Гидравлические насосы: принципы работы и применение

Как и другие насосные устройства, гидравлический насос — важный тип в гидравлических приводах. Бывает гидростатический или гидродинамический. Гидравлические насосы — источники энергии для большинства динамических машин. Способны перекачивать большие объемы масла через гидравлические цилиндры или моторы, преобразуя механическую энергию привода во гидростатическую (расход, давление).

Гидростатические насосы — насосы положительного смещения, гидродинамические — фиксированного смещения. Все гидростатические насосы работают по закону Паскаля. Гидравлические машины могут оснащаться насосом для подъема, опускания, закрытия, открытия, вращения компонентов.

Сегодня вы узнаете определение, применение, компоненты, функции, виды и принцип работы гидравлического насоса, а также преимущества и недостатки.

Что такое гидравлический насос?

Гидравлический насос — механическое устройство, преобразующее механическую мощность в гидравлическую энергию. С достаточной мощностью индуцируемое в нагрузке давление перекрывает сопротивление. При работе создается вакуум на входе, засасывающий жидкость из бака в всасывающую линию к насосу. Механическим действием доставляет к выходу и вгоняет в гидравлическую систему.

Дополнительно: любое устройство, в которое можно вложить усилие для создания давления, порождающего расход. Базовый насос — ручной, для низкоэнергетических применений, когда привод недоступен или дорог.

Ручной гидравлический насос для вспомогательной мощности: выпуск гидравлического тормоза на прицепе трактора. Как основной источник — гидравлический инструмент, верстаки. Ручные насосы медленны, но дают давление >10 000 psi.

Применение гидравлических насосов

Экскаваторы, краны, погрузчики, тракторы, вакуумные машины, лесозаготовительная техника, грейдеры. Самосвалы, горная техника. На каждой мобильной или промышленной гидравлической машине. Мобильные применения используют насосы интенсивнее промышленных — электрические приводы редки на мобильной технике. Но в промышленности тоже применяются.

Литейные прессы под давлением, прессы (срезающие, штамповочные, гибочные), манипуляторы, подъемники, конвейеры, смесители, вилочные погрузчики, роклы, литейные цеха, сталеплавильные заводы, разделительные линии — приводятся гидравлическими насосами.

Из перечисленного видна функция: насос — компонент гидравлической системы, преобразующий механическую энергию в энергию потока масла. Механическая энергия от первичного движителя (вращающий момент).

Схема гидравлического насоса:

Виды гидравлических насосов

Шестеренчатый насос (Gear pump)

Наиболее частая конструкция. Меньше деталей, легко сервировать, толерантен к загрязнениям по сравнению с другими. Относительно дешевый. Фиксированное смещение, также называют насосами положительного смещения: одинаковый расход на оборот вала. Оценка: макс. давление, кубический дюйм смещения, макс. входная скорость.

Поршневой насос (Piston pump)

Для высоких рабочих давлений. Выдерживают выше давлений, чем шестеренчатые. Но выше первоначальная стоимость, ниже стойкость к загрязнениям, выше сложность. Сложность на совести конструктора и сервис-инженера — понять и обеспечить работу с дополнительными движущимися частями. Строже требования к фильтрации и допускам. Часто в кранов на шасси, но и в других применениях.

Лопастной насос (Vane pump)

На спецучете: аэриальные корзины, лестницы. Сейчас редки на мобильных (шасси) гидравлических системах. Шестеренчатые насосы шире приняты и доступны.

Насос с муфтой (Clutch pump)

Малосмещенческий шестеренчатый насос с ремнем привода, электромагнитной муфтой. Как в компрессоре кондиционера авто. Используют, где нет разъема отбора мощности коробки передач или он недоступен.

Самосвальный насос (Dump pump)

Самый популярный из перечисленных. В самосвальных применениях: от прицепов до двухосных самосвалов. Специфичен для одной задачи — самосвалы. Не для других прицепов (напольные, выбросные). Можно спроектировать применение. Отличие от шестеренчатого: встроенный клапан предохранительного сброса давления. Интегральный трехпозиционный трехпутевой распределительный клапан. Не для непрерывной работы — узкие внутренние каналы, риск перегрева.

Насос для мусоровоза (Refuse pump)

Для мусоровозов. Включают сухие клапаны и Lives Pak насосы для экономии топлива в режиме OFF. Дают полный расход в работе. Спецклапаны при стандартной конструкции на базе шестеренчатого насоса.

Принцип работы

Принцип понятен, но немного отличается для разных типов.

Для шестеренчатых насосов в открытых гидравлических системах масло застревает в зонах между зубами двух шестерен. Корпус транспортирует его по окружности полости шестерни. Зубы вступают в зацепление — масло выталкивается в напоращий порт. Внутри латунных упорных/износостойких пластин небольшое количество давилительного масла прижимает пластины к торцам шестерен, повышая КПД.

Для поршневого насоса: цилиндрический блок с поршнями, движущимися в/наружу, в корпусе насоса. Движение поршней засасывает масло из всасывающего порта и выталкивает в напоращий. Длина хода поршня определяет угол наклона шайбы (swashplate), по которой скользит подошва поршня. При фиксированном угле шайбы цилиндрический блок с поршнями вращается с входным валом. Смещение насоса определяется суммарным объемом цилиндров. Есть фиксированные и переменные конструкции.

Смотрите видео ниже о работе гидравлического насоса:

Заключение

Гидравлический насос — отличный источник для многих применений, питание большинства динамических машин. В статье: определение, применение, функция, виды, работа гидравлического насоса.

Надеюсь, полезно. Делитесь с техническими студентами. Спасибо!