Гидравлический насос

Поток жидкости во внешнем шестеренчатом насосе

Гидравлический насос — это механический источник энергии, который преобразует механическую энергию в гидравлическую энергию ( гидростатическую энергию, т. е. поток, давление). Гидравлические насосы применяются в системах гидропривода и могут быть гидростатическими или гидродинамическими. Они генерируют поток с достаточной мощностью, чтобы преодолеть давление, создаваемое нагрузкой на выходе насоса. При работе гидронасоса на входе насоса создается разрежение, которое вытесняет жидкость из резервуара во впускную линию к насосу и механическим воздействием доставляет эту жидкость к выходу насоса и нагнетает ее в гидросистему.Гидростатические насосы представляют собой насосы объемного действия, в то время как гидродинамические насосы могут быть насосами фиксированного объема, в которых рабочий объем (поток через насос за один оборот насоса) не может регулироваться, или насосами переменного рабочего объема , которые имеют более сложную конструкцию, позволяющую регулировать рабочий объем. быть скорректированы. Гидродинамические насосы чаще встречаются в повседневной жизни. Гидростатические насосы различных типов работают по принципу Закон Паскаля .

Шестеренчатый насос с внешними зубьями. Обратите внимание на направление вращения шестерен.

Типы гидравлического насоса

Шестеренчатые насосы

Шестеренчатый насос с внутренними зубьями

Шестеренчатые насосы (с внешними зубьями) (фиксированного объема) — простые и экономичные насосы. Рабочий объем или рабочий объем шестеренных насосов для гидравлики будет составлять примерно от 1 до 200 миллилитров. Они имеют наименьший объемный КПД ( $\eta _{v}\approx 90\%$ ) всех трех основных типов насосов (шестеренчатых, лопастных и поршневых насосов) Эти насосы создают давление за счет зацепления зубьев шестерен, которое заставляет жидкость вокруг шестерен создавать давление на выпускной стороне. Некоторые шестеренные насосы могут быть довольно шумными по сравнению с другими типами, но современные шестеренные насосы очень надежны и намного тише, чем старые модели. Частично это связано с конструкцией, включающей разрезные шестерни, косозубые зубья и более точные/качественные профили зубьев, которые более плавно зацепляются и расцепляются, уменьшая пульсации давления и связанные с ними вредные проблемы. Еще одним положительным свойством шестеренного насоса является то, что катастрофические поломки встречаются гораздо реже, чем у большинства других типов гидравлических насосов. Это связано с тем, что шестерни постепенно изнашивают корпус и/или основные втулки, постепенно снижая объемный КПД насоса, пока он не становится практически бесполезным. Это часто происходит задолго до износа и приводит к заклиниванию или поломке устройства. Гидравлические шестеренные насосы используются в различных приложениях, где предъявляются различные требования, такие как подъем, опускание, открытие, закрытие или вращение, и ожидается, что они будут безопасными и долговечными.

Геротор ( на изображении не показаны впуск и выпуск)

Пластинчато-роторные насосы

Пластинчатый насос фиксированного объема

Пластинчато-роторный насос представляет собой насос объемного действия, состоящий из лопастей, прикрепленных к ротору, который вращается внутри полости. В некоторых случаях эти лопатки могут иметь переменную длину и/или быть натянутыми для поддержания контакта со стенками при вращении насоса. Важнейшим элементом конструкции лопастного насоса является то, как лопасти прижимаются к корпусу насоса и как именно на этом этапе обрабатываются кончики лопастей. Используются несколько типов «кромочных» конструкций, основная цель которых — обеспечить герметичное уплотнение между внутренней частью корпуса и лопаткой и в то же время минимизировать износ и контакт металла с металлом. Вытеснение лопасти из вращающегося центра по направлению к корпусу насоса достигается с помощью подпружиненных лопастей или, что более традиционно, лопастей, нагруженных гидродинамически (через системную жидкость под давлением).

Винтовые насосы

Принцип действия винтового насоса (сторона всасывания = всасывание, сторона нагнетания = выпуск)

Винтовые насосы (с фиксированным рабочим объемом) состоят из двух винтов Архимеда , которые переплетаются и заключены в одной камере. Эти насосы используются для больших расходов при относительно низком давлении (максимум 100 бар (10 000 кПа)). Они использовались на судах, где гидравлическая система постоянного давления распространялась по всему кораблю, особенно для управления шаровыми кранами. но и для помощи в управлении рулевым механизмом и другими системами. Преимуществом винтовых насосов является низкий уровень шума этих насосов; однако эффективность не высока.

Основная проблема винтовых насосов заключается в том, что гидравлическая сила реакции передается в направлении, противоположном в осевом направлении направлению потока.

Есть два способа преодолеть эту проблему:

1. под каждый ротор поставить подпятник;
2. создать гидравлический баланс, направляя гидравлическую силу на поршень под ротором.

Виды винтовых насосов:

1. одиночный конец
2. двойной конец
3. одиночный ротор
4. мультироторный синхронизированный
5. мультироторный без синхронизации.

Насосы с изогнутой осью

Насосы с изогнутой осью , аксиально-поршневые насосы и двигатели, использующие принцип наклонной оси, с фиксированным или регулируемым рабочим объемом, существуют в двух различных базовых конструкциях. Принцип Тома (инженер Ганс Тома, Германия, патент 1935 г.) с максимальным углом 25 градусов и принцип Вальмарка (Гуннар Аксель Вальмарк, патент 1960 г.) с поршнями сферической формы, состоящими из одной части со штоком поршня, поршневыми кольцами и максимальным 40 градусов между осевой линией карданного вала и поршнями (Volvo Hydraulics Co.). Они имеют лучший КПД среди всех насосов. Хотя в целом наибольший рабочий объем составляет примерно один литр на оборот, при необходимости можно построить двухлитровый насос рабочего объема. Часто используются насосы переменной производительности, чтобы можно было тщательно регулировать поток масла. Эти насосы в целом могут работать с рабочим давлением до 350–420 бар в непрерывном режиме.

Линейные аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневой насос, принцип наклонной шайбы

Используя различные методы компенсации, эти насосы с переменным рабочим объемом могут непрерывно изменять расход жидкости за оборот и давление в системе в зависимости от требований нагрузки, настроек максимального давления, контроля мощности/передаточного отношения и даже полностью электропропорциональных систем, не требующих никаких других вход, чем электрические сигналы. Это делает их потенциально значительно экономящими электроэнергию по сравнению с другими насосами с постоянным расходом в системах, где скорость вращения первичного двигателя/дизеля/электродвигателя постоянна, а требуемый расход жидкости непостоянен.

Радиально-поршневые насосы

Радиально-поршневой насос

Радиально-поршневой насос представляет собой разновидность гидравлического насоса. Рабочие поршни проходят в радиальном направлении симметрично вокруг приводного вала, в отличие от аксиально-поршневого насоса.

Гидронасосы, формулы расчета

Поток

$Q=n\cdot V_{\text{stroke}}\cdot \eta _{\text{vol}}$

где

• $\scriptstyle Q$, расход (м ³ /с)
• $\scriptstyle n$, частота хода (Гц)
• $\scriptstyle V_{\text{stroke}}$, ударный объём (м ³ )
• $\scriptstyle \eta _{\text{vol}}$, объемный КПД

Власть

$P={n\cdot V_{\text{stroke}}\cdot \Delta p \over \eta _{\text{mech}}}$

где

• $\scriptstyle P$, мощность (Вт)
• $\scriptstyle n$, частота хода (Гц)
• $\scriptstyle V_{\text{stroke}}$, ударный объём (м ³ )
• $\scriptstyle \Delta p$, перепад давления на насосе (Па)
• $\scriptstyle \eta _{\text{mech,hydr}}$, механический/гидравлический КПД

Механический КПД

$n_{\text{mech}}={T_{\text{theoretical}} \over T_{\text{actual}}}\cdot 100\%$

где

• $\scriptstyle n_{\text{mech}}$, процент эффективности механического насоса
• $\scriptstyle T_{\text{theoretical}}$, теоретический крутящий момент
• $\scriptstyle T_{\text{actual}}$, фактический крутящий момент

Гидравлический КПД

$n_{hydr}={Q_{actual} \over Q_{theoretical}}\cdot 100\%$

где

• $\scriptstyle n_{hydr}$, КПД гидравлического насоса
• $\scriptstyle Q_{theoretical}$, теоретический выходной расход
• $\scriptstyle Q_{actual}$, фактический выходной расход

Ссылки

5. Гидравлические насосы | Типы гидравлических насосов

Внешние ссылки

• Описание внешнего шестеренного насоса
• Описание внутреннего шестеренного насоса