Насосы шестеренные НМШ

Насосы шестеренные НМШ: конструкция, принцип действия, технические характеристики и область применения

Насосы шестеренные типа НМШ (Насос Масляный Шестеренный) представляют собой объемные гидравлические машины с внешним зацеплением шестерен, предназначенные для перекачивания жидкостей с кинематической вязкостью от 5 до 1500 сСт (мм²/с). Основное назначение – работа на минеральных маслах, смазочно-охлаждающих жидкостях, жидких топливах, гидравлических жидкостях и других нефтепродуктах, не содержащих абразивных механических примесей и не агрессивных к материалам насоса. Рабочая среда должна обладать смазывающей способностью. Конструкция насосов НМШ является классической для шестеренных гидромашин и отличается высокой надежностью, простотой обслуживания и ремонтопригодностью.

Конструктивные особенности насосов НМШ

Основными элементами конструкции насоса НМШ являются:

• Корпус (статор): Изготавливается из чугуна или алюминиевых сплавов. Внутренняя полость образует рабочую камеру и каналы для всасывания и нагнетания.
• Ведущая и ведомая шестерни: Пары цилиндрических прямозубых или косозубых шестерен, изготовленных из высококачественных сталей (например, сталь 40Х, 18ХГТ) с последующей термообработкой и высокой точностью обработки профиля зуба. Зубья шестерен находятся в постоянном зацеплении.
• Подшипниковые узлы: Шестерни установлены на валах (или оси для ведомой шестерни) в подшипниках скольжения, которые могут быть бронзовыми, металлокерамическими или из специальных антифрикционных материалов. Смазка подшипников осуществляется перекачиваемой средой.
• Торцевые уплотнения: Для герметизации вала ведущей шестерни относительно корпуса применяются сальниковые уплотнения (набивка) или торцевые механические уплотнения (ТМУ). Выбор типа уплотнения зависит от давления, вязкости среды и требований к герметичности.
• Разгрузочные канавки: Для снижения радиальных нагрузок от давления нагнетания на подшипники и валы в конструкции предусмотрены разгрузочные канавки в зоне нагнетания.
• Крышки (передняя и задняя): Замыкают корпус, формируют торцевые зазоры и несут посадочные места для подшипников и уплотнений.

Принцип действия

Принцип работы основан на изменении объема полостей, образованных зубьями шестерен и стенками корпуса. Ведущая шестерня, приводимая во вращение электродвигателем через муфту, передает крутящий момент ведомой шестерне. В зоне всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разряжение, и полости заполняются перекачиваемой жидкостью. Захваченная жидкость перемещается зубьями по периферии корпуса в зону нагнетания. В зоне нагнетания зубья входят в зацепление, объем полости уменьшается, и жидкость вытесняется в напорный трубопровод. Герметичность между всасывающей и нагнетающей полостями обеспечивается плотным прилеганием вершин зубьев к внутренней поверхности корпуса и торцов шестерен к крышкам.

Маркировка и основные технические параметры

Маркировка насосов НМШ выполняется по единому принципу. Например, НМШ 5-25-2:

• НМШ – тип насоса (Насос Масляный Шестеренный).
• 5 – номинальная подача в см³ за один оборот ведущей шестерни (геометрический рабочий объем).
• 25 – номинальное рабочее давление в кгс/см² (2,45 МПа).
• 2 – исполнение или модификация (может указывать на тип уплотнения, материал, присоединительные размеры).

Ключевые технические параметры:

• Подача (производительность), Q: Объем жидкости, перекачиваемой в единицу времени. Зависит от геометрического объема, частоты вращения и объемного КПД. Измеряется в л/мин или м³/ч.
• Рабочее давление, P: Давление на выходе из насоса, на преодоление которого расходуется мощность. Номинальное давление для НМШ обычно лежит в диапазоне 1,6 – 25 МПа (16 – 250 кгс/см²).
• Частота вращения, n: Обычно 1500 или 3000 об/мин. Существуют тихоходные исполнения.
• Мощность, N: Потребляемая мощность на валу насоса. Зависит от давления, подачи и общего КПД.
• Вязкость рабочей жидкости, ν: Оптимальный диапазон 10-200 сСт. При высокой вязкости падает подача и растет потребляемая мощность, при очень низкой – ухудшается смазка зазоров и падает объемный КПД.
• Общий КПД, η: Составляет 0.7 – 0.85 и определяется произведением объемного КПД (утечки через зазоры) и гидромеханического КПД (потери на трение).

Таблица 1. Основные параметры некоторых насосов НМШ

Модель насоса	Подача, л/мин (при n=1450 об/мин)	Номинальное давление, МПа	Частота вращения, об/мин	Мощность, кВт	Присоединение (ГОСТ)
НМШ 5-25	7-8	2.5	1450	0.75	М12х1.5 (труб.)
НМШ 16-25	22-24	2.5	1450	1.5	М16х1.5 (труб.)
НМШ 32-25	45-48	2.5	1450	3.0	М20х1.5 (труб.)
НМШ 67-25	95-100	2.5	1450	5.5	М27х2 (труб.)
НМШ 98-25	140-145	2.5	1450	7.5	М33х2 (труб.)

Область применения в энергетике и промышленности

Насосы НМШ нашли широкое применение благодаря своей универсальности и надежности:

• Системы смазки и циркуляционные маслосистемы: Подача масла к подшипникам скольжения турбин, генераторов, мощных редукторов, насосов собственных нужд электростанций.
• Топливное хозяйство: Перекачка дизельного топлива для резервных дизель-генераторных установок, мазута (подогретого) в котельных.
• Гидроприводы: В качестве источника давления в станочных гидроприводах, системах управления задвижками, механизмах регулирования.
• Трансмиссионные системы: Подача рабочей жидкости в коробках передач, редукторах, гидромуфтах.
• Системы подачи СОЖ: В металлообработке для подачи смазочно-охлаждающих жидкостей.

Монтаж, эксплуатация и типовые неисправности

Правильный монтаж и эксплуатация определяют ресурс насоса. Насос устанавливается на ровную жесткую плиту, соосно с электродвигателем. Допустимая несоосность гибкой муфты – не более 0.1 мм. Всасывающая линия должна быть по возможности короткой, прямолинейной и герметичной, во избежание кавитации. Рекомендуется установка фильтра грубой очистки на входе (сетка 100-200 мкм). Перед первым пуском насос необходимо заполнить рабочей жидкостью.

Типовые неисправности и их причины:

• Низкая подача или отсутствие подачи: Засорение всасывающего фильтра, подсос воздуха через уплотнения или соединения, износ торцевых или радиальных зазоров, неправильное направление вращения, высокая вязкость жидкости.
• Чрезмерный шум и вибрация: Кавитация из-за подсоса воздуха или недостаточного давления на входе, износ подшипников, повышенная вязкость, механическое задевание.
• Перегрев насоса: Работа при давлении выше номинального, повышенная вязкость жидкости, износ внутренних пар трения, недостаточное охлаждение.
• Утечка жидкости через уплотнение вала: Износ или повреждение сальника/ТМУ, превышение давления в корпусе, неправильная установка уплотнения.

Сравнение с другими типами объемных насосов

В сравнении с пластинчатыми, поршневыми и винтовыми насосами, шестеренные насосы НМШ занимают свою нишу:

• Преимущества: Простота и компактность конструкции, низкая стоимость, высокая частота вращения, неприхотливость, способность к сухому всасыванию (кратковременно).
• Недостатки: Неравномерность подачи (пульсация), особенно у прямозубых шестерен; чувствительность к абразивным примесям; фиксированный рабочий объем (нерегулируемая подача); ограниченный срок службы при работе на жидкостях без смазывающей способности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между насосами НМШ и НШ?

НМШ и НШ (Насос Шестеренный) – по сути, насосы одного принципа действия. Традиционно аббревиатура НМШ подчеркивает назначение для перекачки масел, но на практике они взаимозаменяемы. Иногда различия могут касаться материалов уплотнений или подшипников, рассчитанных на разные диапазоны вязкости. В современных каталогах чаще используется обобщенное обозначение «шестеренный насос».

Как правильно подобрать насос НМШ для конкретной системы?

Подбор осуществляется по трем основным параметрам: требуемая подача (Q, л/мин), необходимое рабочее давление (P, МПа) и вязкость рабочей жидкости (ν, сСт). Подача насоса выбирается с запасом 10-15% относительно требуемой. Важно учитывать, что паспортная подача указывается для минерального масла с вязкостью 50-100 сСт. При работе на более вязких жидкостях реальная подача будет ниже, а потребляемая мощность выше. Необходимо также убедиться в материальной совместимости (уплотнения, подшипники) с рабочей средой.

Можно ли регулировать подачу насоса НМШ?

Конструктивно насосы НМШ являются нерегулируемыми. Их подача пропорциональна частоте вращения вала. Единственный способ регулирования – изменение скорости приводного электродвигателя с помощью частотного преобразователя. Дросселирование напорной линии для регулирования потока неэффективно и ведет к перегреву жидкости и излишним энергозатратам.

Какой тип уплотнения вала выбрать: сальник или торцевое уплотнение?

Сальниковое уплотнение (набивка) дешевле и ремонтопригодно, но допускает незначительную допустимую капельную утечку для смазки. Требует периодической подтяжки. Торцевое механическое уплотнение (ТМУ) обеспечивает полную герметичность (сухой вал), имеет больший ресурс, но чувствительно к чистоте и смазывающим свойствам жидкости, а также дороже в замене. Выбор зависит от требований технологии: ТМУ – для ответственных систем без допуска утечек; сальник – для систем, где незначительная протечка допустима, и важна простота обслуживания.

Почему насос НМШ не создает давление?

Насос создает подачу, а давление является следствием сопротивления гидравлической системы потоку этой подачи. Если напорная линия открыта (например, слив в бак), давление будет близко к нулю. Рост давления до номинального происходит при дросселировании или нагружении потока (например, преодоление сопротивления фильтра, работа гидроцилиндра). Таким образом, вопрос «насос не создает давление» обычно означает отсутствие подачи, причины которого перечислены в разделе о неисправностях.

Каков типовой ресурс насосов НМШ?

Ресурс до капитального ремонта (замена шестерен, подшипников, уплотнений) при работе на чистом минеральном масле с вязкостью 20-50 сСт, соблюдении условий монтажа и номинальных параметров составляет 5000-10000 часов. На вязких жидкостях (более 500 сСт) или в режиме повышенного давления ресурс снижается. Критическим признаком, требующим остановки и ремонта, является падение объемного КПД (производительности) более чем на 20-25% от номинальной или повышенные утечки через уплотнения.