Куда перемещается жидкость
Во внешнезацепленном шестерённом насосе ведущая и ведомая шестерни вращаются навстречу друг другу в зоне зацепления. На входной стороне зубья выходят из зацепления, свободный объём увеличивается и заполняется жидкостью. Жидкость переносится во впадинах между зубьями и корпусом по наружным сторонам шестерён. На выходной стороне зубья входят в зацепление, вытесняют жидкость, а зона контакта ограничивает обратное сообщение между портами.
Это описание нельзя механически переносить на внутреннее зацепление: там рабочие камеры образованы внутренней и наружной шестернями, иногда с разделительным серпом. Оба варианта объёмные, но различаются геометрией, пульсациями и конструкцией уплотняющих участков. Число зубьев само по себе не позволяет достоверно восстановить паспортный рабочий объём без ширины, профиля и реальной геометрии камер.
Подача и привод
Рабочий объём V задают в см³/об, частоту n — в об/мин. Геометрическая подача Qгеом=Vn/1000 получается в л/мин. Реальная подача Q=Qгеомηv учитывает внутренние утечки и неполное заполнение в выбранном режиме. Для обычного насосного режима ηv меньше единицы. Если расход уже измерен, повторно умножать его на объёмный КПД нельзя.
| Параметр | Физическое значение | Практический вывод |
|---|---|---|
| V | Геометрия за оборот | Обычно постоянен для выбранной машины |
| ηv | Полезная доля подачи | Зависит от рабочего режима |
| ηm | Гидромеханические потери | Увеличивают требуемый момент |
| Δp | Разность давлений портов | Определяет нагрузку вала |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
Пример с утечками
Условно V=16 см³/об, n=1450 об/мин, ηv=0,92, ηm=0,88 и Δp=120 бар. Получаем Qгеом=23,20 л/мин, Q=21,344 л/мин. Разность 1,856 л/мин в этой модели характеризует потерю полезной подачи; она не обязательно полностью выходит через отдельный дренажный порт. Часть жидкости может перетекать внутри машины с выхода на вход.
Момент на валу T=ΔpV/(20πηm)=34,72 Н·м. Гидравлическая мощность Pг=ΔpQ/600=4,2688 кВт, мощность вала Pвал=Pг/(ηvηm)=5,273 кВт. Если при тех же оборотах и перепаде условно принять ηv=0,85, подача снизится до 19,72 л/мин. Такая оценка показывает чувствительность расхода; она не доказывает причину снижения КПД и не заменяет испытание насоса.
Почему подача снижается
Внутренние перетечки проходят через торцевые и радиальные зазоры. Их величина зависит от перепада, вязкости, температуры, износа и компенсации зазоров. Поэтому фраза «шестерённый насос всегда подаёт постоянный расход» верна лишь как приближение при фиксированных оборотах и близких условиях. Изменение давления или температуры меняет действительную подачу даже при неизменном рабочем объёме.
Расход приведён для жидкости при рабочих условиях выходного порта. Для энергетического баланса используют перепад между портами в одной системе отсчёта; для входных ограничений — абсолютное давление. Длинная всасывающая линия, холодное масло, засорение или подсос воздуха могут ухудшить заполнение. Одна только способность самовсасывания не подтверждает допустимость этих условий.
Перед заменой сравнивают направление вращения, соединения, приводной вал, допустимые обороты и давление, требования к жидкости и загрязнению. Шум и падение подачи оценивают вместе с измеренными температурой и давлениями. Увеличение настройки клапана не является универсальным способом восстановить расход: оно повышает нагрузку и тепловые потери.
Для тандемной сборки проверяют суммарный момент входного вала и отдельно момент, передаваемый следующей секции. Одинаковые фланцы ещё не подтверждают допустимость соединения.
Первичные источники
Связанные материалы: Bosch Rexroth Academy; Parker Hannifin.