Многосекционные шестеренные насосы могут комплектоваться как секциями одинакового типоразмера, так и секциями нескольких типоразмеров. Выбор конкретной конфигурации напрямую определяет функциональные возможности гидросистемы. Рассмотрим подробно оба варианта.
1. Секции одинакового типоразмера
Это классическое решение, при котором все секции насоса имеют идентичный рабочий объем (геометрическую подачу за один оборот) и одинаковые габаритные размеры.
Принцип работы: Сквозной ведущий вал-шестерня проходит через все секции, приводя во вращение шестерни каждой из них. В результате все секции работают синхронно с равной частотой вращения.
Характеристики и применение: При одной скорости вращения каждая секция обеспечивает одинаковый расход жидкости (Q₁ = Q₂ = Q₃). Секции, как правило, работают параллельно на независимые гидравлические контуры.
Типовые задачи применения
- Питание нескольких одинаковых потребителей (например гидромоторов с одинаковым рабочим объемом или гидроцилиндров с одинакомым диаметром поршня и длиной хода).
- Создание «пакетного» насоса для систем с резервированием: при отказе одной секции остальные продолжают работу.
- Использование в простых смазочных станциях, где требуется подача масла в несколько равноценных точек.
Преимущества
- Низкая стоимость производства и ремонта благодаря высокой унификации деталей.
- Простота балансировки нагрузок между секциями.
Недостатки
- Невозможность гибко регулировать расход по отдельным линиям без применения дросселей, что неизбежно ведет к потерям энергии.
2. Секции нескольких типоразмеров с разным рабочим объем
Более гибкое, но технически сложное решение. Например, одна секция может иметь рабочий объем 10 см³/об, а соседняя — 32 см³/об и тд.
Способ реализации такого варианта насоса
Такая конфигурация достигается соединением одиночных насосных секций через шлицевые соединения валов с использованием специальных комплектующих для стыковки.
Ключевые варианты использования
А. Дифференциальный привод (быстрое и медленное движение)
Например, большая секция обеспечивает быстрый холостой ход гидроцилиндра, а малая подключается на этапе нагружения.
Б. Системы с разными потребителями
В одной гидросистеме могут быть три различных потребителя:
- Первый (малый расход, высокое давление) — питается от малой секции.
- Второй (большой расход, среднее давление) — от большой секции.
- Третий (средний расход) — от средней секции.
В. Энергосбережение (Load Sensing)
Используя насос, собранный из секций разного рабочего объема, и подключая их через логические клапаны, можно ступенчато регулировать общий расход в точном соответствии с потребностями системы, без сброса излишка в бак. Это экономически более выгодное решение по сравнению с применением одного регулируемого аксиально-поршневого насоса.
Преимущества
- Экономия монтажного пространства (один насос вместо нескольких).
- Снижение пиковых нагрузок на приводной двигатель за счет раздельного запуска секций.
- Гибкость компоновки гидросистемы.
Недостатки
- Возникновение проблем гидравлической связи: при работе секций разного рабочего объема на общий контур возможны взаимные перетоки жидкости и неравномерность нагрузки на общий вал.
Технические ограничения (важные для проектирования)
Мощность на валу. Суммарная мощность всех секций не должна превышать мощность приводного двигателя и допустимый крутящий момент шлицевого вала. При смешивании типоразмеров первая от двигателя секция (как правило, самая крупная) испытывает максимальный крутящий момент, что требует ее особого расчета.
Кавитация. Секции разного размера предъявляют разные требования к подводу жидкости. При общей всасывающей магистрали большая секция может «отбирать» поток у малой, вызывая ее кавитацию. Это требует тщательного расчета сечения и геометрии всасывающих каналов или разнесения их друг от друга.