до 50 МПа;
• наиболее частый интервал давлений – 10-15 МПа;
• наибольший рабочий объем – 70 см³ (для этого вида оборудования рабочим объемом считается суммарный объем жидкости, который вытесняется во время прямого и обратного хода рукояти).

Схема ручного гидронасоса одностороннего действия

Принцип действия:

• при первом ходе поршня жидкость из емкости или водоема поступает через всасывающий клапан;
• выпускной клапан закрыт;
• при следующем ходе поршня жидкость через выпускной клапан перемещается в напорный трубопровод;
• впускной клапан перекрыт.

Схема ручного насоса двойного действия

Принцип работы гидронасоса двойного действия:

• при ходе поршня через впускной клапан жидкость всасывается с одной стороны, второй впускной клапан при этом закрыт;
• одновременно жидкость вытесняется через выпускной клапан в напорный трубопровод, второй выпускной клапан при этом закрыт.

Аксиально-поршневые

Для этих устройств характерно аксиальное (осевое) размещение цилиндров. Цилиндры размещены вдоль оси вращения блока цилиндров, параллельно этой оси или под некоторым углом к ней. По виду вытеснителя агрегаты разделяют на аксиально-поршневые и аксиально-плунжерные. Они востребованы в системах давлением до 70 МПа, частота вращения – 4000 об/мин, гидронасосы специального исполнения обеспечивают до 20000 об/мин.

Аксиально-поршневые гидронасосы наиболее востребованы в современных гидроприводах. Они имеют множество конструктивных исполнений, которые можно разделить на 2 типа:

• с наклонным блоком – между осями вращения блока цилиндров и вала есть некоторый угол;
• с наклонным диском – оси вращения блока цилиндров и вала совпадают.

Преимущества моделей:

• простая конструкция;
• высокий КПД и количество оборотов;
• значительная удельная мощность.

К минусам относятся: высокая стоимость, по сравнению с другими моделями, и пульсирующие скачки давления.

Радиально-поршневые

Эти агрегаты эффективны в высоконапорных системах, благодаря способности длительно создавать давление до 100 МПа. Характерная особенность – низкая скорость вращения, 1500-2000 об/мин. Конструкция таких агрегатов может предусматривать нестабильный рабочий объем. Преимущества радиально-поршневых моделей: относительно небольшие осевые габариты, высокая надежность, простота конструкции. Минусы: малые обороты, скачки давления. Радиально-поршневые насосы изготавливают с эксцентричным ротором или валом.

• С эксцентричным ротором (схема). Поршневая группа смонтирована в статоре. Интервал между осями статора и вращения ротора – величина эксцентриситета «е». При оборотах ротора поршни совершают поступательные движения на удвоенную величину «е». Распределение – золотниковое.
• С эксцентричным валом (схема). Оси вращения вала и статора совпадают. Особенностью конструкции агрегата является наличие на валу кулачка, смещенного на значение «е» по отношению к центру вращения вала. При оборотах вала кулачок сообщает поршням возвратно-поступательное движение на дистанцию, равную удвоенному «е». Распределение – клапанное. Благодаря простой конструкции, эти устройства имеют более широкое распространение, по сравнению с моделями с эксцентричным ротором.

Поршни переключаются между двумя фазами:

• Всасывания. Выдвижение поршня инициирует возрастание емкости рабочей камеры. Клапан нагнетания закрывается, всасывания – открывается. Поршень передвигается по кругу до наивысшей точки выдвижения.
• Нагнетания. Происходит переключение поршня на отверстие нагнетания и начало его движения в обратную сторону от наивысшей точки выдвижения. Клапан всасывания закрывается, нагнетания – открывается. Снижение объема рабочей камеры приводит к созданию давления и выталкиванию жидкости из агрегата. Фаза нагнетания длится до максимального сжатия объема рабочей камеры. Затем снова начинается фаза всасывания.

Гидронасосы шестеренного типа (НШ): виды и характеристики

Вытеснителями в агрегатах этого типа служат две вращающиеся шестерни. Устройства работают в системах с невысокими давлениями – до 20 МПа. Частота вращения – 5000 об/мин. Области применения шестеренных моделей: сельхозтехника, дорожные машины, мобильная гидравлика. Плюсами являются простота конструкции и стоимость, минусами – невысокие давления, низкий коэффициент полезного действия (не более 85%), небольшой эксплуатационный период, особенно при функционировании на максимальном давлении.

Разновидности шестеренных устройств:

• Внешнего зацепления. Жидкость, находящаяся в нижней части зубьев, при вращении шестерен перетекает из всасывающей линии в линию нагнетания. Зуб – прямой, косой, шевронный.
• Внутреннего зацепления. Для агрегатов с косым и шевронным зубом характерна меньшая пульсация давления, по сравнению с устройствами с прямым зубом. Благодаря небольшим пульсациям давления и малому уровню шума, устройства применяются в стационарном оборудовании и мобильной технике, используемой в закрытых пространствах.
• Частный вариант – героторный. Это модификация шестеренного агрегата с внутренним зацеплением, отличающаяся от традиционного варианта отсутствием разделителя серповидной формы. Полости всасывания и нагнетания разделяются спецпрофилем. Героторные модели отличаются упрощенным устройством и малым уровнем шума. Недостатки: невысокий КПД, низкое давление, повышенная стоимость, по сравнению с другими шестеренными моделями.

Еще одна разновидность шестеренных насосов – роторно-винтовые. Элементы вытеснения – косозубые шестерни. Преимущества: перекачивание жидкостей с механическими взвесями, низкий уровень шума и пульсирующих скачков давления. Из-за сложности изготовления и высокой стоимости эти устройства не находят широкого применения, а используются только в узкоспециализированных гидросистемах.

Пластинчатые насосы

Функции вытеснителя выполняют радиально размещенные пластины (шиберы), совершающие возвратно-поступательные движения при вращающемся роторе. Пластинчатые (шиберные) гидронасосы бывают однократного и двойного действия. Плюсы: равномерная подача, малый уровень шума, значительные рабочие объемы при компактных размерных параметрах.