Устройство и принцип работы гидравлических насосов

Гидравлический насос – это элемент гидросистемы, используемый в различных видах промышленного оборудования и спецтехники. Он задействуется при выполнении широкого спектра задач во время строительных, сельскохозяйственных, погрузочных, коммунальных и других видах работ. В нашей статье мы подробно рассмотрим, как работает гидронасос, на какие виды подразделяется и где применяется. 

 

 

Гидравлический насос: принцип работы и назначение

 

В процессе эксплуатации агрегат использует рабочую среду – это может быть масло или специализированная гидравлическая жидкость. С ее помощью устройство передает механическую энергию для приведения в движение исполнительных механизмов. Это происходит за счет преобразования механической энергии, которая подается от двигателя или другого силового агрегата, в гидравлическую энергию РЖ. В результате образуется давление, необходимое для выполнения рабочих операций. 

У гидравлического насоса принцип работы реализуется за счет наличия камер на слив и всасывание. При запуске гидроагрегата в сливной камере создается разрежение и происходит прессование гидрожидкости или воздуха. Затем рабочая среда транспортируется в камеру всасывания. Когда устройство вращается, рабочая жидкость направляется на всасывающий канал и удаляется посредством сливного порта. 

 

Как устроен гидравлический насос?

 

Для лучшего понимания принципа работы, рассмотрим устройство гидронасоса. Конструкция различается, в зависимости от типа оборудования, но все агрегаты имеют следующие ключевые узлы:

1. Корпусная часть. Обеспечивает герметичность камеры всасывания и слива. В корпус также помещены управляющие узлы и механизмы;
2. Вал. Это компонент, который в процессе вращения сообщает механическую энергию от силового агрегата;
3. Всасывающая камера. Представляет собой отверстие, куда поступает рабочая жидкость. Обычно источником служит бак, наполненный маслом или гидрожидкостью;
4. Сливная камера. После удаления рабочей среды из насоса, жидкость направляется в тот участок гидроагрегата, где будет применяться для проведения работ;
5. Лопатки, поршни, или крыльчатка. Наименование детали зависит от вида гидронасоса. Агрегат оснащен движущимися элементами, формирующими разрежение в порту слива и транспортирующие гидрожидкость на камеру всасывания. 
6. Управляющие клапаны. Отдельные модели агрегатов оснащены клапанами. Их задача состоит в регулировке давления и направления потока рабочей жидкости. 

 

Где используются гидронасосы?

 

Насосы являются незаменимым компонентом гидравлических систем, используемых в различных отраслях. Рассмотрим наиболее распространенные из них:

• Сельское хозяйство. Комбайны, тракторы и другие виды сельхозтехники оснащаются гидронасосами для выполнения подъема и опускания орудий, а также привода рулевого управления;
• Строительство. Погрузчики, экскаваторы и бульдозеры – все эти машины оснащаются гидронасосами. Агрегаты необходимы для управления ковшами, стрелами и прочими орудиями;
• Промышленное оборудование. Устройства применяются в прессах для формовки металла, машинах для литья с целью подачи расплавленного материала в форму, а также в металлообрабатывающем оборудовании для гибки и резки;
• Горнодобывающая промышленность. При помощи гидронасосов происходит перекачка жидкости, используемой для смазывания и охлаждения бурового инструмента;
• Заготовка леса. Агрегаты задействованы в управлении захватными и пыльными механизмами. 

 

Виды гидронасосов

 

При выборе насоса нужно учитывать его эксплуатационные параметры. Ключевыми характеристиками являются: частота вращения, номинальное давление и рабочий объем, который определяет количество жидкости, вытесняемой оборудованием за один оборот двигателя. 

Далее рассмотрим, какие бывают гидронасосы и чем они различаются между собой. 

 

Пластинчатые

 

Имеют прямоугольные лопасти, которые фиксируются к ротору. При запуске ротора пластины осуществляют возвратно-поступательные движения. Гидронасосы делятся на два типа: однократного и двойного действия. Первый вариант имеет нагнетающую или всасывающую функцию с каждым оборотом вала, а во втором случае это действие выполняется дважды. 

Пластинчатые гидронасосы имеют несколько плюсов:

• Превосходят шестеренные модели по КПД;
• Малошумная работа при высокой частоте вращения;
• Многие производители выпускают агрегаты с переменным рабочим объемом;
• Возможность регулировки скорости потока жидкости в устройствах с переменным объемом. 

Агрегаты имеют два недостатка: дороговизна и малый ресурс лопастей, поскольку они испытывают высокие нагрузки для нагнетания давления. Использование таких устройств оправдано в строительной технике и промышленных машинах, выполняющих литье под давлением. 

 

Поршневые

 

В качестве вытесняющего элемента используется поршень. Такие агрегаты делятся на два типа:

• Радиально-поршневые. Обычно работают в паре с поршневыми гидромоторами. Используются в гидросистемах, где нужно добиться стабильно высокого давления транспортируемой жидкости – до 100 МПа. Основными отличиями от других разновидностей являются небольшая частота вращения (до 2000 об/мин) и малошумная работа. Отличаются небольшими размерами, но много весят относительно аксиально-поршневых устройств. При этом они имеют довольно простую конструкцию и долгий срок службы;
• Аксиально-поршневые. В этих моделях поршни располагаются по кругу в блоке шайбы, которая вращается. В процессе вращения масло нагнетается со стороны всасывающего порта в напорный. Конструкции отдельных моделей позволяют регулировать наклон шайбы, чтобы менять объем подаваемого жидкости. Насосы аксиально-поршневого типа отличаются наивысшим КПД среди всех существующих вариантов. Частота вращения у них достигает 5000 об/мин, а показатель давления – 70 МПа. В основном агрегаты используются в тяжелой спецтехнике и горнодобывающем оборудовании, где нужно добиться высокой производительности. Среди недостатков можно назвать только относительно высокую цену и пульсации давления. 

 

Шестеренные

 

Роль вытеснителей играют ведомая и ведущая шестерня. Когда они вращаются, рабочая среда перемещается из заборной части к нагнетательной. Шестеренные гидронасосы бывают двух типов: внешнего и внутреннего зацепления. Первый вариант отличается высокими пульсациями и шумной работой, но частота вращения достигает 5000 об/мин. У моделей с внутренним зацеплением максимальная частота немного ниже – до 4000 об/мин. Но это компенсируется малошумной работой и низкими пульсациями.

Разновидностью насосов с внутренним зацеплением являются героторные агрегаты. Отличие этих моделей состоит в выполнении ротором планетарного движения во время вращения вала, что приводит к формированию замкнутых камер и изменяемым объемом. По принципу действия эти агрегаты напоминают роторно-винтовые насосы, которые отличаются тихоходной работой. 

Большой плюс шестеренных гидравлических насосов – это возможность эксплуатации в гидросистемах с низким давлением до 20 МПа. Они имеют компактные размеры, простую конструкцию и малый вес относительно других видов устройств. Поэтому широко используются в дорожных машинах, сельхозтехнике, системах подачи смазки и в качестве вспомогательных механизмов для сложных гидросистем. Но нужно учитывать, что КПД у них не превышает 85%. 

 

Типовые неисправности гидравлических насосов

 

При эксплуатации гидроагрегатов могут возникнуть следующие поломки:

1. Скачки давления. Проблема возникает при недостаточном уровне рабочей жидкости или сбоях в настройках. Наиболее распространенной причиной является износ уплотнений или засорение каналов посторонними частицами. Неисправность устраняется путем прочистки и продувки, а также замены РТИ;
2. Утечки жидкости. Это признак износа или повреждения уплотнительных элементов. После их замены проблема устраняется;
3. Нестабильная работа агрегата. Сбои в работе гидравлического насоса могут быть обусловлены износом подшипников, засорением пространства между поршнем и золотником либо их повреждением. Нередко поломки возникают по причине дефекта люльки или низкого давления в гидросистеме;
4. Сильные вибрации при низком давлении. Данная неисправность может указывать на выход из строя золотника или задиры на нем, поломку пружин цилиндра. Прежде чем заменить детали, нужно убедиться в правильных настройках максимального объема;
5. Перегрев агрегата. Возникает из-за неправильных настроек давления, перегрузок, загрязнения рабочей жидкости или повреждения деталей. 

Теперь вы знаете всю основную информацию о гидронасосах. Если у вас возникли проблемы с выбором агрегата или оборудование вышло из строя, обращайтесь за помощью в нашу компанию.