Гидравлический насос - Hydraulic pump

Расход жидкости в шестеренном насосе с внешним зацеплением

Гидравлические насосы используются в системы гидравлического привода и может быть гидростатическим или гидродинамическим. Гидравлический насос - это механический источник энергии, который преобразует механическую энергию в гидравлическую энергию (гидростатическую энергию, то есть поток, давление). Он создает поток с мощностью, достаточной для преодоления давления, вызванного нагрузкой на выходе насоса. Когда гидравлический насос работает, он создает разрежение на входе насоса, которое выталкивает жидкость из резервуара во впускную линию к насосу и за счет механического воздействия доставляет эту жидкость к выпускному отверстию насоса и заставляет ее попасть в гидравлическую систему. поршневые насосы в то время как гидродинамические насосы могут быть насосами с фиксированным объемом, в которых объем (расход через насос за один оборот насоса) не может регулироваться, или насосы переменной производительности, которые имеют более сложную конструкцию, позволяющую регулировать смещение. Гидродинамические насосы чаще встречаются в повседневной жизни. Все гидростатические насосы различных типов работают по принципу Закон Паскаля.

Зубчатый насос с внешними зубьями, обратите внимание на направление вращения шестерен.

Типы гидравлических насосов

Шестеренные насосы

Шестеренчатый насос с внутренними зубьями

Шестеренные насосы (с наружными зубьями) (фиксированный рабочий объем) - простые и экономичные насосы. Рабочий объем или смещение шестеренчатых насосов для гидравлики составляет от 1 до 200 миллилитров. У них самый низкий объемная эффективность (${displaystyle eta _ {v} около 90 \%}$ ) всех трех основных типов насосов (шестеренчатые, пластинчатые и поршневые насосы)^[1] Эти насосы создают давление за счет зацепления зубьев шестерни, заставляя жидкость вокруг шестерен создавать давление на выходной стороне. Некоторые шестеренчатые насосы могут быть довольно шумными по сравнению с другими типами, но современные шестеренчатые насосы очень надежны и намного тише старых моделей. Частично это связано с конструкциями, включающими разрезные шестерни, зубья косозубой шестерни и профили зубьев с более высокой точностью и качеством, которые более плавно входят в зацепление и расцепляются, уменьшая пульсации давления и связанные с этим вредные проблемы. Еще одним положительным признаком шестеренчатого насоса является то, что катастрофические поломки происходят гораздо реже, чем в большинстве 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 станет практически бесполезным. Это часто происходит задолго до износа и приводит к заклиниванию или поломке устройства.

А геротор (изображение не показывает впуск или выпуск)

Пластинчато-роторные насосы

Пластинчатый насос с фиксированным рабочим объемом

Роторно-пластинчатый насос - это поршневой насос, состоящий из лопастей, установленных на роторе, 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. Критическим элементом конструкции лопастного насоса является то, как лопатки прижимаются к корпусу насоса и как концы лопастей находятся обработаны на этой самой точке. Используются несколько типов «выступов», основная цель которых - обеспечить плотное уплотнение между внутренней частью корпуса и лопаткой и в то же время минимизировать износ и контакт металла с металлом. Вытеснение лопатки из вращающегося центра в направлении корпуса насоса осуществляется с помощью подпружиненных лопаток или, что более традиционно, лопаток, нагружаемых гидродинамически (через жидкость системы под давлением).

Винтовые насосы

Принцип винтового насоса (Saugseite = всасывание, Druckseite = выход)

Винтовые насосы (фиксированное смещение) состоят из двух Винты архимеда которые переплетаются и заключены в одну камеру. Эти насосы используются для высоких расходов при относительно низком давлении (макс. 100 бар (10 000 кПа)).^{[требуется разъяснение ]} Они использовались на борту судов, где гидравлическая система с постоянным давлением проходила через все судно, особенно для управления шаровые краны^{[требуется разъяснение ]} но также помогает управлять рулевым механизмом и другими системами. Преимущество винтовых насосов - низкий уровень шума этих насосов; однако КПД невысокий.

Основная проблема винтовых насосов заключается в том, что сила гидравлической реакции передается в направлении, которое в осевом направлении противоположно направлению потока.

Есть два способа решить эту проблему:

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

Типы винтовых насосов:

1. один конец
2. двойной конец
3. одинарный ротор
4. многороторный синхронизированный
5. многороторный безвременной.

Насосы с гнутой осью

Насосы с гнутой осью аксиально-поршневые насосы и двигатели, работающие по принципу изогнутой оси, с фиксированным или регулируемым рабочим объемом, существуют в двух различных основных конструкциях. Принцип Тома (инженер Ханс Тома, Германия, патент 1935 г.) с максимальным углом 25 градусов и принцип Вальмарка (Гуннар Аксель Вальмарк, патент 1960 г.) со сферическими поршнями за одно целое со штоком поршня, поршневыми кольцами и максимальным 40 градусов между осевой линией карданного вала и поршнями (Volvo Hydraulics Co.). У них лучший КПД среди всех насосов. Хотя обычно наибольший рабочий объем составляет приблизительно один литр за оборот, при необходимости может быть построен двухлитровый насос рабочего объема. Часто используются насосы с регулируемым рабочим объемом, чтобы можно было тщательно регулировать поток масла. Эти насосы обычно могут работать при рабочем давлении до 350–420 бар в непрерывном режиме.

Линейные аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой

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 к нагрузке, настроек отсечки максимального давления, управления мощностью / соотношением и даже полностью электропропорциональных систем, не требуя других входных данных. чем электрические сигналы. Это делает их потенциально чрезвычайно энергосберегающими по сравнению с другими насосами с постоянным потоком в системах, где скорость вращения первичного двигателя / дизельного двигателя / 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.

Гидравлические насосы, формулы расчета

Поток

${displaystyle Q = ncdot V_ {ext {stroke}} cdot eta _ {ext {vol}}}$

куда

• ${displaystyle scriptstyle Q}$, расход (м³/ с)
• ${displaystyle scriptstyle n}$, частота хода (Гц)
• ${displaystyle scriptstyle V_ {ext {stroke}}}$, рабочий объем (м³)
• ${displaystyle scriptstyle eta _ {ext {vol}}}$, объемный КПД

Мощность

${displaystyle P = {ncdot V_ {ext {stroke}} cdot Дельта p по eta _ {ext {mech}}}}$

куда

• ${displaystyle scriptstyle P}$, мощность (Вт)
• ${displaystyle scriptstyle n}$, частота хода (Гц)
• ${displaystyle scriptstyle V_ {ext {stroke}}}$, ударный объем (м³)
• ${displaystyle scriptstyle Delta p}$, перепад давления на насосе (Па)
• ${displaystyle scriptstyle eta _ {ext {mech, hydr}}}$, механический / гидравлический КПД

Механический КПД

${displaystyle n_ {ext {mech}} = {T_ {ext {теоретический}} по T_ {ext {actual}}} cdot 100 \%}$

куда

• ${displaystyle scriptstyle n_ {ext {mech}}}$, КПД механического насоса в процентах
• ${displaystyle scriptstyle T_ {ext {теоретический}}}$, теоретический крутящий момент для привода
• ${displaystyle scriptstyle T_ {ext {actual}}}$, фактический крутящий момент для привода

Гидравлический КПД

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

куда

• ${displaystyle scriptstyle n_ {hydr}}$, КПД гидронасоса
• ${displaystyle scriptstyle Q_ {теоретический}}$, выход теоретического расхода
• ${displaystyle scriptstyle Q_ {actual}}$, выход фактического расхода

Рекомендации

внешняя ссылка

• Описание внешнего шестеренчатого насоса
• Описание шестеренчатого насоса с внутренним зацеплением

• Описание механической эффективности
• Описание гидравлического КПД