шестеренный масляный насос

Когда говорят про шестеренный масляный насос, многие представляют себе что-то архаичное, простенькое — две шестеренки крутятся, масло гоняют. Но в реальности, особенно в высоконапорных системах, тут столько нюансов, что диву даешься. Я сам долгое время считал, что главное — подобрать по давлению и расходу, а остальное мелочи. Пока не столкнулся с ситуацией на одном из прессов, где насос серии VG от Викс (ООО Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо)) работал в паре с сервоприводом — вот там и началось самое интересное.

Внутреннее зацепление против внешнего: не только компактность

Взять, к примеру, те самые высоконапорные шестеренные насосы внутреннего зацепления, как у них в линейке. Многие думают, что их главный козырь — это просто меньшие габариты. Отчасти да, но для меня ключевым оказалось другое — более плавная подача и, как ни странно, шумность. На внешнем зацеплении на высоких оборотах под 4000 об/мин иногда такая песня начиналась, что вибрация по трубопроводам шла. А вот с внутренним, особенно в серии VG, которые они на своем сайте https://www.vickshyd.ru позиционируют на давление до 40 МПа, ситуация была заметно тише. Хотя, признаюсь, первые образцы, с которыми я работал лет десять назад, могли выдавать неприятный вой на предельных режимах — видимо, с геометрией зубьев и зазорами тогда не все было идеально.

Но и тут есть подводные камни. Та самая плавность потока, которая снижает пульсацию, требует ювелирной точности изготовления. Помню случай, когда при замене насоса на линии смесителей поставили аналог от другого производителя, тоже с внутренним зацеплением. По паспорту все сходилось: и рабочий объем, и давление. А система не выходила на стабильную вязкость продукта. Копались долго, пока не замерили пульсации подачи — они были в разы выше, хотя в спецификациях этого параметра не было. Пришлось возвращаться к проверенному варианту. Вот почему сейчас я всегда смотрю не только на цифры давления и объема, но и стараюсь выяснить реальные характеристики пульсаций — часто это знание приходит только с опытом или после общения с технологами, как из Викс.

И еще по поводу рабочего объема — от 3 до 320 мл/об. Казалось бы, бери любой. Но с малыми объемами, особенно в 3-5 мл/об, на высоких оборотах начинаются проблемы с кавитацией, если на всасе не идеальные условия. Приходится очень внимательно считать диаметры подводящих линий и подбирать масла с определенной вязкостью. Иногда проще поставить насос чуть большего объема и сбросить обороты, но это уже компромисс с габаритами и стоимостью привода.

Соседство с другими компонентами: система, а не просто насос

Шестеренный масляный насос редко работает в вакууме. Часто он питает систему, где стоят те же пластинчатые моторы или сервоприводы. И вот здесь начинается самое важное — согласование характеристик. У Викс в ассортименте, как видно из описания, целый спектр пластинчатых насосов и моторов — серии T6, T7, V, M3B и другие. И если, допустим, на выходе шестеренника стоит резкий скачок давления из-за работы какого-нибудь ABT сервопластинчатого насоса, то это ложится дополнительной нагрузкой на зубья.

Был у меня проект с гидростанцией, где шестеренный насос внутреннего зацепления VG28 питал несколько контуров с моторами серии NHM. Вроде все рассчитано, но при одновременном резком запуске двух моторов давление во всасывающей линии проседало так, что срабатывала аварийная сигнализация. Пришлось ставить дополнительный подпорный насос малой производительности, просто чтобы поддерживать стабильное давление на входе основного. Это типичная ситуация, когда смотришь на характеристики насоса изолированно, а он в системе ведет себя совершенно иначе.

Или другой аспект — совместимость с маслами. Производители, конечно, дают рекомендации. Но на практике, особенно при использовании биоразлагаемых жидкостей или масел с пакетами присадок под конкретные задачи (например, для прессов с высокой термонагрузкой), может меняться картина износа. Я видел шестеренные насосы, которые на минеральном масле отрабатывали без проблем тысячи часов, а на синтетике с повышенными моющими свойствами начинали показывать повышенный износ втулок уже через пятьсот. Это к вопросу о том, что выбор масла — это не просто 'залить что есть'.

Давление 40 МПа — это предел или рабочая точка?

Заявленные 40 МПа для серии VG — это серьезная цифра. Для многих это звучит как гарантия надежности. Но в моей практике я стараюсь не подводить систему к этому пределу в постоянном режиме. Лучше работать в районе 32-35 МПа, если это возможно. Почему? Потому что ресурс. При постоянной работе на пределе, даже с идеальной фильтрацией, усталостные явления в материале корпуса и валов наступают быстрее. Особенно это касается систем с частыми цикличными нагрузками, как в термопластавтоматах или кузнечно-прессовом оборудовании.

Кстати, о фильтрации. Для шестеренных масляных насосов, работающих на таких давлениях, чистота масла — это святое. Требование по тонкости фильтрации часто указывают, но мало кто обращает внимание на расположение фильтра. Если он стоит сразу после насоса на напорной линии — это одно. А если только в обратной линии, то все продукты износа от моторов и цилиндров сначала проходят через насос. Для насосов с внутренним зацеплением, где зазоры очень малы, это может быть критично. Я всегда настаиваю на установке фильтра тонкой очистки на линии всасывания, пусть даже это создает дополнительные потери и требует более тщательного расчета.

И еще один момент по давлению — его контроль. Манометр на выходе это стандарт. Но куда полезнее, на мой взгляд, датчик давления с выводом на контроллер и логику, которая может отслеживать не просто факт превышения, а скорость нарастания давления. Резкие скачки, которые могут быть вызваны, например, заклиниванием золотника в распределителе, для шестеренок губительнее, чем плавно растущая нагрузка. На одном из деревообрабатывающих станков как раз такая ситуация привела к сколу зуба — предохранительный клапан сработал, но с небольшой задержкой, и ударная волна сделала свое дело.

Опыт неудач: чему учат поломки

Расскажу про один случай, который многое мне прояснил. Ставили мы шестеренный насос на машину для литья под давлением. Система старая, модернизация. Поставили насос, соответствующий по параметрам. Через три месяца — повышенный шум, падение производительности. Разобрали — а там выработка на торцевых поверхностях шестерен и корпуса. Причина? Оказалось, в старой системе использовалось масло с противозадирными присадками, которые были несовместимы с материалом уплотнений и втулок нового насоса. Химическая несовместимость привела к разбуханию некоторых элементов, нарушению распределения нагрузок и локальному перегреву. Пришлось полностью промывать систему и менять масло на рекомендованное. С тех пор я всегда запрашиваю у поставщика, будь то Викс или другой, полную карту совместимости материалов насоса с распространенными типами гидравлических жидкостей.

Другая частая ошибка — монтаж. Кажется, что там сложного: прикрутил, подключил трубки. Но если есть перекосы на фланцах соединения с двигателем или если приводной вал насоса нагружен радиальной нагрузкой (например, от плохо отцентрованной муфты), то ресурс подшипникового узла сокращается в разы. Видел, как на мобильной технике из-за вибраций рамы и жесткой муфты вал насоса буквально 'играл', что привело к утечкам по валу уже через тысячу моточасов.

И последнее — обслуживание. Шестеренные насосы считаются необслуживаемыми, но это не значит, что их можно 'поставить и забыть'. Регулярный контроль температуры корпуса (просто рукой, если нет датчика), прослушивание на предмет изменения характера шума, проверка уровня и состояния масла в баке — это базовые вещи, которые часто игнорируются. А ведь повышение температуры на 10-15 градусов выше нормы может сигнализировать о начинающемся внутреннем трении из-за износа или засорения каналов.

Взгляд в сторону других технологий и место шестеренника

Сейчас много говорят про плунжерные насосы, те же серии A4VSO или A10VSO, которые у Викс тоже в портфеле. У них и КПД выше, и давление можно держать стабильнее в переменных режимах. Так зачем тогда шестеренные? Ответ, как всегда, в цене, надежности в определенных условиях и ремонтопригодности. Для систем, где не требуется точное регулирование расхода, где есть длительные периоды работы в одном режиме, где важна простота конструкции и устойчивость к некоторому загрязнению масла, шестеренный масляный насос остается отличным выбором.

Особенно это касается мобильной гидравлики, станков с ЧПУ вспомогательных контуров (например, контур смазки или гидропривод патрона), технологических линий, где работает множество агрегатов. Его проще отремонтировать в полевых условиях, часто даже без замены всего узла, а только шестерен или вала. Запчасти, как правило, более доступны.

В итоге, мое мнение такое: шестеренный насос — это не пережиток прошлого, а вполне современный и жизнеспособный компонент. Но его успешное применение требует понимания не только его паспортных данных, но и того, как он поведет себя в конкретной системе, с конкретным маслом, под конкретной нагрузкой. Слепое доверие к цифрам давления и расхода — путь к неожиданным остановкам. А изучение опыта конкретных производителей, которые, как ООО Викс Интеллектуальное Оборудование, предлагают целые гаммы решений, помогает избежать многих ошибок на этапе проектирования и подбора. Главное — не рассматривать насос как отдельную деталь, а всегда видеть его в контексте всей гидросистемы.