Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Гидравлический насос — это объёмная гидромашина, которая преобразует механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости. Без насоса невозможна работа ни одной гидросистемы: именно он создаёт давление и расход, необходимые для перемещения исполнительных механизмов. В статье разобраны основные виды гидравлических насосов, принцип их работы, ключевые технические характеристики и критерии подбора под конкретную систему.
Гидравлический насос является источником энергии в объёмном гидроприводе. Он забирает рабочую жидкость из бака и подаёт её в напорную магистраль под давлением, достаточным для преодоления нагрузки на исполнительном органе — цилиндре или гидромоторе. Насос не создаёт давление самостоятельно: давление возникает как реакция системы на сопротивление нагрузки.
По принципу действия все насосы, применяемые в гидроприводе, относятся к объёмному типу: объём рабочих камер попеременно увеличивается (всасывание) и уменьшается (нагнетание). Это принципиально отличает их от динамических насосов (центробежных), которые не применяются в объёмном гидроприводе.
Согласно ГОСТ Р 71085-2023 «Гидроприводы объёмные. Термины и определения» (введён в действие 15 ноября 2023 г. взамен ГОСТ 17752-81), объёмная гидромашина — насос или гидромотор, в котором рабочая жидкость перемещается путём периодического изменения объёма занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом. Номинальные давления для устройств объёмного гидропривода регламентированы ГОСТ 12445-80 «Гидроприводы объёмные, пневмоприводы и смазочные системы. Номинальные давления» (идентичен ИСО 2944): стандартный ряд включает 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63 МПа и выше.
В основе работы любого объёмного гидронасоса лежит цикличное изменение объёма замкнутых рабочих камер. При увеличении камеры давление в ней падает ниже атмосферного — жидкость всасывается из бака. При уменьшении объёма камеры жидкость вытесняется в напорную линию через нагнетательный клапан или распределительный золотник.
Частота цикла и рабочий объём на один оборот определяют подачу насоса Q. Максимальное давление ограничивается настройкой предохранительного клапана в системе. Крутящий момент на валу привода зависит от рабочего давления и рабочего объёма насоса.
В промышленном гидроприводе применяются четыре основных вида гидравлических насосов, различающихся по конструкции рабочих органов, диапазону давлений и областям применения. Классификация по принципу действия и общие требования к насосам установлены ГОСТ 13823-78 «Насосы объёмные и гидромоторы. Общие технические требования».
Наиболее простая и массовая конструкция. Рабочими органами служат две зубчатые шестерни — ведущая и ведомая, — вращающиеся в корпусе с минимальными зазорами. Жидкость переносится во впадинах между зубьями по периметру корпуса от полости всасывания к полости нагнетания.
Выпускаются с внешним зацеплением (наиболее массовые; ряд параметров по ГОСТ 14057-68) и с внутренним зацеплением (более компактные, с меньшим уровнем пульсаций). Типовое номинальное давление — до 20–25 МПа, допустимое пиковое — до 28 МПа; подача — от 1 до 250 л/мин в зависимости от рабочего объёма и частоты вращения. Рабочий объём — нерегулируемый.
В роторе выполнены радиальные пазы, в которых под действием центробежной силы и давления жидкости скользят пластины. При вращении ротора пластины прижимаются к профильному статору и образуют рабочие камеры переменного объёма.
Отличительные особенности: низкий уровень шума и пульсаций, хорошая равномерность подачи. Применяются в металлорежущих станках, прессовом оборудовании, гидравлических рулевых управлениях. Номинальное давление — до 16–20 МПа; пиковое давление в современных промышленных сериях — до 21–28 МПа. Ряд параметров пластинчатых насосов — по ГОСТ 14058-68. Рабочий объём может быть регулируемым (насосы двойного действия).
Рабочими органами служат поршни, расположенные в блоке цилиндров параллельно оси вращения. В серийных промышленных исполнениях применяется, как правило, 7 или 9 поршней — нечётное количество снижает неравномерность подачи и амплитуду пульсаций давления. Поршни совершают возвратно-поступательное движение благодаря наклонной шайбе (исполнение с наклонным диском) или наклонному блоку цилиндров (исполнение с наклонной осью). Угол наклона шайбы определяет ход поршней и, следовательно, рабочий объём.
Номинальное давление серийных промышленных насосов — до 35–42 МПа (например, Bosch Rexroth A4VSO: номинал 35 МПа, пиковое 40 МПа; Parker PV: до 42 МПа номинально). Полный КПД: у насосов с наклонным диском — 0,90–0,93, у насосов с наклонной осью — до 0,95 (меньшие внутренние утечки за счёт кинематики блока). Регулируемое исполнение позволяет изменять подачу от нуля до максимума без изменения частоты вращения вала.
Поршни расположены радиально — перпендикулярно оси вала. При вращении эксцентрикового вала или блока цилиндров относительно статора поршни поочерёдно выдвигаются и убираются, вытесняя жидкость. Конструкция обеспечивает номинальное давление до 40–70 МПа в серийных промышленных исполнениях; специальные высокодавные серии достигают 100 МПа и выше.
Радиально-поршневые насосы отличаются исключительно малым уровнем пульсаций и высокой стабильностью параметров при длительной работе под нагрузкой. Применяются в гидравлических прессах, испытательных стендах и специализированном технологическом оборудовании, где требуется сверхвысокое давление при относительно небольшой подаче.
Выбор типа насоса определяется требованиями конкретной гидросистемы. Шестерённые насосы широко используются в экскаваторах, погрузчиках и сельскохозяйственной технике — там, где важна надёжность и простота обслуживания в условиях загрязнённой рабочей среды.
Пластинчатые насосы традиционно устанавливают на токарные, шлифовальные и фрезерные станки: малые пульсации давления снижают вибрацию шпинделя и улучшают качество обработки поверхности. Аксиально-поршневые регулируемые насосы незаменимы в гидроприводах станков с ЧПУ, литьевых машинах и промышленных роботах, где требуется точное управление скоростью и усилием при переменной нагрузке.
Класс чистоты рабочей жидкости оценивается по ГОСТ 17216-2001 «Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей» (приложения стандарта идентичны ISO 4406-99). Для шестерённых насосов допускается не хуже класса 12–14; для пластинчатых — не хуже 11–12; для аксиально-поршневых — не хуже 10–11. Несоблюдение этого требования — основная причина преждевременного абразивного износа прецизионных пар трения в золотниках, распределительных дисках и поршневых группах.
Расчётная подача насоса Q определяется из скорости движения исполнительного механизма и его геометрических параметров. Для гидроцилиндра: Q = A × v, где A — площадь поршня (м²), v — скорость штока (м/с). Полученное значение увеличивают с учётом коэффициента утечек системы — как правило, на 10–15 %.
Номинальное давление выбирается из стандартного ряда по ГОСТ 12445-80 исходя из максимального усилия нагрузки. Ближайшее большее значение из ряда (6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40 МПа) принимается как номинальное. Занижение давления не позволяет преодолеть нагрузку; завышение — увеличивает внутренние утечки и нагрев рабочей жидкости.
Мощность привода рассчитывается по формуле: N = (P × Q) / (60 × η), где P — давление (МПа), Q — подача (л/мин), η — полный КПД насоса. Электродвигатель подбирается с запасом 10–20 % по мощности относительно расчётного значения для учёта пиковых нагрузок при пуске и переходных режимах.
Гидравлический насос — ключевой элемент любого объёмного гидропривода. Правильный выбор его типа по рабочему давлению, расходу и условиям эксплуатации напрямую определяет надёжность и эффективность всей гидросистемы. Шестерённые насосы оптимальны для простых и неприхотливых применений; пластинчатые — для прецизионных станков с требованиями к плавности движения; аксиально-поршневые — для высоконагруженных и регулируемых систем; радиально-поршневые — для сверхвысоких давлений в специализированном оборудовании. Соблюдение классов чистоты рабочей жидкости по ГОСТ 17216-2001 и корректный расчёт мощности привода — обязательные условия длительного ресурса насосного оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.