Назначение, устройство и принцип действия шестеренчатых насосов

Шестеренные насосы являются одним из наиболее распространенных видов роторных насосов. Их применяют в смазочных системах машин и механизмов, в гидроприводах, для перекачивания темных нефтепродуктов.

Шестеренные насосы выполняют с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наибольшее распространение на судах имеют насосы с шестернями внешнего зацепления.

Простейший насос такого типа (рис. 12, а), состоит из ведущей 1 и ведомой 3 шестерен, помещенных в корпус 2.

Профиль зубьев шестерен – эвольвентный. При вращении шестерен по направлению стрелок жидкость, заполняющая впадины зубьев, переносится из полости всасывания а в полость нагнетания б.

В полости всасывания зубья шестерен выходят из зацепления, а в полости нагнетания – входят в зацепление.

а. Шестеренный насос с внешнего зацепления	б. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления
Рисунок 12 – Насос шестеренный

На рис. 12, б показана схема насоса с внутренним зацеплением шестерен. Чтобы отделить нагнетательную полость от всасывающей, применен серповидный элемент 2, помещенный между внешней 1 и внутренней 3 шестернями. Для уплотнения между внешней шестерней и корпусом установлены уплотняющие элементы 4, находящиеся под действием пружин 5. В случае перемены направления вращения шестерен при сохранении тех же подводов и отводов жидкости серповидный элемент следует переместить в положение, диаметрально противоположное изображенному на рис. 12, б. Насосы такого типа имеют меньшие габаритные размеры и меньше изнашиваются, чем насосы с внешним зацеплением шестерен, однако они сложны в изготовлении.

Основным типом шестеренных насосов является насос, состоящий из пары прямозубых шестерен с внешним зацеплением и с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Насосы этого типа отличаются простотой устройства и надежностью в эксплуатации.

Для увеличения подачи иногда применяют насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной приводной шестерни. Средняя шестерня трехшестеренного насоса (рис. 13) является приводной; при вращении ее в направлении, указанном стрелкой, жидкость будет засасываться из каналов 1 и 3 и нагнетаться через каналы 2 и 4.

Рисунок 13 – Трехшестеренный насос

Теоретическая подача такого насоса в два раза больше подачи насоса, состоящего из двух шестерен тех же размеров. Действительная подача насоса этого типа из-за увеличения утечек будет несколько меньше подачи насоса, выполненного по обычной схеме. Для повышения давления жидкости шестеренные насосы делают многоступенчатыми.

В судовой практике широкое применение получили насосы с косозубыми 1 (рис. 14, а) и особенно с шевронными 2 (рис. 14, б) шестернями.

а. С косозубыми шестернями	б. С шевронными шестернями
Рисунок 14 – Схема шестеренного насоса

У этих насосов вход зубьев в зацепление и выход из зацепления происходят не сразу по всей ширине, как у насосов с прямозубыми шестернями, а постепенно, благодаря чему они менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, более износоустойчивы и работают плавно и бесшумно.

Существенным недостатком насосов с косозубыми шестернями является возникновение во время работы осевых усилий, прижимающих шестерни к торцам корпуса, что может вызвать их интенсивный износ. Этого недостатка не имеют насосы с шевронными шестернями.

Обычно шевронные шестерни составляют из двух косозубых шестерен, одна из которых имеет левую нарезку, другая – правую. Обе половины ведущей шестерни сидят на валу на общей шпонке. Одна из половин ведомой шестерни сидит на валу на шпонке, а другая – свободно, вследствие чего она может самоустанавливаться при работе роторов относительно зубьев шестерни ведущего ротора. Угол наклона зубьев в шевронных шестернях 20÷25°.

На шестеренные насосы имеется ГОСТ 19027–73. Он распространяется на насосы с подачей до 58 и давлением до 2,5 .

На рис. 15 показан масляный насос РЗ-7,5, имеющий подачу 5 , давление 0,5 и частоту вращения 1450 . Корпус 2, передняя крышка 1 и опорная стойка насоса, служащая одновременно и задней крышкой 3 корпуса, отлиты из чугуна. Ведущая и ведомая шестерни выполнены из стали и имеют спиральный зуб. Каждая шестерня откована со своим валом. Опорами валов являются бронзовые втулки, запрессованные в крышки корпуса. Опоры (подшипники) и другие трущиеся детали насоса смазываются перекачиваемой жидкостью. Сальниковое уплотнение вала выполнено из трех резиновых манжет и промежуточного стального кольца, являющегося проставкой между манжетами. Насос снабжен предохранительно-перепускным клапаном.

Рисунок 15 – Масляный насос РЗ-7,5

Шестеренный насос НШ, применяемый в гидроприводах (рис. 16), состоит из корпуса 7, крышки 1 и качающего узла, в который входят ведущая 6 и ведомая 2 шестерни, 4 втулки 5, 4 проволоки 9 и пластина 11. Все уплотнения в насосе выполнены при помощи О-образных резиновых уплотнительных колец 3, 4, 10.

Рисунок 16 – Насос шестеренный НШ

Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава. На его боковых поверхностях имеются приливы с четырьмя резьбовыми отверстиями для крепления арматуры всасывающего и нагнетательного трубопроводов. В корпусе выполнены расточки под шестерни и втулки. Втулки, изготовленные из бронзы, служат опорами шестерен и уплотняют их торцовые поверхности. Взаимное расположение втулок при сборке обеспечивается направляющими проволоками 9. Для уменьшения внутренних протечек масла в насосе (через зазоры между торцовыми поверхностями шестерен и втулок) применено автоматическое регулирование зазоров по торцам шестерен, действующее следующим образом. Масло из камеры нагнетания поступает по пазу в полость А над втулками и стремится поджать подвижные втулки 5 к торцам шестерен, ликвидируя зазор между торцами втулок и шестерен.

В то же время со стороны зубьев шестерен на втулки также давит масло, однако по несколько меньшей площади. Таким образом, результирующее усилие, прижимающее втулки к торцам шестерен, невелико и не ведет к повышенному износу. Давление масла со стороны зубьев шестерен распределяется неравномерно. Во избежание перекосов втулок вследствие неравномерной нагрузки часть их торцовой площади изолирована от действия высокого давления резиновым уплотнением 10.

Вытекание масла из полости А под действием высокого давления предотвращается резиновыми уплотнительными кольцами 3. Масло, просочившееся по цапфам шестерен, поступает через отверстия в крышке и в ведомой шестерне в полости, соединенные с камерой всасывания. Таким образом, все утечки масла попадают во всасывающую магистраль насоса. Приводной конец вала ведущей шестерни уплотнен резиновой самоподжимной манжетой. Предохранительный клапан установлен на трубопроводе. Тип насоса и направление вращения его вала указаны на планке 8.

Общие положения по обслуживанию шестеренных насосов.

Перед пуском в ход насос следует тщательно осмотреть для проверки его исправности. Посторонние предметы (инструмент, обтирочный материал и т. п.) необходимо с насоса убрать. Все болтовые соединения и соединения трубопроводов должны быть затянуты, а контрольно-измерительные приборы – исправны.

Легкость вращения роторов проверяют проворачиванием насоса за муфту вручную. Если насос был осушен или пускается в работу впервые после монтажа, его нужно залить рабочей жидкостью. Необходимо полностью открыть клапаны на всасывающем и нагнетательном трубопроводах, проверить положение трехходовых краников манометров, которые также должны быть полностью открыты.

Насос запускают только после проведения всех операций, связанных с подготовкой его к действию. Убедившись по манометру и вакуумметру в том, что насос подает жидкость, следует установить с помощью клапанов нужный режим. При отсутствии показаний контрольно-измерительных приборов необходимо остановить насос, проверить герметичность его всасывающей камеры и всасывающего трубопровода, залить насос и повторить пуск.

Во время работы насоса наблюдают за показаниями контрольно-измерительных приборов насоса и приводного двигателя. Режим работы насоса должен соответствовать его техническим данным. При нормальной работе насоса отсутствуют стуки и вибрации, а показания приборов стабильны, без рывков.

При сборке насоса после ремонта необходимо учитывать следующее:

- приводной вал насоса должен свободно проворачиваться от руки;

- биение внешнего конца приводного вала насоса в собранном виде не должно превышать 0,05мм;

- должна быть выдержана соосность валов привода и насоса, причем радиальное смещение не должно превышать 0,1÷0,2мм и перекос осей не должен быть более 1°;

- соединительная муфта не должна иметь дисбаланса.