Насосы НШ

Насосы НШ: конструкция, типы, технические характеристики и применение в гидравлических системах

Насосы типа НШ (шестеренный насос) представляют собой объемные гидравлические машины с внешним зацеплением шестерен. Они являются основным источником гидравлической энергии в мобильной и стационарной технике, где предъявляются требования к надежности, простоте конструкции и умеренной стоимости. Принцип действия основан на создании разрежения в зоне всасывания при расцеплении зубьев шестерен и вытеснении жидкости, захваченной во впадинах зубьев, в зону нагнетания при их повторном зацеплении. Герметичность между камерами обеспечивается минимальными зазорами между торцами шестерен и крышками (пластинами), а также между вершинами зубьев и внутренней поверхностью корпуса.

Конструктивные особенности и составные части

Типичный насос НШ состоит из следующих ключевых элементов:

Корпус (гильза): Изготавливается из чугуна или алюминиевых сплавов. Имеет расточки под шестерни и каналы для всасывания и нагнетания.
Ведущая и ведомая шестерни: Изготавливаются из высоколегированных сталей с последующей термообработкой (цементация, закалка) для обеспечения высокой износостойкости. Имеют прямозубый или реже косозубый профиль.
Торцевые крышки (пластины): Уплотняют торцы шестерен. Часто выполняются из антифрикционных материалов (бронза, текстолит) или имеют сменные уплотнительные пластины.
Уплотнительные элементы: Включают манжетные уплотнения вала, предотвращающие утечку жидкости со стороны привода, и различные прокладки.
Вал (приводной): Соединяется с ведущей шестерней, имеет шлицевое или шпоночное соединение для передачи крутящего момента.
Сальник или торцевое уплотнение: Устанавливается в передней крышке для уплотнения вала.

Маркировка и основные типоразмеры

Маркировка насосов НШ стандартизирована и расшифровывается следующим образом: НШ-ХХУ, где:

НШ – Насос Шестеренный.
ХХ – Номинальная рабочая объемная подача в кубических сантиметрах за один оборот вала (см³/об).
У – Условное обозначение модификации (исполнения, наличия редукционного клапана и т.д.).

Например, НШ-10 означает шестеренный насос с теоретической подачей 10 см³/об. Фактическая подача зависит от частоты вращения и объемного КПД.

Технические характеристики и параметры выбора

Ключевые параметры для выбора насоса НШ:

Рабочий объем (геометрическая подача): Объем жидкости, вытесняемый за один оборот (см³/об). Определяет скорость перемещения гидроцилиндров и вращения гидромоторов.
Номинальное давление: Давление, при котором насос обеспечивает заявленные параметры и ресурс (измеряется в МПа, бар).
Максимальное давление: Пиковое давление, допустимое в течение короткого времени.
Частота вращения вала: Номинальная и максимальная (об/мин). Определяет производительность насоса (Q = q
n / 1000, где Q – производительность л/мин, q – рабочий объем см³/об, n – об/мин).
Номинальная вязкость рабочей жидкости: Обычно 10-100 мм²/с. Влияет на выбор жидкости, пусковые характеристики и износ.
Объемный КПД (ηо): Отношение фактической подачи к теоретической. Характеризует внутренние утечки. Для исправных насосов НШ на номинальном режиме составляет 0.85-0.95.
Полный КПД (η): Учитывает объемные и механические потери. Определяет потребляемую насосом мощность.

Таблица 1. Основные параметры распространенных моделей насосов НШ

Модель насоса	Рабочий объем, см³/об	Номинальное давление, МПа (бар)	Максимальное давление, МПа (бар)	Номинальная частота вращения, об/мин	Присоединительные размеры вала
НШ-10	10	16 (160)	20 (200)	1500-2400	Шлиц 10z x 16,5 x 18
НШ-32	32	16 (160)	20 (200)	1500-2400	Шлиц 10z x 16,5 x 18
НШ-50	50	16 (160)	20 (200)	1500-2400	Шлиц 10z x 16,5 x 18
НШ-100	100	16 (160)	20 (200)	1500-2000	Шпонка 12 x 28
НШ-150	150	14 (140)	16.5 (165)	1200-1800	Шпонка 14 x 36

Модификации и специальные исполнения

Помимо базовых моделей, существуют модификации, расширяющие функциональность:

НШ с редукционным клапаном (НШ-ХХР): Имеет встроенный предохранительный (перепускной) клапан для защиты гидросистемы от превышения давления. Клапан может быть нерегулируемым или регулируемым.
НШ с фланцевым креплением: Предназначены для жесткой фиксации на двигателе или коробке отбора мощности через фланец по стандарту SAE.
Сдвоенные (тандемные) насосы НШ: Два насоса, установленные последовательно на одном приводном валу. Позволяют питать два независимых контура или суммировать потоки для увеличения производительности. Обозначаются как НШ-ХХУ-ХХУ (например, НШ-50-32).
Насосы для высоких частот вращения: Исполнения с улучшенными подшипниковыми узлами и системой подпитки для работы от высокооборотных двигателей.
Насосы для специальных жидкостей: Исполнения с материалами (уплотнения, шестерни), совместимыми с эмульсиями, маслами на синтетической основе или другими специфическими рабочими средами.

Области применения

Насосы НШ нашли широкое применение в различных отраслях благодаря своей надежности:

Дорожно-строительная и коммунальная техника: Экскаваторы, погрузчики, бульдозеры, автогрейдеры, ассенизационные машины. Привод рабочих органов (ковш, отвал, щетка).
Сельскохозяйственная техника: Тракторы (гидросистема навесного оборудования), комбайны, косилки.
Автомобильная промышленность: Гидроусилители руля (ГУР) грузовых автомобилей и спецтехники.
Промышленное оборудование: Прессы, станки, конвейеры, технологические линии, где не требуется высокая точность регулирования скорости.
Системы смазки и охлаждения: Перекачка масел и других технических жидкостей.

Эксплуатация, обслуживание и типовые неисправности

Правильная эксплуатация напрямую влияет на ресурс насоса, который может достигать нескольких тысяч часов.

Требования к рабочей жидкости: Чистота по стандарту ISO 4406 не ниже класса 20/18/15 (NAS 9). Использование фильтров тонкой очистки (10-25 мкм) во всасывающей и напорной линиях обязательно. Соблюдение рекомендуемой вязкости.
Монтаж: Обеспечение соосности вала привода и вала насоса (допуск не более 0.1 мм). Исключение осевой нагрузки на вал насоса. Герметичность всасывающей линии для предотвращения кавитации.
Обкатка: После установки нового насоса рекомендуется работа на пониженных нагрузках и давлении в течение 30-60 минут для притирки трущихся пар.

Таблица 2. Типовые неисправности насосов НШ и их причины

Симптом (неисправность)	Возможные причины	Методы диагностики и устранения
Низкая производительность (медленная работа гидроцилиндров)	Износ шестерен и торцевых пластин (высокие внутренние утечки); засорение всасывающего фильтра; кавитация из-за подсоса воздуха или высокой вязкости жидкости; низкая частота вращения.	Замер подачи насоса на стенде; проверка уровня и вязкости жидкости; осмотр всасывающей линии на герметичность; замена или ремонт насоса.
Повышенный шум и вибрация	Кавитация (подсос воздуха, забит фильтр, высокая температура); износ подшипников; нарушение соосности при монтаже; механические повреждения шестерен.	Проверка всасывающей магистрали; контроль температуры жидкости; проверка соосности; разборка и осмотр.
Перегрев насоса	Работа на предельном давлении длительное время; внутренние утечки, вызывающие перетоки под давлением; неправильно подобранная жидкость; неисправность в системе охлаждения.	Контроль температуры корпуса; проверка давления в системе на соответствие номинальному для насоса; анализ рабочей жидкости.
Течь из-под уплотнения вала (сальника)	Износ или повреждение манжеты; повышенное давление в полости под сальником (засорение дренажного канала); перекос при монтаже; неподходящая жидкость, вызвавшая разрушение материала уплотнения.	Визуальный осмотр; проверка дренажного канала; замена сальника с соблюдением технологии установки.

Сравнение с другими типами гидравлических насосов

Шестеренные насосы НШ занимают свою нишу в ряду объемных гидромашин. Их основные преимущества и недостатки в сравнении с аксиально-поршневыми и пластинчатыми насосами:

Преимущества: Простота и компактность конструкции, низкая стоимость, высокая надежность и ремонтопригодность, неприхотливость к чистоте жидкости (относительно поршневых), способность работать на высоких оборотах, двунаправленность потока (в большинстве конструкций).
Недостатки: Фиксированный рабочий объем (нерегулируемая подача), более низкое рабочее давление и КПД по сравнению с аксиально-поршневыми насосами, повышенный уровень шума, особенно на высоких давлениях и оборотах, пульсация подачи и давления, вызывающая вибрации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как правильно подобрать насос НШ для конкретной гидросистемы?

Подбор осуществляется по трем основным параметрам: требуемой производительности (л/мин), максимальному рабочему давлению (МПа) и частоте вращения привода (об/мин). Необходимо рассчитать требуемый рабочий объем: q = (Q

1000) / n, где Q – требуемая производительность в л/мин, n – частота вращения вала об/мин. Выбрать ближайшую большую модель из каталога. Давление в системе не должно превышать номинальное давление выбранного насоса. Также необходимо учитывать тип рабочей жидкости и присоединительные размеры.

Что такое кавитация в насосе НШ и как ее избежать?

Кавитация – это образование и схлопывание пузырьков пара или газа в потоке жидкости на стороне всасывания насоса. Проявляется повышенным шумом, металлическим стуком и падением производительности. Приводит к эрозионному разрушению шестерен и корпуса. Для предотвращения необходимо: использовать жидкость рекомендованной вязкости, обеспечить герметичность всасывающей магистрали, применять трубы достаточного диаметра, не допускать перегрева жидкости, устанавливать насос как можно ближе к баку, использовать специальные антикавитационные гидравлические жидкости.

Можно ли реверсировать направление потока насоса НШ?

Большинство насосов НШ являются нереверсивными, то есть направление потока (всасывание-нагнетание) определяется направлением вращения вала (обычно правое). Изменение направления вращения приведет к смене сторон всасывания и нагнетания, но для длительной работы в реверсивном режиме требуется специальное исполнение насоса с симметричным исполнением уплотнений и дренажных каналов. Для изменения направления потока в системе без реверса насоса необходимо использовать гидрораспределитель.

Какой ресурс у насоса НШ и от чего он зависит?

Номинальный ресурс до первого капитального ремонта для качественных насосов НШ при соблюдении условий эксплуатации составляет 3000-5000 моточасов. Фактический ресурс зависит от: чистоты рабочей жидкости (главный фактор), соблюдения температурного режима, отсутствия перегрузок по давлению, правильности монтажа и соосности, своевременности обслуживания. Работа на загрязненном масле может сократить ресурс в 5-10 раз.

Чем отличается насос НШ от НМШ?

НМШ – Насос Многошестеренный (например, трехшестеренный). В насосе НМШ поток делится между несколькими парами шестерен, что позволяет снизить пульсации давления и повысить равномерность подачи. НМШ часто используются в системах смазки. Классический НШ – всегда двухшестеренный насос с внешним зацеплением.

Как проверить исправность насоса НШ без снятия с машины?

Базовую проверку можно провести, оценив: 1) Производительность – по времени срабатывания гидроцилиндров при известных параметрах. 2) Способность создавать давление – по показаниям манометра в напорной линии при запирании потока (кратковременно!). Падение давления после запирания указывает на износ и утечки. 3) Внешние признаки – наличие сильного шума, вибрации, перегрева корпуса, течей из-под уплотнений. Точная диагностика степени износа требует измерения фактической объемной подачи и КПД на стенде.

Какое масло заливать в систему с насосом НШ?

Рекомендуются индустриальные гидравлические масла группы ИГП (например, ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38) по ГОСТ 17479.2-85 или их зарубежные аналоги (HLP по DIN 51524). Выбор конкретного сорта (вязкости) зависит от температуры окружающей среды и рекомендаций производителя техники. Летом применяют масла с более высокой вязкостью (ИГП-38, ИГП-46), зимой – с более низкой (ИГП-18, ИГП-22). В современных системах также широко используются антиизносные масла классов HVLP и HVLP Premium с улучшенными вязкостно-температурными и противоизносными свойствами.