Два принципа передачи энергии
Объёмный насос переносит жидкость порциями: рабочая камера увеличивается, заполняется, затем уменьшается либо перемещается к выходу. Шестерённые, пластинчатые и поршневые машины относятся к этой группе. Динамический насос сообщает потоку скорость рабочим колесом; часть кинетической энергии затем превращается в давление. Центробежные и осевые насосы относятся к динамическим. Такое деление описывает физический принцип, а не отрасль применения или допустимое давление.
Для объёмной машины при заданных оборотах основой подачи служит рабочий объём за оборот. Для динамической машины расход определяют по пересечению характеристики насоса и характеристики сети. Поэтому зависимость Q=Vn нельзя переносить на центробежный насос. В обоих случаях давление на выходе связано с сопротивлением системы: насос не поддерживает произвольное давление независимо от нагрузки.
Как сравнивать конструкции
| Тип | Что задаёт подачу | Что проверяют при выборе |
|---|---|---|
| Шестерённый | Объём и обороты | Утечки, вязкость, направление вращения |
| Пластинчатый | Камеры между пластинами | Профиль кольца, контакт пластин, регулирование |
| Поршневой | Площадь и ход поршней | Регулятор, дренаж, питание входа |
| Динамический | Характеристика колеса и сети | Рабочая точка, напор, запас по кавитации |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Постоянный и регулируемый рабочий объём — отдельный признак. Регулирование оборотов двигателя возможно и у насоса постоянного объёма. Регулятор давления регулируемой машины может уменьшать подачу при достижении заданного давления; это отличается от сброса полного расхода через предохранительный клапан. Конкретный способ управления выбирают по циклу нагрузки, а не только по максимальному расходу.
Условный расчёт объёмного насоса
Пусть V=20 см³/об, n=1500 об/мин, объёмный КПД ηv=0,90 и гидромеханический ηm=0,85. Тогда Qгеом=Vn/1000=30 л/мин, фактическая подача Q=27 л/мин. При перепаде Δp=160 бар гидравлическая мощность Pг=ΔpQ/600=7,20 кВт. Мощность на валу Pвал=Pг/(ηvηm)=9,41 кВт; привод дополнительно учитывает собственные потери электродвигателя и режим работы.
Требуемый момент T=ΔpV/(20πηm)=59,92 Н·м, если Δp выражен в барах, V в см³/об. В СИ знаменатель равен 2πηm, а давление и объём задают в Па и м³/об. Нельзя сначала уменьшить геометрический объём на ηv, а затем использовать его для расчёта момента: утечка уменьшает полезный расход, но не геометрический объём машины.
Условия, без которых сравнение неполно
Указанный расход относится к жидкости при рабочих условиях у выходного порта, а не к нормальному объёму газа. Перепад берут между выходом и входом; одинаковая система отсчёта давления устраняет атмосферную составляющую. Для проверки кавитации требуется абсолютное давление на входе. Самовсасывание не означает разрешение работать без жидкости или с любой высотой всасывания.
Сравнивать КПД нужно при одинаковых температуре, вязкости, давлении, оборотах и положении регулятора. При малой подаче утечка занимает большую долю баланса. Высокая вязкость может ухудшить заполнение камер, низкая — увеличить утечки. Окончательное решение требует паспортных кривых и проверки рабочего цикла, охлаждения, чистоты жидкости, пульсаций и допустимых нагрузок вала.
Кроме номинальной точки учитывают продолжительность каждого режима. Краткий пик давления и непрерывная работа требуют разных проверок. Расход, обеспеченный при прогретом масле, не гарантирует такой же подачи при холодном запуске. Испытательные условия каталога должны сопровождать сравнение.
Первичные источники
Связанные материалы: Bosch Rexroth Academy; Parker Hannifin.