Ротор насоса

Когда говорят ?ротор насоса?, многие сразу представляют себе просто вращающуюся деталь. Но в реальности, особенно в гидравлике высокого давления, это — сердцевина, от балансировки и зазоров которой зависит, проживёт ли насос заявленные 10 тысяч часов или выйдет из строя на пуске. Частая ошибка — считать, что главное — материал. Материал важен, но геометрия канавок под пластины или форма кулачкового кольца в шестерённых насосах — вот что определяет КПД и пульсацию. У нас в цеху был случай с ротором насоса серии PV2R — после замены на неоригинальный, казалось бы, с теми же размерами, уровень шума подскочил на 15 дБ. Разобрались — радиусы закруглений в пазах отличались на полмиллиметра, и пластина начинала ?подскакивать?.

Из теории в цех: где кроется дисбаланс

Вот смотрю на чертёж ротора насоса V-серии для сервопластинчатого насоса. Расчётный радиальный зазор — дело тонкое. Если сделать слишком маленьким — при тепловом расширении заклинит. Слишком большой — падает объёмный КПД, начинается кавитация. В спецификациях часто пишут общие допуски, но по опыту, для работы на синтетических жидкостях типа HFD-R нужен зазор на 2-3 микрона больше, чем для минерального масла. Это в каталогах не найдёшь.

Балансировку многие проводят статически, на ножах. Для низких оборотов сойдёт. Но для тех же высоконапорных шестерённых насосов серии VG от Vicks, где заявлены 4000 об/мин, обязательна динамическая балансировка в двух плоскостях. Помню, пробовали ставить статически сбалансированный ротор на испытательный стенд — уже на 2800 об/мин появлялась вибрация, которую чувствовали руками на корпусе. Разобрали — оказалось, дисбаланс по торцам. После доработки на динамическом станке — всё чисто.

Ещё один нюанс — посадка подшипников. Нагревают ротор, запрессовывают. Казалось бы, рутина. Но если перегреть — меняется структура материала в месте посадки, твёрдость падает. Потом через 500 моточасов появляется люфт, биение, и насос, по сути, требует капремонта. Контролируем температуру индукционного нагревателя строго по графику для каждой марки стали.

Пластинчатые узлы: история про износ и инновации

В пластинчатых насосах, особенно в инновационных сериях вроде ABT, которые продвигает ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо), роль ротора критична. Он не просто вращается — в его пазах пластины должны выдвигаться и прижиматься к статору с идеальной кинематикой. Самая частая проблема — задиры в пазах. Сначала думали на загрязнение масла. Но в одном проекте с мотором серии M4D задиры появились при идеальной чистоте жидкости. Причина оказалась в микродеформации ротора от термических напряжений после закалки. Теперь для ответственных применений заказываем роторы с отпуском по особому режиму.

Говоря об их ассортименте — у Vicks как раз широкий спектр: от серий T6, T7 до VQ и V20. Для каждой серии геометрия ротора и пазов своя, под определённый диапазон давлений и вязкостей. Например, для серии SQP, рассчитанной на высокий момент на низких оборотах, пазы в роторе шире, а сами пластины толще. Это снижает удельное давление и риск заклинивания при старте в холодную погоду.

Нельзя не упомянуть и про ротор насоса в составе гидромотора. Тот же NHM или FMC. Тут другая история — помимо прочности, важна точность фазовых каналов для распределения потока. Перепутаешь угол наклона этих каналов при переточке — и мотор будет иметь провалы в моменте или перегреваться. Учились на своих ошибках.

Шестерённые и плунжерные решения: давление и пульсация

Переходя к шестерённым насосам внутреннего зацепления, как та же серия VG. Здесь ротор насоса — это ведущая шестерня. Казалось бы, проще некуда. Но именно здесь биение вала и соосность с ведомой шестернёй (ротором-статором) решают всё. Давление в 40 МПа — это серьёзно. Любое отклонение ведёт к локальному перегреву зубчатого зацепления и ускоренному износу. Контролируем биение не более 0.01 мм на длине посадочной части.

Для плунжерных насосов, например, высококлассных серий A4VSO, ротор — это блок цилиндров. Одна из самых сложных в изготовлении деталей. Наклонные расточки под плунжеры, каналы высокого давления. Основная головная боль — обеспечить одинаковую твёрдость и износостойкость во всех рабочих полостях. После шлифовки обязательна процедура гидропескоструйной обработки для снятия напряжений. Если пропустить — микротрещины гарантированы.

Кстати, о ремонте. Часто при восстановлении плунжерных насосов меняют плунжеры и уплотнения, а блок цилиндров (ротор) оставляют, если нет видимых задиров. Это риск. Микроовальность расточек, которая не видна глазом, после установки новых точных плунжеров приводит к утечкам. Проверяем обязательно индикатором с шагом в 30 градусов.

Практические наблюдения и стендовые испытания

На стенде самое интересное — поведение ротора в переходных режимах. Резкий сброс нагрузки, скачок давления. По датчикам вибрации и акустической эмиссии можно поймать момент, когда пластина в пазу теряет контакт или, наоборот, подклинивает. Для насосов серии V10 мы как-то снимали характеристики и заметили аномальный шум на определённой резонансной частоте. Оказалось, частота вращения совпала с собственной частотой изгибных колебаний вала ротора. Пришлось корректировать массу — сняли фаску в неответственном месте, сместили частоту.

Ещё один момент — работа на разных жидкостях. Ротор, спроектированный под минеральное масло, при работе на водно-гликолевой смеси может иметь другие температурные расширения. Зазоры, которые были в норме, уходят в минус. Особенно актуально для мобильной гидравлики, где один и тот же насос может применяться в разных климатических зонах. При подборе насосов от Vicks для проекта в Сибири отдельно уточняли этот момент для серии 25/26M.

И напоследок, про запасные части. Категорически не рекомендую ставить в оригинальный насос ротор от стороннего производителя, даже если размеры ?в паспорте? совпадают. Термообработка, шероховатость пазов, качество металла — всё это влияет на ресурс. Лучше брать оригинальные узлы или проверенные комплекты от самого производителя, того же Vicks, у которого в линейке как раз полный спектр — от шестерённых до плунжерных насосов. Экономия в 30% на роторе может обернуться остановкой линии и ремонтом в десять раз дороже. Проверено не раз.