Насосы НШ-GP

Насосы НШ-GP: технические характеристики, конструкция и применение в гидроприводах

Насосы шестеренные типа НШ-GP представляют собой объемные гидравлические машины, предназначенные для преобразования механической энергии вращения вала в энергию потока рабочей жидкости (гидравлического масла) с целью питания гидравлических систем мобильной и промышленной техники. Аббревиатура «НШ» расшифровывается как «Насос Шестеренный», а индекс «GP» (Gear Pump) указывает на принадлежность к семейству шестеренных насосов. Данные насосы являются ключевым элементом в гидроприводах, обеспечивающим создание и поддержание требуемого расхода и давления.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция насоса НШ-GP основана на схеме с внешним зацеплением двух одинаковых шестерен — ведущей и ведомой. Ведущая шестерня жестко соединена с приводным валом, который получает вращение от двигателя через муфту или редуктор. Ведомая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведущей и вращается в противоположном направлении, будучи установлена на отдельной оси или подшипнике. Основные компоненты насоса включают:

Корпус (гильза): Литая деталь из чугуна или алюминиевого сплава, образующая рабочую полость и посадочные места для подшипников. В корпусе выполнены каналы для всасывания и нагнетания.
Пара шестерен: Изготавливаются из высокопрочных сталей с последующей термообработкой (цементация, закалка) и высокоточной шлифовкой профиля зубьев. Это обеспечивает минимальные зазоры и высокий объемный КПД.
Торцевые распределительные диски (пластины): Устанавливаются с обеих сторон шестерен. Их функция — разделение зон всасывания и нагнетания, а также компенсация торцевых зазоров, что критически важно для поддержания давления на выходе. Часто оснащаются системой гидравлической разгрузки.
Уплотнения: Комплект манжетных или торцевых уплотнений на приводном валу для предотвращения утечек рабочей жидкости наружу. Уплотнения рассчитаны на работу в определенном диапазоне давлений и температур.
Крепежные элементы и уплотнительные кольца: Обеспечивают герметичность соединения корпуса и крышек, а также присоединительных фланцев.

Принцип работы основан на изменении объема полостей, образованных зубьями шестерен и стенками корпуса. В зоне всасывания зубья, выходя из зацепления, увеличивают объем, создавая разрежение, которое заполняется жидкостью. Захваченная жидкость переносится во впадинах зубьев по периферии корпуса в зону нагнетания. В зоне нагнетания зубья входят в зацепление, объем полости уменьшается, и жидкость вытесняется в напорную магистраль под давлением.

Маркировка и основные технические параметры

Маркировка насосов НШ-GP содержит информацию о его ключевых характеристиках. Пример: НШ-32ГП-3.

НШ — тип насоса (шестеренный).
32 — номинальная рабочая объемная подача (см³/об). Означает, что за один полный оборот вала насос теоретически вытесняет 32 кубических сантиметра жидкости.
ГП — тип (шестеренный насос).
3 — номер модификации, указывающий на конструктивные особенности (тип присоединения, наличие редуктора, материал, вид уплотнения и т.д.).

Таблица 1. Основные технические параметры насосов серии НШ-GP

Параметр	Единица измерения	Диапазон значений для серии	Пояснение
Номинальная рабочая объемная подача (q)	см³/об (куб.см на оборот)	10, 14, 16, 18, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 160, 250	Основной параметр для подбора насоса. Определяет скорость движения гидроцилиндров и гидромоторов.
Номинальное рабочее давление (Pном)	МПа (Мегапаскаль)	16 — 25 МПа (160 — 250 бар)	Давление, при котором насос обеспечивает заявленные параметры и ресурс. Пиковое давление может быть выше (до 32 МПа).
Частота вращения вала (n)	об/мин	1500 — 3000 (номинальная), до 3600 (максимальная)	Зависит от типа привода. Высокие скорости могут приводить к кавитации.
Номинальная мощность на валу (N)	кВт	Расчетный параметр: N = (P Q) / (600 η), где P — давление (бар), Q — расход (л/мин), η — полный КПД (~0.85)	Мощность, потребляемая насосом от двигателя. Критичен для выбора двигателя.
Объемный КПД (ηоб)	%	85 — 95% при номинальных параметрах	Отношение реальной подачи к теоретической. Снижается из-за утечек через зазоры.
Полный КПД (ηполн)	%	80 — 90%	Учитывает как объемные, так и механические потери (трение в подшипниках, уплотнениях).
Направление вращения	—	Правое (по часовой стрелке со стороны вала) / Левое	Указывается в документации. Определяет расположение всасывающего и напорного патрубков.
Присоединительные размеры	—	По ГОСТ, SAE, DIN	Фланцы, шлицы вала (прямые, эвольвентные), шпоночный паз.

Области применения и типовые схемы установки

Насосы НШ-GP нашли широкое применение в системах гидропривода, где требуются надежность, простота конструкции и относительно невысокая стоимость. Основные области использования:

Дорожно-строительная и коммунальная техника: Экскаваторы-погрузчики, автогрейдеры, асфальтоукладчики, катки, подметально-уборочные машины. Насосы используются для привода рабочих органов (ковш, отвал, шнеки), систем рулевого управления и подъема кабины.
Сельскохозяйственная техника: Тракторы, комбайны, косилки, разбрасыватели удобрений. Питание гидросистем навесного и прицепного оборудования, гидроусилителей руля.
Промышленное оборудование: Прессы, станки, подъемники, конвейеры, дробильные установки.
Автомобильная и транспортная техника: Гидроприводы лебедок, подъемных платформ, опрокидывателей кузова (самосвалы).
Вспомогательные системы: Системы смазки и охлаждения.

Типовая схема установки включает насос, соединенный с валом отбора мощности (ВОМ) двигателя, всасывающий фильтр-гидробак, напорный фильтр, предохранительный клапан, распределитель (гирораспределитель) и гидравлические исполнительные механизмы (цилиндры, моторы). На всасывающей линии обязательна установка фильтра грубой очистки, а на напорной — фильтра тонкой очистки (не ниже 10 мкм по ISO 4406) для защиты прецизионных пар насоса и всей системы от загрязнений.

Преимущества и недостатки шестеренных насосов НШ-GP

Выбор насоса типа НШ-GP обусловлен комплексом технико-экономических факторов.

Преимущества:

Простота конструкции и обслуживания: Минимальное количество деталей, высокая ремонтопригодность.
Надежность и долговечность: Способность работать в широком диапазоне температур и в условиях загрязненной рабочей жидкости (по сравнению с аксиально-плунжерными насосами).
Компактность и малый вес: Высокая удельная мощность.
Сравнительно низкая стоимость: Как первоначальная, так и стоимость эксплуатации.
Самовсасывающая способность: Хорошо работают на всасывании, допустимая высота установки над уровнем жидкости в баке — до 500 мм.
Широкий диапазон рабочих жидкостей: Минеральные и синтетические масла, некоторые виды эмульсий и огнестойких жидкостей.

Недостатки:

Фиксированная подача: Подача напрямую зависит от частоты вращения вала. Для создания регулируемого гидропривода требуется дополнительная аппаратура (дроссели, регуляторы расхода, клапаны).
Чувствительность к загрязнениям: Абразивные частицы вызывают ускоренный износ торцевых пластин и шестерен, снижая КПД и давление.
Пульсация давления и расхода: Обусловлена самим принципом работы (зацепление зубьев), что может вызывать вибрации и шум. Уровень шума выше, чем у винтовых насосов.
Ограниченный ресурс при высоких давлениях: По сравнению с поршневыми насосами, шестеренные насосы менее эффективны в высоконапорных системах (свыше 30 МПа).

Критерии выбора и особенности монтажа

Правильный выбор насоса НШ-GP определяет эффективность и надежность всей гидравлической системы. Алгоритм выбора включает следующие шаги:

Определение требуемого расхода (Q, л/мин): Q = (V n) / 1000, где V — суммарный потребный объем для привода всех механизмов, n — требуемая частота циклов в минуту. Или исходя из скорости движения гидроцилиндра: Q = S v, где S — площадь поршня, v — скорость.
Определение рабочего объема насоса (q, см³/об): q = (Q
1000) / n_дв, где n_дв — частота вращения вала двигателя (ВОМ), об/мин. Полученное значение округляется в большую сторону до ближайшего стандартного значения из ряда.
Определение рабочего давления (P, МПа): Рассчитывается исходя из максимального усилия на гидроцилиндре или момента на гидромоторе с учетом потерь в трубопроводах и арматуре. Выбирается насос с номинальным давлением на 15-20% превышающим расчетное рабочее.
Выбор исполнения: Определяется направление вращения, тип присоединения (фланец, лапы), тип вала (шлицевой, шпоночный), материал корпуса (чугун для стационарных, алюминий для мобильных установок), тип уплотнения (манжета для давлений до 20 МПа, торцевое уплотнение для более высоких давлений).

Особенности монтажа и эксплуатации:

Вал насоса должен быть соосен с валом привода. Допустимое радиальное биение — не более 0.1 мм. Обязательно использование эластичных муфт.
Запрещается нагружать вал насоса осевыми и радиальными усилиями (от ремней, цепей, звездочек). Привод должен осуществляться только через муфту.
Перед первым пуском необходимо заполнить корпус насоса и всасывающую линию рабочей жидкостью.
Рекомендуется использовать рабочую жидкость с вязкостью в диапазоне 15-50 сСт при рабочей температуре. Минимальная вязкость на всасывании — не ниже 10 сСт.
Температура рабочей жидкости на выходе из насоса не должна превышать +80°C.
Обязательна установка предохранительного клапана, настроенного на давление не выше максимально допустимого для данного насоса, как можно ближе к напорному патрубку.

Диагностика неисправностей и техническое обслуживание

Большинство неисправностей насосов НШ-GP связано с нарушением правил эксплуатации или загрязнением рабочей жидкости.

Таблица 2. Типовые неисправности насосов НШ-GP и их причины

Симптом (неисправность)	Возможные причины	Методы проверки и устранения
Низкая производительность (медленная работа гидроцилиндров)	Износ шестерен и торцевых пластин; засорение всасывающего фильтра; кавитация из-за подсоса воздуха на всасывании; низкая вязкость жидкости (перегрев).	Проверить уровень масла, герметичность всасывающей линии. Заменить или очистить фильтры. Измерить фактическую подачу насоса. Проверить вязкость и температуру масла.
Не создает номинальное давление	Сильный внутренний износ; неисправность предохранительного клапана; утечки в гидросистеме.	Проверить настройку и работу предохранительного клапана. Заглушить напорную линию насоса (кратковременно!). Если давление не растет — износ насоса. Проверить систему на утечки.
Повышенный шум и вибрация	Кавитация (подсос воздуха, забит всасывающий фильтр, высокая вязкость на старте); износ подшипников; несоосность привода.	Проверить всасывающую линию на герметичность. Прогреть гидросистему. Проверить соосность и затяжку креплений.
Перегрев насоса	Работа на давлении, близком к предельному, длительное время; внутренние утечки, приводящие к большим потерям на трение; недостаточное охлаждение гидросистемы.	Проверить соответствие давления номинальному. Проверить КПД насоса (расход/давление). Увеличить теплоотдачу бака или установить охладитель.
Утечка масла по валу	Износ или повреждение манжеты (сальника); превышение максимально допустимого давления; загрязнение или старение уплотнения.	Визуальный осмотр. Заменить манжету или торцевое уплотнение. Убедиться, что давление в корпусе насоса (в зоне уплотнения) не превышает паспортное.

Техническое обслуживание включает регулярную проверку уровня и состояния рабочей жидкости (визуально и по результатам анализа), замену фильтрующих элементов в соответствии с регламентом, контроль герметичности соединений, проверку на отсутствие посторонних шумов и вибраций. При снижении параметров производительности или давления ниже допустимых пределов насос подлежит ремонту или замене.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается насос НШ-32ГП от НШ-32У?

Основное отличие — в конструкции и назначении. Насосы серии «У» (унифицированные) имеют более старую конструкцию, часто с фиксированными торцевыми крышками без компенсационных пластин. Они, как правило, рассчитаны на более низкое рабочее давление (до 16 МПа) и имеют меньший ресурс. Насосы серии «ГП» оснащены плавающими распределительными дисками (пластинами) для автоматической компенсации торцевых зазоров, что позволяет им работать при более высоких давлениях (20-25 МПа) и сохранять высокий КПД в течение всего срока службы.

Можно ли использовать насос НШ-GP в качестве гидромотора?

Теоретически, любой объемный насос может работать в режиме мотора. Однако насосы НШ-GP не оптимизированы для этого режима. У них отсутствуют дренажные каналы для отвода утечек из полости подшипников, что при работе мотором может привести к росту давления в корпусе и выдавливанию уплотнений. Для привода механизмов предпочтительнее использовать специализированные шестеренные гидромоторы (МШ, МР и др.).

Как определить направление вращения вала насоса?

Направление вращения указывается в паспорте и часто маркируется на корпусе или крышке насоса стрелкой. Если маркировка отсутствует, направление определяется со стороны присоединительного конца вала. «Правое вращение» означает, что вал вращается по часовой стрелке. Важно: при неправильном подключении насос будет работать на всасывание через напорный патрубок, что приведет к кавитации и выходу из строя.

Какое масло необходимо заливать в гидросистему с насосом НШ-GP?

Рекомендуется использовать гидравлические масла групп по ISO: HL, HM, HV. Конкретный тип масла зависит от условий эксплуатации: HM — для систем высокого давления с антиизносными присадками; HV — для работы в широком диапазоне температур с улучшенным индексом вязкости. Вязкость масла должна соответствовать климатическим условиям: для лета — ISO VG 46 или 68, для зимы — ISO VG 32. Требования конкретного производителя насоса указаны в технической документации.

Что такое кавитация и чем она опасна для насоса?

Кавитация — это образование и схлопывание пузырьков пара или газа в потоке жидкости. В насосе она возникает в зоне всасывания при недостаточном подпоре (забит фильтр, высокое гидравлическое сопротивление всасывающей линии, низкая вязкость, высокая температура). При схлопывании пузырьков возникают локальные гидроудары, которые вызывают эрозионное разрушение поверхности шестерен и корпуса, что приводит к ускоренному износу, падению КПД, повышенному шуму и вибрациям. Длительная работа в режиме кавитации недопустима.

Как правильно хранить запасной насос НШ-GP?

Насос должен храниться в оригинальной упаковке в сухом закрытом помещении при температуре от -50°C до +50°C. Все гидравлические отверстия должны быть заглушены. Внутренняя полость насоса должна быть заполна консервационной жидкостью или, как минимум, чистым гидравлическим маслом. Перед установкой необходимо убедиться, что вал насоса проворачивается от руки без заеданий.

Заключение

Насосы шестеренные НШ-GP остаются востребованным и экономически эффективным решением для гидроприводов средней мощности в различных отраслях техники. Их надежность и долговечность напрямую зависят от правильности выбора в соответствии с параметрами системы, грамотного монтажа и соблюдения регламентов технического обслуживания, основным из которых является поддержание чистоты рабочей жидкости. Понимание конструктивных особенностей, принципа работы и типовых неисправностей позволяет эксплуатировать данные насосы с максимальной эффективностью и минимизировать простои оборудования.