Шестеренные насосы - надежные и неприхотливые гидравлические машины, они способны перекачивать рабочие жидкости различной вязкости, начиная от гидравлического масла и эмульсий, заканчивая вязкими смазками, битумами и другими нефтепродуктами. При этом, их конструкция относительно проста, а стоимость невысока по сравнению с другими объемными насосами.

Устройство и принцип работы

В корпусе шестеренного насоса установлены две шестерни ведущая и ведомая, они могут быть закреплены на валах, или выполнены в виде единой детали, в этом случае их называют валами-шестернями. Вращение от двигателя передается на ведущую шестерню, которая заставляет вращаться ведомую.

Типичным заблуждением при попытках понять работу шестеренного насоса является предположение о том, что жидкость движется через зубчатое зацепление, но это не так, там нет свободного пространства, на самом деле жидкость движется по периметру насоса. Чтобы это понять, нужно немного подробнее вникнуть в процессы, заставляющие двигаться жидкость в насосах.

Перекачивание жидкости в шестеренных насосах осуществляется за счет изменения объема рабочей камеры, образованной поверхностями зубчатых шестерен и корпуса. В области всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, тем самым увеличивая объем рабочей камеры, выходя из зацепления зубья высвобождают пространство, между зубьями, которое заполняется жидкостью. При дальнейшем повороте шестерни это пространство будет закрыто поверхностью корпуса. Таким образом жидкость оказывается запертой в образованных ячейках, она переносится в зону нагнетания, где зубья входят в зацепление, вытесняя жидкость в напорную магистраль.

Линия дренажа в шестеренных насосах обычно отсутствует, утечки, через специальные каналы направляются в зону всасывания.

Насосы с внешним и внутренним зацеплением

Наиболее распространенными являются шестеренные насосы с наружным или внешним зацеплением, их работу мы только что рассмотрели. В таких насосах для перекачивания жидкости используется наружное зубчатое зацепление. Но для этих целей можно использовать и внутренне зацепление. Работа насоса с внутренним зацеплением будет основана на тех же принципах, в области выхода зубьев из зацепления будет осуществляться всасывание, в области входа - нагнетание. Для герметичного разделения областей всасывания и нагноения придется установить сепаратор - деталь в форме полумесяца.

Использование насосов с внутренним зацеплением позволяет снизить пульсации давления и подачи, а значит уровень шума и вибрации, но они сложны в изготовлении, стоят значительно дороже насосов с внешним зацеплением, которые и получили наибольшее распространение, благодаря простоте, надежности и невысокой стоимости.

Основные технические характеристики

Основными параметрами работы шестеренных, как и любых других объемных насосов являются рабочее давление и подача. Номинальное или рабочее давление — это такое давление, при котором насос будет работать с установленными производителем параметрами надежности, КПД, ресурса. Подача - количество жидкости, нагнетаемое насосом в единицу времени, которое определяется как произведение его рабочего объема на частоту вращения вала.

Также при выборе и установке насоса следует обратить внимание на направление вращения. Ведь большинство насосов этого типа нереверсивные, это значит, что их вал должен вращаться в установленном направлении, у насосов правого вращения вал должен вращаться по часовой стрелке, у насосов левого вращения - против часовой стрелки.

Преимущества и недостатки шестеренных насосов

Среди особенностей, обуславливающих применение шестеренных насосов в первую очередь стоит отметить:

хорошую надежность;
низкую стоимость;
компактность;
способность обеспечивать давление до 20 МПа;
способность работать в широком диапазоне вязкости рабочей жидкости;
рекомендуемые частоты вращения от 750 до 4000 оборотов в минуту (что отлично сочетается с частотами вращения электродвигателей).

Ограничивают применение шестеренных насосов пульсации давления и подачи, что важно, к примеру для прецизионных станков. Также конструкция этих насосов не оставляет возможности реализации объемного регулирования и создания давления выше 20 МПа. Если указанные факторы важны, то следует использовать более дорогие аксиально-поршневые, пластинчатые, и радиально-поршневые насосы, в остальных случаях подойдет простой и практичный шестеренный насос.

Применение шестеренных насосов

Поэтому их используют гидроприводах тракторов и бульдозеров, станков и прессов, в системах подачи топлива и смазки двигателей внутреннего сгорания, для перекачки вязких нефтепродуктов.