Виды гидронасосов: типы и классификация

Гидронасос – главная движущая сила гидроузлов спецтехники, промоборудования, высокотехнологичных установок. Так, разные типы гидравлических насосов заставляют работать ковши экскаваторов, отвалы снегоуборщиков, прессы станков, гидробуры, поднимают кузова самосвалов, даже обеспечивают функционал испытательных ракетных стендов. От их функционала зависит, насколько быстро, безопасно и эффективно будет работать весь комплекс оборудования. При этом для каждой задачи требуется свое гидроустройство – с индивидуальными параметрами как по конструктиву, так по остальным техническим характеристикам.

Рассказываем об основных типах гидравлических насосов, их отличительных особенностях, изучаем рекомендации по выбору надежного, качественного, долговечного варианта с учетом назначения и потребностей.

Как устроен и работает гидравлический насос

Гидронасос – устройство, с помощью которого механическая энергия приводного элемента преобразуется в силу потока жидкой рабочей среды и формируется рабочее давление в гидравлической системе. Это позволяет привести в действие различные исполнительные механизмы – например, щетку, отвал, ковш, стрелу и другие элементы строительной, жилищно-коммунальной, транспортировочной, сельскохозяйственной, промышленной техники или спецмашин.

Есть разные виды гидравлических насосов, они могут отличаться отдельными элементами конструкции. Но, большинство состоит из:

Гидравлический насос взаимосвязан со множеством узлов:

• Корпуса – металлического защитного кожуха с ребрами жесткости, изолированными камерами всасывания жидкости и ее сброса. Он дополняется крышкой для герметичности отсеков, проточными входными и выходными отверстиями, соединительными фланцами.
• Всасывающей и нагнетательной системы – модуля для транспортировки рабочего потока.
• Вытеснителя – блока, в который входят подвижные выталкивающие элементы (шестеренки, пластины, поршневая группа, винтовые роторы).
• Привода – вала, который соединен с мотором и передает движение всем составным частям.
• Опорных элементов – фиксирующих и удерживающих вал подшипников. Они необходимы, чтобы принимать механическую энергию, гасить ее, стабилизировать ход механизмов и исключать рывки.
• Прокладок и уплотнителей – деталей, которые герметизируют узлы гидронасоса. В конструкции предусмотрены как статические, так и динамические уплотнительные элементы.

Гидравлический насос функционирует за счет формирования разницы давлений в системе. При вращении вала открывается клапан, камера заполняется гидрожидкостью из всасывающего блока, возникает зона пониженного давления. Подвижные поршни или шестерни вытесняют рабочую среду в напорную магистраль. В результате чего возникает непрерывный поток с повышенным давлением, под его напором запускаются цилиндры или гидропоршни.

Классификация гидравлических насосов

Разные типы гидронасосов подразделяются по принципу работы. Они могут быть объемными и динамическими, отличаются и по техническим параметрам:

• Предельному давлению – это установки низкого, среднего и высокого давления.
• Производительности – по объему жидкости, вытесняемой за каждый полный оборот вала.
• Чистоте рабочей среды и степени вязкости.
• Числу рабочих камер – это однокамерные и многокамерные модели.
• Частоте вращения вала – данный показатель может варьироваться в пределах от 500 оборотов и свыше 3000.
• По приводу – это электрические, механические, пневматические, ручные насосы.
• По особенностям работы – это регулируемые, нерегулируемые, реверсивные конструкции.

Кроме того, гидронасосы классифицируются по типам и характеру движущих элементов – это группа роторных и плунжерно-поршневых установок.

Основные виды гидравлических насосов

В промышленности, инженерии, дорожном строительстве, а также многих других сферах наиболее часто находят применение пластинчатые, винтовые, шестеренные, аксиально-поршневые, радиально-поршневые устройства. Указанные виды гидронасосов относятся к объемным установкам, они действуют за счет попеременного заполнения камеры и принудительного выталкивания по магистрали. И у каждой разновидности свое назначение, характерные особенности и преимущества, которые обеспечивают эффективную работу гидросистемы оборудования, спецтехники, станков.

Шестеренные насосы

Это гидроустановки с двумя вращающимися шестернями – ведущей и ведомой. Жидкость в них вытесняется между зубьями ротора и корпусом. А создаваемое давление не зависит от частоты вращения рабочего вала и расхода рабочего потока

Шестеренчатые гидронасосы бывают с внутренним и внешним зацеплением. Они обеспечивают эффективность движения при небольших показателях давления, отличаются:

• Компактностью и небольшим весом.
• Простым устройством.
• Высокой частотой вращения – аппараты с внешним зацеплением выдают до 4000 оборотов за минуту и с внутренним – до 5000.

И в вопросе, какие типы насосов гидравлических бюджетнее, первенство за шестеренными моделями. У них не только доступная цена, но и относительно недорогой ремонт.

Установки с шестернями применяются в гидроприводах экскаваторов, тракторов, автомобильных кранов, дорожной техники, в оснащении рулевого управления. Используются в системах смазки ДВС, редукторов, промышленных станков, в промышленных магистралях перекачки нефтепродуктов, в энергетике, химпроме.

Пластинчатые насосы

Гидронасосы пластинчатого типа – объемные шиберные гидроустройства со смещенным внутренним ротором, в пазах которого закреплены выдвижные пластины. Создают давление и перекачивают жидкость за счет изменения объема рабочих камер при движении лопастного ротора: пластины под действием центробежной силы выдвигаются из установочных пазов, прижимаются к статору. С увеличением объема камеры поток всасывается, а с уменьшением – вытесняется.

Какие виды гидравлических насосов существуют в группе пластинчатых? Это модели однократного и многократного действия, регулируемые и нерегулируемые, одно- и многопоточные, с вариативной производительностью, давлением, частотой вращения вала. Независимо от разновидности, пластинчатые гидронасосы:

• Издают относительно низкий уровень шума при работе.
• Равномерно транспортируют жидкость, без критических пульсаций.
• Обеспечивают возможность быстро откорректировать подачу (в случае с регулируемыми установками).

Шиберными гидронасосами оснащают металлорежущие станки, шлифмашины, гидравлические прессы, автокраны, погрузчики, подъемные механизмы. Их применяют в судовой гидравлике, горнопроходных машинах, бульдозерах, дорожной спецтехнике и там, где необходимо обеспечить максимально плавное движение гидромеханизмов.

Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневые гидронасосы считаются наиболее мощными среди моделей объемного типа. Они оснащаются цилиндрами, которые расположены параллельно оси или под небольшим углом к ней и двигаются вместе с валом. При запуске наклонного блока или шайбы начинает возвратно-поступательное движение поршневая группа. За каждый ход плунжера совершается один цикл всасывания и нагнетания потока.

Различают аксиально-поршневые установки нерегулируемого типа и с регулировкой – когда происходит изменение угла наклона шайбы. При этом, чем сильнее угловое отклонение, тем объемнее формируется рабочая камера, но не меняется скорость вращения вала. Данная группа также включает разномощностные виды гидронасосов и их классификация содержит реверсивные и односторонние модели.

Гидравлические аксиально-поршневые насосы:

• Обеспечивают сверхвысокое давление.
• Позволяют регулировать рабочий поток.
• Отличаются надежностью и долгим сроком эксплуатации.

Ими оснащают оборудование и машины в тяжелом станкостроении, гидравлику авиатехники, комплектуют экскаваторы, прессы, бульдозеры, комбайны, автовышки, лебедки, буровые установки, самосвалы.

Радиально-поршневые насосы

Радиально-поршневые гидроустановки комплектуются плунжерами, расположенными перпендикулярно оси вращения и шейкой с эксцентриситетом. При запуске вала поршни линейно двигаются во втулках, объем рабочей камеры увеличивается, создается разряжение. Далее всасывающий клапан открывается, а напорный прижимается. С уменьшением объема камеры и увеличением давления напорный клапан открывается, жидкость вытесняется в нагнетательную магистраль.

Радиально-поршневые гидронасосы бывают кривошипными – с эксцентриком, который обеспечивает движение вала и с клапанным распределением. Они проектируются под невысокие обороты мотора. Устройства данного типа:

• Создают высокое давление и могут длительно работать в этом режиме.
• Имеют достаточно большой рабочий объем.
• Обеспечивают плавную подачу.
• Отличаются высоким объемным КПД, не подвержены утечкам при сверхнагрузках и при работе на вязких маслах.

Радиально-поршневые модели чаще всего применяются в стационарных установках. Они востребованы в гидравлических механизмах прокатных станков, металлургических прессов, промышленных зажимов, домкратов. Их также используют в нефтепромышленности, кораблестроении.

Винтовые насосы

Гидронасосы винтового типа – шнековое роторное оборудование. В качестве рабочего органа в нем выступает винтовая пара – статор с внутренней спиралью и винт с внешней. При этом у статора на один оборот больше, чем у роторной детали, а ось вращения ротора расположена эксцентрично.

При запуске установки образуются герметичные полости, они перемещаются от камеры всасывания к напорному патрубку, тем самым рабочая жидкость транспортируется по магистрали.

Винтовой гидронасос имеет полости с неизменным объемом, что обеспечивает равномерную подачу потока. Кроме того устройство этого типа:

• Работает с вязкими средами. Причем, чем плотнее жидкость, тем сильнее уплотняются зазоры камер и выше КПД.
• Обеспечивает эффективное самовсасывание, подъем потока с глубины, благодаря созданию саморазряжения.
• Сохраняет производительность при высоком давлении.
• Работает относительно тихо, благодаря механике винтов.
• Нетребовательно к чистоте сред.

Шнековые гидронасосы задействуют в химическом, пищевом производстве, мусоропереработке, сельском хозяйстве, металлургии и других областях. Они используются для транспортировки нефтепродуктов и сырой нефти, пищевых вязких компонентов. Применяются для подачи строительных растворов, востребованы для подъема воды и водоочистки, откачки угольного шлама, перекачки технических масел.

Сравнение типов гидронасосов

Сопоставим основные параметры гидрооборудования:

• Шестеренные насосы – модели с простой и надежной конструкцией, доступной ценой. Не боятся загрязнений. Но они относительно шумные и от постоянной эксплуатации при предельном давлении могут ломаться. Рассчитаны до 250 бар, в среднем используются в диапазоне от 160 до 210 бар.
• Пластинчатые гидронасосы более тихие, обеспечивают равномерную подачу, подходят для низкого и среднего давления, отличаются высоким КПД, бывают с регулировкой потока и без коррекции. Однако они сложны конструктивно, чувствительны к вязкости и оборотам привода. Если внутрь попадают твердые частицы, то пластинки в роторе могут заклинить. Устройства рассчитаны на эксплуатацию с давлением не более 280 бар.
• Аксиально-поршневые гидронасосы с высоким КПД, они мощные, относительно компактные, имеют регулировку рабочего потока, выдерживают высокое давление. Однако дорогие, чувствительны к кавитации и перегреву, при поломке требуют непростого ремонта. Для данного типа насосов предусмотрен предел давления в 400–500 бар. В специализированном исполнении он может достигать 700 бар.
• Радиально-поршневые гидронасосы создают высокое давление, отличаются надежностью подачи даже при тяжелых режимах. При эксплуатации необходимо тщательно следить за чистотой масла, регулярно контролировать зазоры. В сравнении с другими видами гидравлических насосов, эти габаритны и тяжеловесны. Рассчитаны на давление 700-1000, но работают в основном при 350–400 бар.
• Винтовые установки рассчитаны на невысокое давление, функционируют равномерно, плавно, малошумно. Однако их важно защищать от попадания абразивных частиц, а использовать можно не во всех сферах. Подобные гидроаппараты рассчитаны на давление до 160-210 бар.

Применение разных видов гидронасосов

Тип гидронасоса напрямую связан с условиями работы гидросистемы, он определяется задачами, для которых предназначен. Это обеспечивает оптимальную производительность оборудования, поддержку необходимого давления, позволяет справляться с нагрузками, работать с загрязненными, вязкими или агрессивными средами. Так, при выборе сферы исходят из следующего:

• По характеру рабочего потока. Если среда относительно стабильна, подается без пульсаций, задействуют устройства пластинчатого или винтового типа.
• По степени вязкости. Для агрессивных, вязких, загрязненных сред применяются шнековые насосы, они менее подвержены потере коэффициента полезного давления, в отличие от центробежных.
• По давлению. В условиях экстремальных нагрузок, высокого давления, используются поршневые гидронасосы. Они способны выдерживать до 400–450 бар. Если в системе низкое или среднее давление, устанавливаются шестеренные модели. Они рассчитаны на показатели до 250 бар.

Также различается и сфера применения гидронасосов, в зависимости от их типа:

• Шестеренные модели устойчивы к загрязнениям, относительно просты по конструктиву. Их задействуют в дорожно-строительной технике – экскаваторах, подъемниках, в станках с низким и средним давлением, смазочных системах.
• Пластинчатые плавно подают рабочий поток, применяются в рулевом управлении, в станках с ЧПУ, инжекционно-литьевых машинах, автокранах.
• Радиально-поршневые и аксиально-поршневые с высоким КПД, обеспечивают высокое давление и регулировку потока рабочей среды. Устанавливаются на гидроприводы авиационной техники, на тяжелые спецмашины – прессы, экскаваторы, мощные промсистемы.
• Винтовые гидронасосы оправдывают себя в оборудовании, где присутствуют высокочувствительные вязкие жидкости, когда требуется обеспечить равномерную перекачку. Их задействуют в илососах и очистном оборудовании, в установках для транспортировки нефтепродуктов, в топливозаправочных системах, на фасовочных и дозировочных линиях, в пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности, в фармацевтике.

Как выбрать гидравлический насос

Корректный выбор гидравлического насоса обеспечивает эффективность работы систем и оборудования, потому что он помогает формировать нужное давление, избегать потери мощности, не допускать перегрева, снижать износ элементов гидросети, оптимизировать энергорасход. Это гарантия стабильного функционала и длительного ресурса техники.

Перед покупкой гидронасоса обращайте внимание на:

• Давление. Это сила жидкой среды, которая действует на исполняющие механизмы. Различают номинальное давление – необходимое для выполнения задач оборудования при стандартных условиях, а также максимальное – предельный показатель пиковой нагрузки. Ориентируйтесь на рабочее давление гидросистемы, прибавляйте к нему от десяти до двадцати процентов. К примеру, для строительной техники оптимально 250-350 бар, для мобильной гидравлики – около 180-330, для промоборудования – примерно 150-300.
• Производительность. Это расход жидкости, которая поступает в систему за условный промежуток времени. Измеряется в литрах. Рассчитывайте производительность как произведение рабочего объема на частоту вращения, поделенное на тысячу. Помните, чем выше расход, тем эффективнее и быстрее действует гидросистема. Если производительность минимальная, то оборудование будет работать медленно. При повышенном расходе масло перегревается, теряется энергия. Допустим, для мобильной спецтехники чаще всего требуется расход 60-300 литров в минуту, для промышленной гидравлики от 20 до 200.
• Объем. Это литраж, перемещаемый за каждый полный оборот вала. Чем он выше, тем больше производительность. Перемножьте требуемый расход жидкости в системе на тысячу, полученную сумму разделите на произведение частоты вращения и КПД (чаще всего его принимают за 0.9). Если обороты маленькие, то нужен насос объемнее. Для высокооборотистых приводов подбирают модели меньшего объема.
• Частота вращения. В большинстве случаев – это полторы тысячи оборотов в минуту. Если превышать номинал, ресурс мотора сокращается. Чаще всего для спецтехники требуются модели на 2000-3000 вращений.
• КПД. Он показывает, сколько потраченной мощности трансформируется в гидроэнергию. При высоком КПД масло не перегревается, двигатель не перегружается, топливо расходуется умеренно.

Также при выборе учтите, какой тип привода, от него зависит способ крепления и требования к валу гидравлики. Обращайте внимание на размеры и вес, совместимость с рабочими жидкостями, их чистоту и вязкость. И не менее важно при покупке смотреть на репутацию поставщика – это напрямую влияет на качество оборудования, эффективность и безопасность действия системы, срок службы гидравлики, отсутствие внеплановых расходов.

Заключение

Гидронасосы разнообразны по типам – отличаются по конструктивному исполнению, мощности, объему и множеству других технических параметров. У каждого варианта свои особенности, назначение и преимущества, которые гарантируют стабильное функционирование гидросистем. Одни разновидности хороши для маломощных аппаратов, другие – дают стабильную подачу при экстремальных перегрузках, третьи – не боятся загрязненных и вязких сред.

При выборе гидронасоса учитывайте условия эксплуатации, ключевые параметры оборудования, отталкивайтесь от баланса качества, эффективности и разумной цены. Помните, что при использовании насосам необходимо периодическое обслуживание для сохранения функционала. И если вам необходим гидронасос с гарантией качества, воспользуйтесь предложением проверенного продавца.