Принцип работы гидронасосов

Оба агрегата имеют схожую конструкцию и функционал, но есть ряд существенных отличий. Гидронасос перекачивает рабочую жидкость благодаря разнице в давлении внутри его частей, и тем самым механическая энергия преобразуется в энергию потока жидкости.

Принцип работы гидродвигателей идентичен, но в точной противоположности. Гидромоторы- это двигатели, которые переводят энергию рабочей жидкости в механическую. Эта энергия и приводит в движение вал. Гидромоторы отличаются от насосов не только функциональной составляющей, но и конструктивными особенностями.

Конструктивные отличия гидронасосов и гидромоторов

• Гидронасосы снабжены 1 дроссельной канавкой, находящейся на распределительной шайбе. Такая конструкция предотвращает появление гидроударов при работе устройств.
• Сзади гидронасоса имеется широкое отверстие, которое обеспечивает беспрерывный поток жидкости в моменты пиковой нагрузки и превышения частоты вращения вала.

• Гидромоторы укомплектованы 2−мя дроссельными канавками, расположенными на распределительной шайбе.
• Гидромоторы также имеют одинаковые отверстия на крышке.

Устройство дроссельной заслонки показано на картинке ниже.

Она необходима для регуляции подачи рабочей жидкости в цилиндрический блок, где происходит нагнетание этой жидкости.

Виды гидродвигателей (шестеренные и поршневые гидромоторы, гидроцилиндры)

Шестеренные гидромоторы, похожие на шестеренные насосы, все же имеют несколько отличий от своих собратьев. У них есть канал для отвода жидкости, так как они предназачены для работы в режиме реверса. Отличаются шестеренные гидромоторы от других типов двигателей зоной приложения осевого давления. Шестеренные гидромоторы часто ставятся на сельхозмашины.

Поршневые двигатели

Стоит отметить, что в среде промышленного производства популярны поршневые гидромоторы. Устройства этого типа наиболее мощные из всех. Благодаря мощности поршней создается большой рабочий объем жидкости под давлением на которую обеспечивается высокий крутящий момент. Такие двигатели, как поршневые гидромоторы, часто используются в крупной бурильной и строительной технике, работающей при большой нагрузке. Гидродвигатели применяют в серьезных роторных системах привода. Мощность системы позволяет поршневому гидромотору работать в диапазоне до 14000 об/мин. Такие двигатели, равно как и насосы, подразделяются на радиально- и аксиально-поршневые гидромоторы.

Гидроцилиндры

Существует также такой тип гидравлического двигателя, какгидроцилиндры−это объемные гидромоторы, которые работают по принципу возвратно−поступательного движения подвижного вала. Они подразделяются на гидроцилиндры одностороннего действияи гидроцилиндрыдвустороннего действия. В первом выдвижение штока осуществляется за счет давления рабочей жидкости в поршневой области, а возврат − благодаря работе возвратной пружины. В гидроцилиндрах второго типа движение как прямого, так и обратного хода поршня происходит под действием давления и перемещения рабочей жидкости. Как правило, такие гидромоторы устанавливаются на строительную технику.

По способу применения гидроцилиндры бывают:

• для совершения циклически полезной работы;
• для перемещения рабочих органов в процессе работы;
• для установки органов и выносных опор в статичное положение.

Гидромоторы-цилиндры являются примером двигателей, работающих по схожей с гидронасосами технологии.

Гидроцилиндр одностороннего (слева) и двустороннего (справа) действия.

Устройство гидронасоса и специфика работы

Большинство насосов состоит из поворотного вала, наклонного диска, поршней в цилиндрическом блоке и распределителя. Существует множество видов насосов с разным устройством, но принцип их работы всегда идентичен. Насосы состоят из 2−х камер, отделенных от внешней среды: камера всасывания и камера нагнетания. Между ними под давлением перетекает жидкость, чаще всего это масло. В момент, когда жидкость перемещается в камеру нагнетания, оказывается давление на поршень, который начинает двигаться и приводит в движение весь механизм. Из−за того что камеры не соединены напрямую, многие гидравлические насосы подходят для работы с учетом высокого (для всей системы агрегата) давления.

Параметры механизмов

Как было сказано ранее, гидронасосы имеют одинаковый принцип работы, отличие − только в конструктивных особенностях, которые играют важную роль в определении следующих параметров:

• Рабочее давление (Bar, МПа);
• Частота вращения (об/мин);
• Рабочий объем (удельная подача) – объем жидкости, который вытесняется агрегатом за полный оборот вала. (измеряется в см3/об).

Если заглянуть в каталог любого магазина, то показателем цены устройства будут именно эти характеристики: чем больше данные параметров, тем выше цена.

Применение гидронасосов

Использование гидронасосов крайне обширно. Они применяются в сфере строительства (к примеру, многие подъемные краны имеют в своей конструкции гидронасосы), в дорожной и коммунальной технике, железнодорожном транспорте. Ими оснащаются прессы и металлорежущие станки, а также оборудование газо− и нефтеперерабатывающих станций. Гидравлические насосы высокого давления широко распространены благодаря простому принципу работы и устойчивости к износу. Мы сталкиваемся с ними почти каждый день. Гидронасосы используются при очистке улиц от грязи под действием высокого давления, при тушении пожаров и на автомойках.

Виды гидронасосов

Существует 3 больших группы гидравлических насосов: поршневые, шестеренные и пластинчатые. Среди них всех есть свое деление, которое показано на рисунке.

Поршневые

К ним относятся: ручные, радиально-поршневые, аксиально-поршневые. О каждом подробнее.

Ручные

Этот вид насоса подходит тогда, когда необходимо обеспечить работу системы в ручном режиме в аварийных ситуациях. Это самые простые по конструкции гидронасосы. Достоинства таких устройств очевидны: у них отсутствует привод, эти насосы не нуждаются в топливе или электричестве, они компактны и высоконадежны. Это идеальный вариант, когда необходимо обеспечить бесперебойную работу агрегатов.

Радиально−поршневые

Они используются (как правило, вместе с поршневыми гидромоторами) в системах, где необходимо создавать стабильно высокое давление рабочей жидкости. (от 40 до 100 Мпа), отличаются от других видов тихой работой и невысокой частотой вращения вала (около 1500−2000 об/мин). Характерная особенность радиально-поршневых насосов−малый размер конструкции в осевом сечении. Из минусов можно выделить большой вес по сравнению с аксиально−поршневыми. Но притом у радиально−поршневого насоса есть заметный плюс − он очень прочен и может работать долго.

Аксиально−поршневые

Устройства этого типа наиболее распространенные среди поршневых гидронасосов. Они делятся на 2 подвида: с наклонным и прямым углом (с наклонным диском) по отношению к оси вращения блока цилиндров. Есть также разделение на насосы по способу вытеснения (поршневые и плунжерные).

Аксиально−поршневые насосы наиболее часто используются в конструкциях современных агрегатов благодаря наибольшему КПД, высокой удельной мощности; они способны работать при частоте оборотов до 5000 в минуту и при высоком давлении в 70 Мпа. Такие насосы часто устанавливаются на строительную технику, бурильные агрегаты, где необходима высокая производительность от связки поршневых насосов и поршневых гидромоторов. Серьезным недостатком аксиально-поршневых насосов является их стоимость, а также высокая пульсация давления.

Шестеренные

Эти насосы отличаются тем, что основными приводными элементами являются шестерни: ведущая и ведомая. При их вращении рабочая жидкость перетекает из заборного элемента к нагнетателю. Подвиды шестеренных насосов:

• насосы внешнего зацепления (больший уровень пульсаций давления, следовательно, высокий уровень шума; частоты вращения − до 5000 об/мин)
• насосы внутреннего зацепления (невысокие пульсации − тихая работа системы; частоты вращения − до 4000 оборотов/мин)

Частный случай гидронасоса с внутренним зацеплением− героторный насос. В таком насосе при вращении вала ротор совершает планетарное движение, в процессе его движения образуются замкнутые камеры, объем которых изменяется, и осуществляется доставка рабочей жидкости. Схожий принцип работы имеет роторно−винтовой насос (отличается пониженным уровнем шума, благодаря чему используется в театральных установках).

Особенность шестеренных насосов – возможность работать в системах с невысоким давлением (до 20Мпа). Они конструктивно просты, компактны и имеют небольшой вес, поэтому получили широкое применение в сельскохозяйственной отрасли, дорожной технике, в системах подачи смазочной жидкости и как вспомогательные элементы сложных гидравлических систем. Привлекательными для покупки такие насосы делает их малая стоимость, но вместе с тем покупатель получает и низкий уровень КПД - 85%. Эффективная работа характерна для других видов гидронасосов.

Пластинчатые

В конструкции этих насосов в качестве вытеснителей используются пластины. Работа ротора осуществляется возвратно−поступательными движениями, в результате вытесняется рабочая жидкость.

Пластинчатые подразделяются на:

• гидронасосы однократного действия;
• двойного действия.

В первом случае за один оборот вала гидроагрегата процесс забора и нагнетания жидкости происходит один раз, в насосах двойного действия − два раза. Пластинчатые насосы могут работать почти бесшумно, имеют компактные размеры, но рабочие объемы у них значительно больше, чем у насосов других типов. Рабочее давление не превышает 21 МПа, а частота вращения – 1500 оборотов в минуту.

Цена

Каталоги магазинов предлагают модели насосов по разным ценам. Промышленные устройства стоят в пределах нескольких сот тысяч, тогда как дешевые модели не превышают нескольких десятков тысяч рублей.

• Поршневые. Радиально−поршневые стоят от 70 000 до 200 000 рублей. Аксиально−поршневые – цены на них варьируются от 90 000 до 350 000 руб., отдельные модели продаются в пределах 600 тыс.
• Шестеренные – цены не превышают 50 тыс. руб. за стандартные модели.
• Пластинчатые – в основном цены варьируются в диапазоне до 50 тыс., но серьезные промышленные агрегаты в каталогах можно найти за 200-300 тыс. руб.

Итак, гидронасосы − это чрезвычайно важные агрегаты, которые используются в разных сферах от строительства до горной добычи. Существует множество видов, каждый из которых имеет свои характеристики, и вместе они улучшают процессы производства и облегчают жизнь человека.