Сравнение типов гидравлических насосов: шестеренные, лопастные и поршневые насосы для машиностроения

Гидравлический насос в каждой машине выполняет одну и ту же основную работу: превращает вращение вала в поток масла. Что меняется от одного типа к другому, так это то, какое давление может выдержать этот поток, насколько тихо он работает, насколько хорошо он переносит загрязненное масло, а также сколько стоит купить и поддерживать работу. Для большинства промышленного и мобильного оборудования список сводится к трем семействам, и каждое из них выигрывает в разной части этого компромисса.

Краткий ответ: давление, чистота и рабочий цикл. Выберите семейство.

Если вам нужно быстро сузить поле, примерно следующее решение:

• Шестеренчатые насосы выигрывают по стоимости, простоте и устойчивости к грязному маслу, что позволяет использовать их по умолчанию для контуров с фиксированным расходом примерно до 250 бар.
• Лопастные насосы выигрывает за счет бесшумной работы и стабильного потока при среднем давлении, обычно от 100 до 210 бар, со сбалансированной конструкцией, которая компенсирует радиальные нагрузки на вал.
• Поршневые насосы Выигрыш, когда давление превышает 250 бар или когда эффективность, точное управление и длительный срок службы в тяжелых условиях эксплуатации имеют большее значение, чем цена покупки.

Все нижеследующее объясняет, почему эти границы находятся именно там, где они находятся, где они смещаются на практике и какие детали в таблице данных фактически определяют, прослужит ли насос три года или десять.

Сравнение трех типов основных гидравлических насосов

Шестеренчатые насосы: простые, надежные и дешевые в эксплуатации

Шестеренчатый насос улавливает масло между зубьями и стенкой корпуса и переносит его по корпусу к выпускному отверстию. Две зацепляющиеся шестерни, два комплекта подшипников и комплект уплотнений составляют почти всю машину. Насосы с внешней шестерней имеют классическую форму. В насосах с внутренней шестерней меньшая шестерня размещается внутри кольцевой шестерни большего размера, что сглаживает поток и снижает шум, хотя обработка внутренней конструкции обходится дороже.

Из этого следуют три практических следствия. Во-первых, максимальная допустимая нагрузка при постоянном давлении составляет от 200 до 250 бар, поскольку нагрузка на подшипники и корпус растет непосредственно с ростом давления. Во-вторых, насос имеет фиксированную производительность: расход зависит только от скорости, поэтому любое изменение спроса должно обрабатываться клапаном, а не самим насосом. В-третьих, шестеренные насосы выходят из строя постепенно. Когда зазоры открываются, внутренние утечки растут, поток падает при высоком давлении и масло нагревается, но машина обычно продолжает работать до тех пор, пока потери не станут очевидными.

Это делает шестеренный насос правильным решением, когда поток фиксирован, фильтрация не может быть гарантирована или первоначальная стоимость доминирует над решением. Дровоколы, системы разгрузки, небольшие погрузчики и резервные блоки питания — все это комфортно размещается в этой зоне.

Лопастные насосы: тихий, стабильный поток при среднем давлении

Внутри лопастного насоса прямоугольные лопасти входят и выходят из пазов ротора, а центробежная сила в сочетании с давлением в порту удерживает кончики прижатыми к кулачковому кольцу. В сбалансированной конструкции две впускные дуги и две выпускные дуги расположены напротив друг друга, поэтому радиальные нагрузки на вал компенсируются. Именно этот баланс позволяет лопастной насос создает давление и поток при более высоком давлении, чем аналогичный шестеренный насос, и при этом работает заметно тише.

Две детали определяют, как будет вести себя данный лопастной насос. Профиль кулачкового кольца задает смещение и форму кривой потока, поэтому кольцо с переменным рабочим объемом может изменять выходную мощность в соответствии с потребностями. Кончик лезвия обеспечивает уплотнение: конструкция лезвия с двумя кромками плотнее захватывает кольцо при повышении давления, что уменьшает скольжение и сохраняет объемную эффективность на уровне восьмидесятых даже в верхней части диапазона давления.

Насосы Denison T6 и T7 — хороший ориентир для всей семьи. Один насос охватывает простые контуры, а одинаковая геометрия ротора и колец может быть масштабирована до двойных и тройных конфигураций, когда один корпус должен выполнять несколько функций. SherTech создает эту линейку в своей линейке, совместимой с Denison.

Однолопастной насос Denison T6/T7 для гидравлических контуров Пластинчатый сбалансированный насос фиксированного объема с независимым картриджем и перекрестной ссылкой OEM; актуально, когда рассматриваются гидравлические контуры с низкой пульсацией и несколько конфигураций. Посмотреть продукт →

Шум часто является решающим фактором для машин, которые работают рядом с оператором весь день. Малошумные лопастные насосы уменьшают пульсации давления за счет настройки геометрии отверстий таким образом, чтобы переход между всасыванием и нагнетанием был постепенным, а не резким. Выигрыш не косметический: меньшая пульсация означает меньшую вибрацию в трубопроводе, более длительный срок службы шланга и меньшую усталость для тех, кто стоит рядом с машиной.

Малошумный однолопастной гидравлический насос Vickers-Style серии V Низкий-noise intra-vane pump suited to machine tools and industrial hydraulic systems; relevant where quiet operation and compact installation are priorities. Посмотреть продукт →

Лопастные насосы занимают свое место в машинах для литья под давлением, станках и мобильных системах среднего давления. Насосы рулевого управления представляют собой специализированную ветвь того же семейства, обычно работающие под более низким давлением, с клапаном приоритетного потока, встроенным в контур, поэтому рулевое управление всегда получает масло первым.

Поршневые насосы: высокое давление, высокая эффективность, более высокий уровень обслуживания

Поршневые насосы заменяют скользящие лопатки поршнями, вращающимися в отверстиях вращающегося блока цилиндров. В осевой конструкции ход поршня задает автомат перекоса или изогнутая ось; в радиальной конструкции поршни толкаются наружу, прижимаясь к неподвижному кольцу. Осевые насосы доминируют в мобильном оборудовании, поскольку они компактны и их можно изменять с помощью простого управления. Радиальные насосы выдерживают самое высокое давление, но занимают больше места.

Преимущества реальны. Объемный и общий КПД от 90 до 95 процентов при номинальном давлении означает меньше тепла, выделяемого в масло, что позволяет использовать резервуар меньшего размера и охладитель меньшего размера. Переменный рабочий объем с распознаванием нагрузки или компенсацией давления согласовывает расход с потребностями, поэтому машина потребляет только ту мощность, которая ей действительно необходима.

Затраты столь же реальны. Для поршневых насосов требуется масло ISO 18/16/13 или выше, а один взрыв абразивного загрязнения может повредить отверстие цилиндра или тарелку клапана, не подлежащую ремонту. Они также являются самой дорогой семьей для покупки и восстановления, поэтому их обычно резервируют для функций, которые действительно требуют напряжения.

Насосы с наклонной пластиной типа A10VSO являются стандартным выбором для регулируемых контуров высокого давления с вариантами сквозного привода, позволяющими установить второй насос на том же валу.

Аксиально-регулируемый поршневой насос серии A10VSO 31 Осевой регулируемый насос для промышленных открытых контуров, с регулировкой расхода с помощью наклонной шайбы и возможностью сквозного вала; актуально, когда рассматривается переменное смещение и контроль давления. Посмотреть продукт →

Фиксированный или переменный расход, одиночный или множественный

Контроль рабочего объема затрагивает все три семейства, и зачастую это более важное решение, чем сам тип насоса. Стационарный насос подает поток, пропорциональный скорости вала, и ничего больше, поэтому предохранительный клапан должен сбрасывать излишки. Это дешево и предсказуемо, но при этом энергия тратится в виде тепла. Насос регулируемой производительности регулирует рабочий объем для поддержания заданного давления или заданного расхода, что экономит электроэнергию и снижает температуру масла на машинах с длительными фазами выдержки.

Далее следует порядок монтажа. Двойные насосы объединяют два рабочих объема в одном корпусе, тройные насосы добавляют третий, а конструкции со сквозным валом позволяют приводить задний насос от переднего блока. Преимущество заключается в одной монтажной площадке, одной приводной муфте и одном источнике масла вместо трех отдельных машин.

Картриджи и запасные части

Изнашиваемые детали — еще один аспект, который стоит проверить перед заказом. В лопастных насосах ротор, лопасти, кулачковое кольцо и боковые пластины продаются в виде картриджа, который вставляется в существующий корпус. Замена картриджа восстанавливает первоначальный расход и давление за небольшую часть стоимости насоса в сборе, что значительно меняет общую стоимость владения в течение десятилетнего срока службы.

Выбор строительной техники

Мобильное оборудование показывает, что все три семьи работают бок о бок на одной машине. В колесном погрузчике или экскаваторе обычно используется поршневой насос для основного контура навесного оборудования, шестеренчатый или лопастной насос для пилотных и вспомогательных функций, а также специальный рулевой насос для приоритетного контура рулевого управления. Каждой функции присваивается тип насоса, соответствующий ее давлению, расходу и риску загрязнения.

Рабочий цикл — это другая половина картины. Насос, работающий при полном давлении в течение десяти секунд каждую минуту, испытывает совершенно иную тепловую нагрузку, чем насос, поддерживающий давление в течение нескольких часов. Мобильные контуры также справляются с резкими колебаниями вязкости между холодным утренним запуском и жаркой дневной сменой, поэтому условия всасывания при низкой температуре имеют такое же значение, как и номинальное давление, указанное в технических характеристиках. Более подробную информацию о том, как эти насосы применяются в отрасли, см. в обзоре строительная техника гидравлика.

Контрольный список выбора перед заказом

Как только семья устроится, проработайте следующие пункты по порядку. Отсутствие одного из них приводит к тому, что хорошие насосы рано выходят из строя.

1. Давление и расход: Подтвердите постоянное давление, пиковое давление и расход, необходимый при номинальной частоте вращения вала, а не на холостом ходу.
2. Контроль смещения: выбирать между фиксированным управлением, управлением с компенсацией давления и регулированием по нагрузке на основе фаз выдержки в цикле.
3. Крепление и вал: проверьте стандарт фланца, диаметр пилотного вала, тип вала, шпонку или шлицевое соединение и направление вращения.
4. Портирование: Перед выполнением работ проверьте размеры и расположение портов на соответствие существующему коллектору или маршруту шлангов.
5. Жидкость и вязкость: подберите насос в соответствии с используемым маслом, включая вязкость при холодном запуске в самое холодное утро года.
6. Фильтрация: Шестеренчатые насосы допускают грубую фильтрацию, лопастным насосам требуется чистое масло, а поршневым насосам необходима тонкая фильтрация с сетчатым фильтром на всасывании подходящего размера.
7. Термическая нагрузка: оцените выделение тепла из-за утечек и потерь на сброс, чтобы резервуар и охладитель не были занижены по размеру.
8. Стратегия обслуживания: Оценивайте картриджи, комплекты уплотнений и запасные части перед покупкой, а не после первой неисправности.

SherTech Hydraulic производит гидравлические компоненты с 1990 года, имея за плечами более чем тридцатилетнего опыта проектирования и настройки. В каталоге представлены лопастные насосы серий Denison, Vickers, Yuken, Atos и Tokimec, поршневые насосы и двигатели, лопастные двигатели, насосы рулевого управления, электромагнитные клапаны, предохранительные клапаны, холоднотянутые цилиндрические трубки и комплектные гидравлические системы, рассчитанные на определенный рабочий цикл. Учитывая несколько сотен типов компонентов и более 600 реализованных проектов, практическая ценность для покупателя очевидна: один поставщик может подобрать насос к существующей схеме или спроектировать на его основе весь силовой агрегат.

Если выбор между шестерней, лопастями и поршнем по-прежнему кажется трудным после изучения контрольного списка, отправьте рабочее давление, требуемый расход, рабочий цикл и спецификацию жидкости. Эти четыре цифры обычно быстро решают вопрос.