Рис. 1. Схематичное движение потока жидкости в насосе.
Для уменьшения утечек в рабочих полостях насоса и сохранения объёмного КПД в приемлемом диапазоне, производители стремятся обеспечить минимальный зазор между зубьями и стенкой рабочих камер, а также между торцевой частью зубьев и прилегающим к ним поверхностям камеры насоса. Среди производителей получил распространение способ уплотнения торцевой части зубьев и корпуса насоса с помощью упорных пластин. Упорные пластины имеют упругие уплотнения, поджимаемые создаваемым давлением жидкости в рабочих камерах. Таким образом торцы зубьев имеют упруго поджимаемый зазор, что обеспечивает меньшую выработку трущейся пары «торец зубчатого колеса – упорная пластина».
Рис. 2. Схема поджимания упорных пластин давлением гидравлической жидкости.
Шестерённая машина менее чувствительна к загрязнению гидравлической жидкости по сравнению с аксиально-поршневой, что делает её более неприхотливой в эксплуатации. Но она всё же чувствительна к выработке, образующейся в связи с попаданием посторонних частиц в рабочие камеры или из-за повышенного трения между деталями. Из этого вытекает первая и самая распространённая неисправность данного типа машин:
При появлении выработки в трущихся парах «зубья шестерни – стенки рабочих камер», «торцы зубьев – упорные пластины» увеличиваются зазоры, что приводит к увеличению перетечек из камеры нагнетания обратно в камеру всасывания. Это значительно снижает объёмный КПД изделия.
Выработка (Рис.3,4) может возникнуть по следующим причинам:
Попадание посторонних частиц в рабочую камеру насоса (загрязнение масла). Посторонние частицы вызывают повреждение поверхностей трения при попадании между ними.
Масляное голодание, либо работа без масла. При нехватке, либо отсутствии масла, масляная плёнка, присутствующая на поверхностях трения, не обеспечивает достаточной смазки и охлаждения. Масляное голодание может возникнуть в связи с некорректным подключением насоса (например: недостаточное сечение всасывающего рукава; высота расположения минимального уровня масла в баке относительно насоса для самовсасывающих насосов), либо некорректной работой одного из узлов гидравлической системы, а также по причине подсоса воздуха вследствие негерметичности всасывающей гидролинии.
Превышение частоты оборотов. При превышении допустимой частоты оборотов масляная плёнка на поверхностях трения так же не способна защитить поверхности деталей от разрушительного износа.
Рис. 3. Характерный износ упорных пластин.
Рис. 4. Выработка на стенках рабочих камер.
Все вышеперечисленные причины появления выработки могут способствовать перегреву насоса и оплавлению резиновых уплотнений (Рис.5,6).
Рис. 5. Оплавление уплотнений.
Рис. 6. Оплавление уплотнений.
В результате возникновения выработки не исключено, что работоспособность насоса может быть сохранена, но при сниженных параметрах по расходу и давлению.
Также по схожей причине возникает второй вид отказа:
Разрушение внутренних элементов возникает в связи с попаданием крупных твердых частиц в рабочую полость насоса. В связи с полученными разрушениями, работа насоса зачастую невозможна (Рис.7,8).
Рис. 7. Повреждение стенок камеры нагнетания.
Рис. 8. Повреждение зубьев.
Встречаются ещё два вида отказа, которые нередко можно встретить при рассмотрении рекламационных случаев:
Выдавливание манжетного уплотнения ведущего вала насоса (Рис.9) чаще всего происходит по двум причинам:
Засорение внутреннего дренажного канала посторонними частицами.
Ошибка при смене вращения, при которой заглушка дренажного канала установлена некорректно. При этом производительности дренажного канала недостаточно для того, чтобы отводить утечки от узла уплотнения в зону всасывания насоса.
Рис. 9. Выдавленное манжетное уплотнение.
Причиной разрушения корпуса насоса могут стать либо внешнее механическое воздействие, либо превышение давления в самом насосе (Рис.10,11). Давление разрыва корпуса в несколько раз превышает максимальное рабочее давление насоса, следовательно, давление, при котором будет разрушен корпус, может создаться при критическом отказе одного из узлов системы, например, при полном закрытии линии нагнетания, когда насос работает «в тупик». Разрушение корпуса насоса бывает и по причине установки фитингов с конической резьбой.
Рис. 10. Трещина в корпусе из-за превышения давления.
Рис. 11. Отколовшаяся часть корпуса насоса.
Мы рассмотрели самые часто встречающиеся причины выхода из строя шестерённых насосов. Все представленные причины так или иначе связаны с некорректной эксплуатацией изделия.
Для предотвращения возникновения подобных случаев необходимо:
Учитывать все рабочие параметры изделия при проектировании гидравлической системы;
Производить своевременное обслуживание согласно инструкции;
Не допускать внешнего физического воздействия, несоответствующего степени защиты изделия.
Хочется также отметить, что заводы изготовители насосов, представленные нашей компанией, с особым вниманием относятся к качеству выпускаемой продукции. Все гидронасосы перед отгрузкой с завода проходят предварительные испытания на специализированном стенде. В ходе испытаний насосы тестируются в максимальных и пиковых режимах работы. При этом замеряются параметры по давлению на выходе, подаче и КПД. При показателях, не выходящих за пределы нормы, насос признается соответствующим техническим требованиям. Высокая конкуренция между ведущими производителями современных шестерённых насосов не допускает небрежного отношения к вопросам качества.
Семёнов Антон Валерьевич
e-mail: semenov@gidravlikov.ru
Тел.: 8(495)505-63-23, доб. 116
Редакция статьи:
Главный инженер
Пономарев Владимир Викторович
Из нашего каталога:
Компания благодарит партнёров за предоставленные фотографии.
