А) шестеренные насосы

Шестеренный насос– это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочих камер и передачу крутящего момента с ведущего вала на ведомый. Шестеренные насосы могут быть с внешним и внутренним зацеплением.

Наиболее простым по конструкции и самым распространенным является шестеренный насос с внешним зацеплением (рис. 5.20, а). Он обычно состоит из двух одинаковых эвольвентных зубчатых колес 1 и 3, находящихся в зацеплении, а также неподвижного корпуса 4. В представленной конструкции ведущей является шестерня 1, а ведомой – 3.

Жидкость во всасывающей полости заполняет впадины между зубьями (в том числе заштрихованную впадину 2 на рис. 5.20, а). Затем впадины с жидкостью перемещаются по дугам окружности от полости всасывания к полости нагнетания (показано штриховой линией) и попадают в область зацепления. При этом каждый зуб входит в соответствующую впадину и вытесняет из неё жидкость (в частности, на рис. 5.20 , а зуб 5 входит в заштрихованную впадину 6). Таким образом, жидкость вытесняется из впадин в полость нагнетания и далее в напорный трубопровод. Следует иметь в виду, что впадина на некоторую величину больше зуба. Поэтому часть жидкости возвращается обратно в полость всасывания в запертых в зоне зацепления объемах между впадинами и головками зубьев.

Рис. 5.20. Шестеренный насос

Шестеренные насосы с внешним зацеплением получили широкое распространение в машиностроении, так как просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Эти насосы выпускаются как для гидросистем с высокими давлениями (до 20 МПа), так и для гидросистем с более низкими давлениями (до 10 МПа). Первые применяются в гидросистемах тракторов, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин. Вторые используются в станочных гидроприводах, а также в гидросистемах поршневых двигателей. Рекомендованные частоты вращения большинства шестеренных насосов с внешним зацеплением лежат в пределах 1000 – 2500 об/мин. Полные КПД этих насосов обычно составляют 0,75 – 0,85, а объемные КПД 0,85 – 0,95.

Кроме шестеренных насосов с внешним зацеплением, известны также шестеренные насосы с внутренним зацеплением (рис. 5.21, а): шестерня 1 меньших размеров располагается внутри более крупного зубчатого колеса 2. Оба зубчатых колеса находятся в зацеплении и вращаются относительно неподвижного корпуса 3, причем ведущей является внутренняя шестерня.

Рабочими камерами, как и в случае насоса с внешним зацеплением, являются впадины зубьев. Всасывающие и напорные трубопроводы подводятся к торцевым поверхностям насоса и заканчиваются полостями всасывания и нагнетания (на рис. 5.21 показаны штрих-пунктирными линиями). Необходимой деталью насоса с внутренним (эвольвентным) зацеплением является неподвижный серпообразный разделительный элемент 4, который служит для разделения полостей всасывания и нагнетания.

Рис. 5.21. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением: а) с эвольвентным зацеплением; б) героторный

Принцип действия данного насоса аналогичен принципу действия шестеренного насоса с внешним зацеплением, а траектория движения жидкости в таком насосе показана на рис. 5.21, а.

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением компактнее и могут работать при больших скоростях вращения. Однако они создают меньшие давления (обычно не более 7 МПа). Из-за указанного обстоятельства и более сложной конструкции (по сравнению с насосами с внешним зацеплением, они не нашли широкого применения).

Разновидностью насосов с внутренним зацеплением является героторный насос (рис. 5.21, б), в котором используется специальное зацепление. За счет этого профиля зацепления и соотношения числа зубьев (внешняя шестерня имеет на один зуб больше внутренней) в героторных насосах отсутствуют разделительные элементы. Достоинством героторного насоса, помимо компактности и надежности, является то, что в отличие от обычного шестеренного насоса жидкость в нем совершает короткий путь. Это позволяет эксплуатировать его на повышенных скоростях вращения (до 5000 об/мин).