Символы гидравлических насосов и руководство по гидравлическим насосам с приводом от вала отбора мощности

Символы гидравлического насоса представляют собой стандартизированные графические изображения, используемые в гидравлических принципиальных схемах (схемах) для идентификации типа, направления потока и метода управления насосом без письменного описания. Правильное их прочтение важно для всех, кто проектирует, устраняет неполадки или обслуживает гидравлическую систему. Среди множества типов насосов, представленных на этих схемах, гидравлический насос с приводом от вала отбора мощности является одним из наиболее важных с практической точки зрения: он широко используется в сельском хозяйстве, грузовых перевозках, строительстве и аварийно-спасательных службах, где двигатель автомобиля напрямую управляет гидравлическими функциями.

В этой статье объясняется, как правильно интерпретировать символы гидравлических насосов, рассматриваются основные варианты символов, с которыми вы можете столкнуться, а затем подробно рассматривается практическая информация о гидравлических насосах с приводом от ВОМ — как они работают, какие характеристики имеют значение и как выбрать правильный вариант для конкретного применения.

Как читать базовый символ гидравлического насоса

Стандарт ISO 1219 регулирует обозначения гидравлических и пневматических схем во всем мире. В соответствии с этим стандартом все символы гидравлических насосов имеют общую основу: круг, обозначающий корпус насоса, со сплошным черным треугольником, направленным наружу от круга и обозначающим направление потока. Треугольник, направленный в сторону от круга, показывает, что жидкость выталкивается — это отличает насос (вход энергии, выход жидкости) от гидравлического двигателя (вход жидкости, механический выход), где треугольник указывает внутрь круга.

Дополнительные элементы, добавленные к этому базовому символу, передают конкретные характеристики насоса:

• Одиночная стрелка через круг (диагональ): Указывает на насос фиксированного объема — насос подает одинаковый объем жидкости за один оборот независимо от давления в системе или внешней регулировки.
• Двойная стрелка через круг (две диагонали, по одной со стрелкой на каждом конце): Указывает на насос переменной производительности — выходной расход можно регулировать во время работы насоса, обычно путем изменения угла наклонной шайбы в поршневом насосе.
• Два треугольника потока на противоположных сторонах круга: Обозначает двунаправленный насос, способный перекачивать в обоих направлениях — насос может реверсировать поток, что часто встречается в контурах гидростатической трансмиссии.
• Изогнутая стрелка вокруг линии вала: Указывает направление вращения вала — по часовой стрелке или против часовой стрелки, что имеет решающее значение при замене насоса или подключении привода ВОМ.
• Символ пружины или линия управляющего давления добавлены в круг: Обозначает насос переменной производительности с компенсацией давления, в котором производительность автоматически уменьшается, когда давление в системе достигает заданного значения компенсатора.
• Пунктирная линия от элемента управления к насосу: Обозначает переменный рабочий объем с пилотным или дистанционным управлением — рабочий объем контролируется отдельным гидравлическим или электрическим сигналом.

Вал, приводящий насос, показан в виде линии, входящей в круг со стороны, противоположной треугольнику потока. Когда два насоса имеют общий вал (тандемная конфигурация насосов, распространенная в сельскохозяйственных тракторах и схемах погрузчиков), рисуются два круга, соединенные одной и той же линией вала, каждый со своим собственным треугольником потока и выпускным отверстием.

Варианты обозначения гидравлического насоса в зависимости от типа насоса

Хотя базовый символ одинаков для всех гидравлических насосов, комбинация модификаторов указывает на конкретную используемую технологию насоса. В таблице ниже приведены наиболее распространенные типы насосов и соответствующие им символьные характеристики:

При чтении гидравлической схемы символ насоса почти всегда связан с символом первичного двигателя (электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания) с одной стороны и с напорной линией системы с другой. Обратная линия бака (резервуара) подключается в другом месте контура. Прослеживание этих соединений от символа насоса наружу является отправной точкой для понимания любой гидравлической схемы.

Как работают гидравлические насосы с приводом от ВОМ

Гидравлический насос с приводом от ВОМ (отбора мощности) забирает механическую энергию непосредственно из трансмиссии или двигателя автомобиля или трактора, преобразуя ее в гидравлический поток и давление для управления внешними рабочими функциями. Вал отбора мощности — стандартизирован по 540 об/мин или 1000 об/мин для сельскохозяйственных тракторов по стандартам ISO 500 и ASAE S203 — соединяется непосредственно с входным валом насоса через шлицевое соединение или переходник коробки передач.

В отличие от гидравлических силовых агрегатов с электроприводом или мотор-насосов с прямым ременным или зубчатым приводом, насос ВОМ имеет ключевую эксплуатационную характеристику: он создает гидравлический поток только тогда, когда включен механизм отбора мощности и двигатель работает на оборотах выше холостого хода. Выходной поток напрямую зависит от скорости вала отбора мощности — если дроссельная заслонка двигателя падает, то же самое происходит и с выходным расходом насоса и, следовательно, скоростью любых приводов с гидравлическим приводом.

Символ гидравлического насоса, используемый на схеме системы с приводом от ВОМ, показывает стандартный круг насоса с линией вала, но первичный двигатель, подключенный к этому валу, обычно отображается в виде символа двигателя или с надписью «ВОМ», а не стандартного круга электродвигателя. На некоторых схемах между валом отбора мощности и насосом появляется символ коробки передач, обозначающий повышающее или понижающее передаточное число привода.

Типы насосов отбора мощности и для каких применений они подходят

Каждая из трех основных технологий насосов, используемых в системах отбора мощности, предлагает различные компромиссы между допустимым давлением, постоянством потока, эффективностью и стоимостью:

Шестеренчатые насосы (наиболее распространенные для использования с механизмом отбора мощности)

Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением доминируют в гидравлических системах отбора мощности из-за их простоты, надежности и устойчивости к загрязненной жидкости, что важно в сельском хозяйстве и строительстве. Типичный шестеренный насос ВОМ работает при 150–250 бар (2175–3625 фунтов на квадратный дюйм) постоянное давление с расходом от От 11 до 114 литров в минуту при скорости вращения ВОМ 540 или 1000 об/мин. Они имеют фиксированный рабочий объем — расход прямо пропорционален скорости вала и не может регулироваться независимо.

Поршневые насосы (высокое давление, переменный расход)

Аксиально-поршневые насосы обеспечивают более высокое постоянное давление — до 350–420 бар (5000–6000 фунтов на квадратный дюйм) - и, в конфигурациях с переменным рабочим объемом, позволяют регулировать поток независимо от частоты вращения двигателя. Это делает их пригодными для применения в сложных условиях отбора мощности, таких как краны-манипуляторы (поворотные стрелы), системы крюковых погрузчиков и гидравлические инструменты высокого давления. Компромиссом является более высокая стоимость и большая чувствительность к загрязнению жидкости — обычно требуется класс чистоты 16/14/11 по ISO 4406 или выше.

Лопастные насосы (плавный поток, среднее давление)

Лопастные насосы обеспечивают очень плавный поток с низкой пульсацией, что делает их подходящими для применений с приводом от ВОМ, где качество потока имеет значение — некоторые конвейерные системы, системы распыления и гидравлические усилители рулевого управления. Допустимое давление умеренное при 140–175 бар (2000–2500 фунтов на квадратный дюйм) и они более чувствительны к износу из-за загрязненной жидкости, чем шестеренные насосы. Менее распространен при использовании ВОМ в сельском хозяйстве, но встречается в некоторых промышленных транспортных средствах.

Основные характеристики для выбора гидравлического насоса с приводом от ВОМ

Подбор гидравлического насоса ВОМ в соответствии с его применением требует оценки нескольких взаимозависимых характеристик. Любая ошибка приведет либо к недостаточной производительности, либо к преждевременному выходу насоса из строя:

Особого внимания заслуживает указание направления вращения. Запуск шестеренного насоса в неправильном направлении вращения немедленно приводит к тому, что жидкость попадает на внутренние уплотнения в неправильном направлении, что приводит к катастрофическому выходу из строя уплотнений и разрушению насоса в течение нескольких минут. — не часы. Перед запуском всегда проверяйте направление вращения на паспортной табличке насоса и сравнивайте его с фактическим вращением ВОМ.

Конфигурации установки насоса отбора мощности и расположение привода

Гидравлические насосы ВОМ подключаются к источнику питания с помощью нескольких различных физических схем в зависимости от типа транспортного средства, доступных точек крепления и требуемого расположения насоса:

• Прямое заднее крепление ВОМ трактора: Насос крепится болтами непосредственно к кронштейну на заднем коротком валу отбора мощности трактора с помощью карданного вала. Общий для привода внешнего гидравлического оборудования — дровоколов, стоечников, гидравлических сеялок. Насос и его резервуар обычно монтируются на раме орудия, а не на тракторе.
• ВОМ на трансмиссии (грузовой автомобиль): На коммерческих грузовиках порт коробки отбора мощности коробки передач (стандартные размеры SAE от A до F) принимает соответствующий блок отбора мощности, который приводит насос в движение через прямое зубчатое зацепление. Насос крепится фланцем к редуктору ВОМ. Это стандартная схема для самосвалов, мусоровозов, крюковых погрузчиков и автокранов.
• ВОМ раздаточной коробки: Полноприводные грузовики с раздаточной коробкой иногда обеспечивают выходной вал отбора мощности из раздаточной коробки, что позволяет насосу работать, когда автомобиль стоит на месте с отсоединенной трансмиссией. Используется в пожарной технике и машинах экстренного реагирования.
• ВОМ маховика двигателя: Насосы установлены непосредственно на картере двигателя и приводятся в движение от маховика через пакет сцепления. Обеспечивает непрерывную работу насоса независимо от редуктора — используется в бетоносмесителях, снегоочистителях и вакуумных цистернах, где необходима непрерывная гидравлическая мощность независимо от скорости транспортного средства.

Расчет необходимого объема и мощности насоса ВОМ

Правильный подбор насоса ВОМ начинается с определения требуемого гидравлического потока и давления, а затем возвращается к требованиям к рабочему объему и входной мощности. Расчеты просты:

Требуемый объем насоса (см3/об):

Рабочий объем = (Требуемый расход в л/мин × 1000) ÷ Скорость ВОМ в об/мин

Пример: Дровоколу требуется расход 30 л/мин при скорости ВОМ 1000 об/мин. Водоизмещение = (30 × 1000) ÷ 1000 = 30 куб.см/об . Выберите насос с производительностью 30–35 куб.см/об, чтобы учесть потери объемного КПД (обычно 5–15% в шестеренных насосах).

Требуемая входная мощность (кВт):

Мощность (кВт) = (Расход в л/мин × Давление в бар) ÷ 600 ÷ общий КПД

Пример: 30 л/мин при 200 бар, общий КПД 0,85. Мощность = (30 × 200) ÷ 600 ÷ 0,85 = 11,8 кВт (около 15,8 л.с.) . Номинальная мощность ВОМ трактора должна превышать это значение — достаточно ВОМ трактора мощностью 30 л.с.; трактор мощностью 20 л.с. - нет.

Всегда добавляйте Запас прочности 20–25 % мощность выше расчетной при указании размера трактора, так как эффективность насоса снижается по мере износа, а переходные процессы давления в системе могут превышать установившиеся значения в условиях остановки привода.

Распространенные проблемы с насосом ВОМ и способы их диагностики

Большинство отказов гидравлического насоса ВОМ происходят по узнаваемым закономерностям, которые можно диагностировать до того, как произойдет полный отказ:

• Кавитация (воющий или кричащий шум при запуске): Вызывается недостаточной подачей масла на вход насоса — обычно из-за засорения всасывающего фильтра, разрушения всасывающего шланга или слишком низкого уровня жидкости в резервуаре. Кавитация разрушает внутренние детали насоса в течение нескольких часов непрерывной работы. Проверьте вакуум в линии всасывания с помощью вакуумметра — давление более 0,3 бар (9 дюймов рт. ст.) на входе насоса указывает на ограничение всасывания.
• Низкий расход и медленное движение привода: В шестеренчатом насосе это указывает на внутренний износ — зазор между шестерней и корпусом увеличился за пределы спецификации, что позволяет обеспечить внутренний байпас. Сравните фактический выходной расход (измеренный с помощью расходомера) с номинальным расходом при рабочей скорости. Снижение расхода шестеренного насоса более чем на 15 % от номинального указывает на необходимость замены.
• Перегрев гидравлической жидкости: Причинами могут быть насос, работающий под давлением, постоянно превышающим его постоянное номинальное значение, слишком высокая установка предохранительного клапана системы или недостаточный объем резервуара. Температура гидравлической жидкости выше 80°C (176°F) ускоряет окисление масла и разрушение уплотнений. — система правильного размера должна поддерживать температуру жидкости ниже 60–65°C при непрерывной работе.
• Утечка через уплотнение вала: Внешняя утечка масла на валу насоса указывает на неисправность уплотнения вала, обычно вызываемую чрезмерным сливным давлением корпуса (противодавлением на сливном отверстии корпуса насоса), истиранием загрязненной жидкости или несоосностью вала. У шестеренных насосов давление слива в корпусе не должно превышать 3–5 бар (44–73 фунтов на квадратный дюйм) непрерывно.
• Неустойчивый или пульсирующий поток: В шестеренчатых насосах это указывает на засасывание воздуха через негерметичный всасывающий патрубок или низкий уровень жидкости, из-за чего насос периодически всасывает воздух. Проверьте все фитинги всасывающей линии и сапун резервуара на предмет засорения.