Тандемный шестеренный насос

Когда говорят про тандемный шестеренный насос, многие сразу представляют просто две шестерёнки, поставленные друг за другом на один вал. В принципе, так и есть, но вся соль — в деталях, которые в каталогах часто не пишут. Основная идея — получить больший рабочий объём при тех же габаритах или, наоборот, компактнее разместить два независимых контура. Но вот что важно: это не всегда равно удвоенной производительности или надёжности. Иногда такая компоновка создаёт больше проблем, чем решает, особенно если не учесть нагрузку на общий вал и синхронность работы секций.

Конструктивные особенности и подводные камни

Взял как-то для одного станка тандемный шестеренный насос серии VG от ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо). Спецификации солидные: давление до 40 МПа, скорость до 4000 об/мин. На бумаге всё идеально — две секции внутреннего зацепления, компактно. Но при сборке столкнулся с тем, что вал, конечно, общий, но каждая секция имеет свой характер. Если одна секция нагружена больше, например, из-за разного сопротивления в гидролиниях, начинает возникать нежелательная радиальная нагрузка. Это не критично сразу, но для ресурса — вопрос.

На сайте vickshyd.ru в описании высоконапорных насосов серии VG акцент сделан на параметрах, но про особенности работы именно в тандемном исполнении — не так много. А ведь это ключевое. Приходилось самому дополнять схему разгрузочными клапанами на каждой секции отдельно, чтобы выровнять давление. Иначе одна секция могла работать почти вхолостую, а другая — на пределе, что вело к перегреву масла в одном контуре.

Ещё момент — подвод и отвод масла. Казалось бы, тривиально. Но когда две секции стоят вплотную, каналы получаются сложной формы. Если их неправильно рассчитать, возникают зоны с застоем масла, где оно быстро теряет свойства. В одном проекте пришлось переделывать корпус, потому что при длительной работе на средних оборотах вторая секция начинала шуметь — оказалось, из-за кавитации в подводящем канале.

Опыт интеграции с другими компонентами

Часто тандемный шестеренный насос ставится в систему, где нужны два независимых потока — например, для основного и вспомогательного привода. Здесь хорошо сочетается с теми же пластинчатыми насосами/моторами от Vicks, скажем, серии VQ. Но важно помнить: динамические характеристики у шестерёнки и пластинчатого насоса разные. Если просто соединить их гидролиниями без учёта инерции и жёсткости, могут быть рывки при старте.

Был случай на испытательном стенде: использовали тандем VG в паре с мотором серии NHM. Первая секция питала основной привод, вторая — систему смазки. И всё бы ничего, но при резком сбросе нагрузки на основном приводе вторая секция испытывала гидроудар из-за обратного потока. Пришлось ставить обратные клапаны с демпфированием. Это тот нюанс, который в теории кажется мелочью, а на практике приводит к поломке уплотнений.

Кстати, про компанию ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо): у них в ассортименте, кроме шестерёнок, есть и мировые инновационные ABT сервопластинчатые насосы. Иногда думаешь — а не лучше ли вместо тандема шестерённого поставить один такой сервопластинчатый насос с регулируемым потоком? Для некоторых задач — возможно. Но где нужна именно стабильная, жёсткая характеристика потока независимо от давления (пусть и с небольшими пульсациями), шестерёнка вне конкуренции. Особенно в тандеме, когда требуется два таких независимых жёстких потока.

Вопросы надёжности и ресурса

Ресурс — больная тема. Производители указывают цифры для идеальных условий. В тандеме же износ часто идёт неравномерно. По опыту, первой обычно выходит из строя передняя секция (та, что ближе к приводу), потому что она принимает на себя все осевые нагрузки от вала двигателя, даже если они минимальны. Задняя секция живёт дольше. Поэтому при обслуживании не стоит менять обе секции разом — можно сначала переднюю, а заднюю — по фактическому состоянию.

Материалы имеют значение. У Vicks в серии VG используются пары сталь-бронза, что хорошо для работы на высоких оборотах. Но в тандемном исполнении, где возможен переток масла между секциями при разной температуре, важно следить за чистотой масла. Мельчайшая абразивная частица, попавшая между шестернями одной секции, быстро окажется и во второй из-за общей системы смазки вала.

Один из неудачных опытов был связан как раз с фильтрацией. Поставили фильтр тонкой очистки на входе, но не учли его пропускную способность для двух секций сразу. Насос начал ?голодать? на высоких оборотах, появилась кавитация. Пришлось пересчитывать гидравлику входа и ставить два параллельных фильтра. Вывод: для тандемного шестеренного насоса система подвода масла должна быть рассчитана с запасом, как будто это два отдельных насоса, а не один.

Сравнение с другими типами насосов в тандеме

Иногда смотришь на линейку Vicks — там и плунжерные насосы высокого класса, серии A4VSO. Возникает вопрос: а не переплачиваем ли мы за сложность, используя тандем шестерёнок, когда можно взять аксиально-плунжерный насос с регулируемым рабочим объёмом? Для систем, где нужно плавное и точное регулирование скорости — да, плунжерник лучше. Но там, где важна простота, ремонтопригодность в полевых условиях и низкая чувствительность к загрязнениям, шестерённый тандем выигрывает.

Пластинчатые насосы, те же серии T6/T7, тоже часто используются в сдвоенном исполнении. У них меньше пульсации, работа тише. Но по максимальному давлению они, как правило, уступают шестерённым насосам внутреннего зацепления, как у VG. Поэтому выбор всегда компромиссный. Если в системе есть ударные нагрузки (например, в прессах), шестерёнка с её жёсткостью может быть предпочтительнее, несмотря на шум.

Вспоминается проект гидравлики мобильной техники. Там стоял тандем VG, где одна секция работала на подъём стрелы, а вторая — на поворот. И всё бы хорошо, но при одновременной работе двух функций падала скорость подъема. Оказалось, что при проектировании не учли суммарный поток при пиковых нагрузках. Пришлось переходить на насос с большим рабочим объёмом. Так что тандем — не панацея для увеличения потока, если приводной двигатель не может выдать нужную мощность на вал.

Практические советы по монтажу и наладке

Монтаж — это отдельная история. Самая частая ошибка — жёсткая соосная связь с двигателем. Вал насоса не любит радиальных нагрузок. Обязательно нужна упругая муфта, компенсирующая даже минимальное смещение. Иначе подшипники вала выйдут из строя очень быстро, и заклинит сначала одну секцию, а потом и вторую. Проверено на горьком опыте.

При первом пуске после замены или ремонта насоса нельзя сразу давать полное давление. Нужно ?прогнать? систему на низком давлении, чтобы масло заполнило все полости в обеих секциях. Особенно это критично для насосов внутреннего зацепления, где зазоры малы. Иначе — сухой пуск и мгновенный износ.

И последнее, о чём часто забывают: тепловой режим. Две секции в одном корпусе греются сильнее, чем по отдельности. Нужно смотреть не только на общую тепловую мощность, но и на то, чтобы точка перетока масла между секциями (если она есть) не превратилась в ?горячую точку?. Иногда помогает принудительный обдув корпуса или установка дополнительного ребристого радиатора именно в зоне между секциями. В общем, тандемный шестеренный насос — инструмент мощный, но требующий вдумчивого подхода, а не просто механической установки по каталогу.