Шестеренный насос

Когда говорят 'шестеренный насос', многие сразу представляют себе простейшую схему — две шестерни, вал, корпус, и всё. Но в реальной работе, особенно под высоким давлением, эта кажущаяся простота обманчива. Основная ошибка — считать их пригодными только для низких контуров или систем смазки. Современные внутреннего зацепления, как те, что мы ставим на прессы, — это уже другой уровень. У меня на складе до сих пор лежит старый НШ-10, снятый с машины, — для сравнения. Разница — как между телегой и иномаркой.

От НШ к VG: эволюция давления и шума

Начну с классики — наружного зацепления. Типа НШ. Дешёвые, ремонтопригодные, но шумные. Имеют потолок по давлению, где-то 16-20 МПа для хороших образцов. Главная головная боль — радиальные силы, разгружающие канавки со временем изнашиваются, падает давление, начинается подтёк по валу. Много раз видел, как их 'оживляли' проточкой и установкой ремонтных втулок, но это уже не то. Для систем, где важна стабильность, а не цена, — не вариант.

А вот насосы внутреннего зацепления, например, серия VG, которую поставляет ООО 'Викс Интеллектуальное Оборудование (Нинбо)' — это уже серьёзная заявка. Заявленные 40 МПа и 4000 об/мин — цифры, которые заставляют присмотреться. На их сайте https://www.vickshyd.ru в разделе основных компонентов это указано чётко. Но в практике важно не паспортное давление, а как оно держится после 2000 моточасов при высокой температуре масла. У одного нашего клиента на гибочном станке как раз стоят такие VG. Первое, что отметили, — заметно тише. Ротор и внутренняя шестерня с серповидным разделителем — эта геометрия снижает пульсацию. Но и тут есть нюанс: критически важна чистота масла. Мелкая стружка, которая для НШ прошла бы без последствий, здесь быстро выведет из строя разделитель.

Поэтому переход на высоконапорные шестерёнки — это всегда комплексное решение. Меняешь насос — проверяй фильтры, возможно, нужно ставить охладитель мощнее. Один раз недосмотрели, фильтр забился, насос начал работать на повышенном шуме. Разобрали — задиры на внутренней поверхности корпуса. Хорошо, что вовремя остановились. Это к вопросу о 'простоте'.

Выбор между шестерёнкой, пластиной и плунжером

Часто стоит вопрос: когда выбирать именно шестеренный насос, а не пластинчатый или аксиально-плунжерный? Это не про цену, а про задачу. Пластинчатые, как те же ABT от Vicks, — они хороши для средних давлений, но с плавным регулированием потока. У них другой профиль шума, больше подходит для станочных гидросистем, где нужна точность хода. Шестерённый же — это простая, ударная работа. Цикл 'включил-выключил', постоянная скорость, высокий момент на низких оборотах.

Плунжерные насосы, A4VSO/A10VSO — это вершина по давлению и КПД, но и по сложности, и цене. Их ставить на конвейерную линию, которая просто поднимает-опускает груз, — экономически неоправданно. Шестеренный насос внутреннего зацепления здесь — золотая середина. Особенно в объёмном диапазоне 30-100 мл/об, который очень востребован в мобильной гидравлике и некоторых типах прессов.

Был у нас опыт на тестовом стенде: сравнивали VG на 50 мл/об и пластинчатый сопоставимой производительности. Задача — создавать постоянное давление в 25 МПа с периодическими пиковыми скачками до 32. Шестерённый держал пики стабильнее, без просадок, но при длительной работе на максимуме его корпус нагревался сильнее. Пластинчатый был ровнее по температуре, но при резком скачке давления срабатывал предохранительный клапан на долю секунды раньше. Вывод: для ударных нагрузок — шестерёнка, для длительной ровной работы с регулировкой — пластина.

Практические ловушки при монтаже и эксплуатации

Теперь о том, о чём в каталогах пишут мелким шрифтом. Монтаж. Кажется, что проще нет ничего: прикрутил, соединил валы, подключил линии. Но если насос высокооборотный (те же 4000 об/мин), то соосность вала привода — это святое. Не гибкая муфта, а именно точная установка. Вибрация на таких оборотах быстро убьёт уплотнения. Использовали лазерный центровщик — проблема ушла.

Ещё момент — запуск. Сухой всас — убийца. Насос должен быть заполнен маслом перед первым пуском. Даже если он стоит ниже уровня бака, в линии всаса может остаться воздушная пробка. Один раз пришлось разбирать новый VG после пяти минут грохота на холостом ходу — сработалась рабочая пара. Теперь всегда заливаем масло через технологическое отверстие, если такое есть, или отсоединяем всасывающую линию и проливаем её.

И по фильтрации. Рекомендуемая чистота масла для высоконапорных шестерённых насосов — не ниже класса 18/16/13 по ISO 4406. Ставим фильтр на всасе с клапаном перепуска, но главное — на сливе, под давлением. И обязательно датчик перепада давления на фильтре. Экономия на датчике привела к тому, что фильтр забился в самый неподходящий момент, насос начал кавитировать. Результат — дорогостоящий ремонт.

Ремонтопригодность и надёжность: мифы и реальность

Считается, что шестерённые насосы не ремонтируют, а меняют. Отчасти это верно для массовых дешёвых моделей. Но для таких аппаратов, как VG, часто есть смысл в капитальном ремонте. Компания Vicks, судя по ассортименту, делает ставку на продажу новых, но на рынке есть и ремкомплекты — уплотнения, подшипники, иногда даже готовые блоки шестерён в сборе.

Ключевой изнашиваемый узел — это торцевые распределительные пластины (если конструкция их предусматривает) и сам блок шестерён. Зазоры там микроскопические. При ремонте нужно не просто заменить детали, а проверить геометрию корпуса. Бывало, ставили новый блок в старый корпус с незначительной выработкой — и насос не набирал давление. Пришлось растачивать и ставить ремонтную втулку. Трудозатраты сравнялись со стоимостью нового насоса. Так что ремонт оправдан только для дорогих моделей или при отсутствии быстрой поставки нового агрегата.

Надёжность в итоге упирается в три фактора: качество изготовления (здесь у производителей вроде представленных на vickshyd.ru всё обычно на уровне), правильный подбор под задачу (не гнаться за запасом по давлению, если в нём нет нужды) и грамотное обслуживание. Последнее — самое слабое звено.

Куда движется технология: не только давление

Сейчас тренд — не только увеличивать давление и обороты. Смотрю на новые разработки — идёт работа над снижением шума и повышением общего КПД во всём диапазоне рабочих скоростей. Оптимизация геометрии зубьев, материалов для снижения трения в паре 'шестерня-корпус'. Некоторые производители экспериментируют с керамическими покрытиями.

Ещё одно направление — интеграция. Насос перестаёт быть отдельным узлом. В него встраивают датчики давления и температуры, делают умные фланцы с клапанами предохранения. Это удобно для монтажа, но сложнее для ремонта в полевых условиях. Для серии VG пока это, кажется, не актуально, это классическая, проверенная силовая гидравлика.

В мобильной технике, кстати, всё чаще требуют компактности при высокой мощности. Тут шестеренный насос внутреннего зацепления выигрывает у классического наружного — габариты меньше при том же рабочем объёме. Это важно для современных компактных экскаваторов и погрузчиков. Думаю, в этом сегменте у таких насосов ещё есть потенциал роста, особенно в связке с системами частотного регулирования привода электродвигателя.

В общем, тема неисчерпаемая. Каждый новый объект, каждый отказ или, наоборот, беспроблемная наработка в тысячи часов — добавляют в копилку понимания. Главное — не относиться к шестерённому насосу как к простой 'железке'. Это точный и требовательный аппарат, который отплатит надёжностью за правильное обращение.