Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Пластинчатый (шиберный) насос — это объёмная роторная гидромашина, в которой жидкость перемещается выдвижными пластинами, скользящими в пазах ротора. Чтобы понять, как работает пластинчатый насос, достаточно проследить один рабочий цикл: при вращении ротора пластины выдвигаются к статору и образуют замкнутые рабочие камеры, объём которых на одном участке увеличивается (всасывание), а на другом — уменьшается (нагнетание). За счёт эксцентриситета между ротором и статором эти камеры периодически меняют объём, что и обеспечивает вытеснение рабочей жидкости. Ниже разобраны устройство, принцип действия, типы (одинарного и двойного действия, регулируемые и нерегулируемые), расчёт рабочего объёма и подачи, а также практика применения.
Пластинчатый насос (шиберный насос) — объёмная гидромашина, предназначенная для создания потока рабочей жидкости в гидросистемах за счёт периодического изменения объёма рабочих камер. По принципу действия насосы делятся на динамические и объёмные; пластинчатый относится к объёмным, в которых жидкость перемещается вытеснителями из герметично отделённых рабочих камер, попеременно сообщающихся со входом и выходом.
По характеру движения вытеснителя объёмные насосы делят на возвратно-поступательные и роторные. Пластинчатый насос — роторно-поступательная гидромашина: пластины (вытеснители) одновременно вращаются вместе с ротором и совершают возвратно-поступательное движение в его пазах. В одном ряду с ним стоят шестерённые (роторно-вращательные) и роторно-поршневые машины.
Рабочая камера пластинчатого насоса ограничена поверхностями ротора, статора, двух смежных пластин и боковых распределительных дисков (крышек).
Базовая конструкция включает три основных рабочих элемента: статор (корпус с рабочей расточкой), ротор с радиальными или наклонными пазами и пластины (вытеснители), установленные в этих пазах с возможностью радиального перемещения. Ротор соединён с приводным валом; по торцам рабочей зоны расположены распределительные диски (крышки) с окнами всасывания и нагнетания.
Прижим пластин к рабочей поверхности статора обеспечивается одним из способов или их сочетанием:
В машинах, рассчитанных на высокое давление нагнетания, пластины устанавливают с наклоном к радиусу либо применяют разрезные (составные) пластины — это снижает изгибающий момент и контактные нагрузки в паре «пластина — статор».
При сообщении валу вращающего момента ротор приходит во вращение. Под действием центробежной силы (или прижимающих пружин, или давления жидкости в пазах) пластины выдвигаются и прижимаются к рабочей поверхности статора, образуя между двумя смежными пластинами, ротором, статором и боковыми дисками замкнутые рабочие камеры.
В насосе одинарного действия ротор смещён относительно расточки статора на величину эксцентриситета: именно асимметрия зазора между ротором и статором создаёт зоны увеличения и уменьшения объёма камер. За один оборот каждая камера проходит один полный цикл всасывания и нагнетания. В насосе двойного действия рабочая поверхность статора выполнена по овалу (близкому к эллипсу), оси ротора и статора совпадают, и за один оборот каждая камера дважды проходит всасывание и нагнетание.
Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом; за оборот совершается один цикл всасывания и нагнетания. Главная особенность — возможность изменять рабочий объём, меняя величину эксцентриситета, что делает такую схему основой регулируемых насосов. Недостаток — неуравновешенность ротора: разность давлений в зонах нагнетания и всасывания создаёт значительную радиальную нагрузку на подшипниковые опоры, что вынуждает ограничивать давление нагнетания.
Внутренняя поверхность статора имеет овальный профиль, благодаря чему за один оборот вала каждая пластина совершает два рабочих такта, а две диаметрально противоположные зоны нагнетания взаимно уравновешивают радиальные силы, действующие на ротор. Уравновешенность снимает ограничение по нагрузке на подшипники и позволяет работать при более высоком давлении. Плата за это — невозможность регулирования рабочего объёма изменением эксцентриситета (оси ротора и статора совпадают). В насосах двойного действия применяют чётное число пластин (как правило, не менее восьми).
Из-за неуравновешенности ротора насосы одинарного действия рассчитывают на ограниченное давление нагнетания; нерегулируемые насосы двойного действия благодаря уравновешенности применяют при более высоком давлении. Конкретные предельные значения зависят от типоразмера и конструкции и устанавливаются в документации на изделие.
Регулируемость объёмной гидромашины связана с изменением её рабочего объёма. У пластинчатого насоса это достижимо только в схеме одинарного действия — через изменение эксцентриситета между ротором и статором. Чем меньше эксцентриситет, тем меньше изменение объёма камер за оборот и, следовательно, меньше подача; при нулевом эксцентриситете подача стремится к нулю.
В регулируемых конструкциях положение статорного кольца задаётся регулировочным узлом. В насосах с управлением по давлению статор удерживается пружиной, преодолевая усилие которой давление рабочей среды смещает кольцо и автоматически уменьшает подачу при росте давления в системе. Различают регуляторы прямого и непрямого управления.
Главный параметр объёмной гидромашины — рабочий объём q: объём жидкости, вытесняемый за один оборот вала при отсутствии перепада давления. Через него выражают подачу, момент и мощность.
Qₜ = q · n
q
n
Q = q · n · ηₒ₋
ηₒ₋
Рабочий объём пластинчатого насоса определяется геометрией ротора, статора и пластин.
q = 2π · b · e · (2R − zδ)
R
e
b
z
δ
q = 2b · [π(R² − r²) − (R − r) · zδ]
r
q = 25 см³/об = 25·10⁻⁶ м³/об
n = 1500 об/мин = 25 об/с
Qₜ = 25·10⁻⁶ · 25 = 625·10⁻⁶ м³/с ≈ 37,5 л/мин
Полезная мощность насоса определяется перепадом давления и подачей: N = Δp · Q. Полный КПД гидромашины — произведение гидравлического, механического и объёмного КПД: η = η₋ · ηₘ · ηₒ₋.
N = Δp · Q
η = η₋ · ηₘ · ηₒ₋
Действительная подача всегда меньше теоретической из-за утечек и перетечек по зазорам рабочих камер. С ростом давления нагнетания объёмные потери увеличиваются, поэтому подача насоса при повышении давления снижается.
Ряды основных параметров шиберных (пластинчатых) насосов для объёмных гидроприводов устанавливает межгосударственный стандарт ГОСТ 14058-68 «Насосы шиберные. Ряды основных параметров». Номинальные рабочие объёмы объёмных насосов нормирует ГОСТ 13824-80 «Гидроприводы объёмные и смазочные системы. Номинальные рабочие объёмы», а термины и определения — действующий ГОСТ ISO 17769-1-2014 (взамен ГОСТ 17398-72).
Значения номинальных рабочих объёмов Vₙₒₕ по ГОСТ 13824-80 выбирают из основного ряда (см³), повторяющегося по декадам:
Vₙₒₕ
Допускаемое отклонение действительных значений рабочего объёма от номинальных по ГОСТ 13824-80 — не более ±3 %. Стандарт не распространяется на винтовые насосы и гидромоторы.
Распространённая структура условного обозначения пластинчатых насосов: НПл X/Y, где X — рабочий объём в см³, Y — номинальное давление в МПа; буквенный индекс отражает направление вращения, а далее указывают климатическое исполнение и категорию размещения (например, УХЛ4). Конкретное обозначение и параметры устанавливаются в технических условиях на изделие.
НПл X/Y
Пластинчатые насосы широко применяют для подачи масла в гидросистемах технологического оборудования: станков, прессов, гидрофицированных машин. Среди их достоинств — малые габариты, удобство встраивания, простота конструкции, надёжность и достаточно высокий КПД (полный КПД пластинчатых гидромашин достигает значений порядка 0,8). Рекомендуемые частоты вращения для многих конструкций лежат в диапазоне порядка 1000–1500 об/мин.
При подборе насоса ориентируются на требования гидросистемы, а не на тип машины:
Типичные ошибки: эксплуатация насоса одинарного действия при давлении выше допустимого по неуравновешенности ротора; применение загрязнённой или несоответствующей по вязкости жидкости, ускоряющей износ пары «пластина — статор»; недооценка падения подачи при росте давления (объёмные потери); нарушение соосности при монтаже, повышающее радиальную нагрузку на подшипники.
Ротор с подвижными пластинами вращается внутри статора. Пластины выдвигаются и образуют замкнутые камеры. На одном участке объём камеры растёт — происходит всасывание, на другом уменьшается — происходит нагнетание. За счёт эксцентриситета (или овального профиля статора) объём камер периодически меняется, и жидкость вытесняется в напорную линию.
В насосе одинарного действия статор цилиндрический, ротор смещён с эксцентриситетом, за оборот — один цикл всасывания и нагнетания; ротор не уравновешен. В насосе двойного действия статор овальный, оси ротора и статора совпадают, за оборот — два цикла; радиальные силы уравновешены, что допускает более высокое давление.
Рабочими органами-вытеснителями служат подвижные пластины (шиберы), скользящие в пазах ротора. Отсюда оба названия — пластинчатый и шиберный; это синонимы одного типа объёмной роторной гидромашины.
Регулируется только насос одинарного действия — изменением эксцентриситета между ротором и статором меняется рабочий объём и, соответственно, подача. Насос двойного действия имеет постоянный рабочий объём и таким способом не регулируется.
За счёт центробежной силы при вращении ротора, за счёт пружин под пластинами либо за счёт подвода жидкости под давлением из зоны нагнетания в пазы под основания пластин. Часто способы комбинируют для гарантированного прижатия на всех режимах.
Теоретическая подача равна произведению рабочего объёма на частоту вращения: Qₜ = q · n. Действительная подача меньше на величину объёмных потерь и определяется как Q = q · n · ηₒ₋, где ηₒ₋ — объёмный КПД. Рабочий объём вычисляют по геометрии ротора, статора и пластин.
При повышении давления нагнетания растут утечки и перетечки рабочей жидкости по зазорам рабочих камер. Объёмные потери увеличиваются, поэтому действительная подача насоса при том же рабочем объёме и частоте вращения уменьшается.
Преимущественно в гидроприводах технологического оборудования — станков, прессов, гидрофицированных машин — для подачи минерального масла. Их ценят за компактность, простоту встраивания, надёжность и высокий КПД.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.