В чем разница между поршневым насосом и шестеренным насосом?

Введение

Ваша гидравлическая машина слабая или слишком горячая? Возможно, виноват насос. Двумя распространенными типами являются поршневые насосы и шестеренчатые насосы . Они выглядят похоже, но работают совершенно по-разному. В этом руководстве вы узнаете, как работает каждый насос, где шестеренный насос подходит лучше всего и какой из них сэкономит ваши деньги в долгосрочной перспективе. Давайте погрузимся.

Как работают поршневые и шестеренные насосы?

Что такое гидравлический шестеренный насос и как он работает?

Вы, вероятно, раньше видели шестеренный насос , даже не подозревая об этом. Это одна из самых простых конструкций в гидравлике. Внутри корпуса две шестерни сцепляются друг с другом — думайте о них как о шестеренках в часах. Когда они вращаются, жидкость попадает между зубьями шестерни и корпусом насоса. Затем он переносится прямо от входа к выходу. Довольно аккуратно, правда?

Вот что делает шестеренчатый насос :

• Только фиксированный рабочий объем – при каждом полном обороте перемещается одинаковое количество масла. Никаких сюрпризов, никаких корректировок. Это делает поток предсказуемым.

• Общие подтипы, которые вы найдете — гидравлический шестеренный насос (для основных систем), пилотный шестеренный насос (для цепей управления) и насос зарядки трансмиссии (обеспечивает питание гидростатических приводов).

• Чем он хорош : простая конструкция, пуленепробиваемая надежность и очень простая замена в случае износа. Вам не нужна докторская степень, чтобы поменять его.

Давайте посмотрим на быстрый пример. Предположим, ваш шестеренный насос работает со скоростью 1800 об/мин и рабочим объемом 10 куб.см/об. Это дает вам примерно 18 литров в минуту, за вычетом небольшой внутренней утечки. Никакой электроники, никаких сложных клапанов – только шестерни делают свою работу.

Что такое гидравлический поршневой насос и как он работает?

Теперь переверните сценарий. Поршневой насос работает совершенно по-другому. Вместо шестерен здесь используется ряд маленьких поршней внутри вращающегося блока цилиндров. Представьте себе камеру револьвера, но в каждом цилиндре есть поршень, который движется внутрь и наружу. Когда блок вращается, наклонная пластина (называемая автоматом перекоса) толкает каждый поршень внутрь, а затем позволяет ему отпрыгнуть назад. Это насосное действие перемещает жидкость.

Вот основные факты, которые вам нужно знать:

• Может иметь фиксированное или переменное смещение . Модели с регулируемым наклоном позволяют менять угол наклона тарелки на лету. Больше угла = больше потока. Меньше угол = меньше поток. Это экономит топливо и снижает нагрев.

• Гораздо меньшие внутренние зазоры – поршни помещаются внутри цилиндров практически без зазора. Он точен, но ненавидит грязное масло.

• Более сложные детали . Вы получаете тарелки клапанов, колодки поршня, автомат перекоса и множество уплотнений. Больше деталей означает больше потенциальных точек отказа, а также гораздо лучшую производительность под давлением.

Зачем кто-то использует поршневые насосы, если они более сложны? Все просто: давление и эффективность. Поршневой насос легко выдерживает давление 350 бар и выше. Он остается эффективным даже при постоянном изменении нагрузки. Ничто другое не может сравниться с тяжелыми экскаваторами, прессами или гидростатическими приводами.

Вот краткое сравнение двух типов насосов:

Так какой из них выбрать? Это зависит от работы вашей машины. Если вы используете стабильные контуры с умеренным давлением, шестеренный насос . вам подойдет Если вам нужна невероятная мощность, переменный расход и высокая эффективность при больших нагрузках, выбирайте поршневой насос. Многие современные машины фактически используют оба варианта: поршневой насос для основных орудий и небольшой шестеренный насос для пилотного управления или функций зарядки. Это дает вам лучшее из обоих миров.

Ключевые различия в производительности между поршневым насосом и шестеренным насосом

Допустимое давление – какой насос выдерживает более высокое давление?

Давление — это то, где эти двое действительно разделяются. Шестеренчатый насос обычно развивает максимальное давление около 250–300 бар (3600–4350 фунтов на квадратный дюйм). Если превысить это значение, внутренняя утечка быстро возрастет. Вы теряете поток, теряете мощность и накапливается тепло. Не хорошо. С другой стороны, поршневой насос запускается там, где останавливаются шестеренные насосы. Большинство из них легко выдерживают давление 350 бар. Модели для тяжелых условий эксплуатации выдерживают давление более 700 бар (10 000 фунтов на квадратный дюйм). Некоторые даже превышают 14 500 фунтов на квадратный дюйм.

Почему это важно для вас? Простой. Если ваша машина постоянно работает под высоким давлением (например, копают экскаваторы, штампуют прессы, поднимают подъемники), вам нужен поршневой насос. Это не является обязательным. Для работ с умеренным давлением, таких как контуры рулевого управления, пилотные органы управления или вентиляторы охлаждения, шестеренный насос подойдет. Это также дешевле. Давайте разберемся:

Мы видим это каждый день в полевых условиях. Шестеренчатый насос в рулевом контуре небольшого погрузчика служит годами. Поместите тот же насос в цепь основного агрегата, и он будет работать с трудом. Он не выйдет из строя сразу, но вы заметите более медленное время цикла и более горячее масло. Поэтому сопоставляйте номинальное давление с вашей реальной нагрузкой, а не с номером мечты в спецификации.

Эффективность и тепловыделение – чего ожидать под нагрузкой

Вот правда, о которой никто не любит говорить. Эффективность падает, когда становится жарко. Шестеренчатый насос при номинальном давлении обеспечивает объемный КПД около 90–93%. Это прилично. Но если довести его до предела, эффективность резко упадет. Куда уходит потерянная энергия? Нагревать. Избыточный поток уходит через клапаны, температура масла повышается, и страдает вся ваша система.

Поршневые насосы справляются с этой задачей гораздо лучше. Они сохраняют эффективность 95% или выше в гораздо более широком диапазоне давлений. Более того, поршневые насосы с переменным рабочим объемом автоматически уменьшают расход, когда он вам не нужен. Меньше отходов масла означает меньше тепла и меньше расход топлива. Разницу чувствуешь в кабине – более плавная работа, более прохладный ход, никакой внезапной «мягкости» после обеда.

Реальный пример, который вам может быть полезен:

• Система шестеренного насоса — Холодное утро, машина работает быстро. После двух часов тяжелой работы стрела движется медленнее. Ведро скручивается слабее. Это потеря эффективности, превращающаяся в тепло.

• Поршневая насосная система – та же работа, те же часы. Производительность остается стабильной. Температура масла держится стабильно. Вы продолжаете работать вместо того, чтобы ждать, пока все остынет.

Мы не говорим, что шестеренные насосы плохи. Они отлично подходят для устойчивых умеренных нагрузок. Но если ваш рабочий цикл включает длительные периоды работы под высоким давлением, поршневой насос окупается за счет экономии топлива и сокращения времени простоя.

Чувствительность к загрязнению и требования к техническому обслуживанию

Давайте поговорим о грязи – потому что она убивает насосы. Шестеренчатый насос более щаден. Внутренние зазоры у него более свободные. Мелкие частицы могут пройти сквозь него, не разрушая насос мгновенно. Вам все равно нужно чистое масло, но шестеренный насос не умрет от одной пропущенной замены фильтра. Ремонт в полевых условиях также упрощается. Замените шестерни, поменяйте уплотнения, и все снова в порядке. Запчасти тоже стоят дешевле.

Поршневой насос? Все наоборот. Жесткие допуски повсюду – поршни к цилиндрам, тарелки клапанов к блокам цилиндров. Одна пылинка может поцарапать поршень или заклинить клапан. Неудача приходит быстро и дорого. Возможно, вам потребуется полный ремонт или замена. Чистота масла становится критически важной. Вам потребуются более тонкие фильтры и регулярный отбор проб масла.

Краткий контрольный список технического обслуживания для обоих типов насосов:

• Для шестеренного насоса – своевременно меняйте масло и фильтры. Следите за ненормальным шумом (визг часто означает кавитацию или износ). Проверьте впускные фильтры – ограниченное всасывание быстро приводит к выходу из строя шестеренных насосов.

• Для поршневого насоса – соблюдайте более строгие стандарты чистоты (ISO 18/15/13 или выше). Регулярно проверяйте масло. Чаще меняйте фильтры. Никогда не смешивайте разные типы масел. Осмотрите сливные фильтры картера на наличие металлического мусора – это ваше раннее предупреждение.

Мы рекомендуем использовать шестеренный насос , если у вас тяжелые условия работы и ограничен доступ для обслуживания. Он лучше переносит реальные условия. Но если вы используете дорогостоящее оборудование и можете соблюдать строгие правила гигиены масла, поршневой насос обеспечит вам долгий срок службы и максимальную производительность.

Шум, вибрация и плавность работы

Вы когда-нибудь стояли рядом с громко работающим гидравлическим насосом и чувствовали стук зубов? Обычно это шестеренный насос . Его зацепляющиеся шестерни создают шум, особенно на высоких скоростях или при износе. Старые шестеренные насосы могут гудеть, дребезжать или вибрировать. Новые конструкции, например, с косозубыми шестернями, работают намного тише. Но шум по-прежнему является фактором, который вы заметите.

Поршневые насосы обычно работают более плавно и тихо. Их возвратно-поступательное движение естественно сбалансировано. Вы не получите ту же самую ракетку с зацеплением шестерен. Модели с переменным рабочим объемом могут вызывать некоторую пульсацию давления, но обычно она незначительная. Для оборудования, установленного в кабине, или на объектах, чувствительных к шуму (например, вблизи больниц или жилых районов), поршневые насосы кажутся более совершенными.

Мы видели, как клиенты перешли с изношенного шестеренного насоса на новый и снизили шум в кабине вдвое. Но если вам нужна максимально тихая работа, вам подойдет поршневой насос. Тем не менее, не переусердствуйте с машинами под открытым небом. Качественный шестеренный насос от надежного поставщика, разработанный с низким уровнем шума, отлично подходит для большинства работ. Просто подберите насос в соответствии с вашими реальными потребностями в комфорте.

Где следует использовать шестеренный насос вместо поршневого?

Типичные области применения гидравлического шестеренного насоса

Давайте будем честными – не каждой машине нужен двигатель Формулы-1. Иногда вам просто нужен надежный и доступный насос, который запускается каждый день и не жалуется. Это твой шестеренчатый насос . Вот где оно действительно принадлежит:

• Цепи пилотного управления . Они управляют джойстиками и пилотными клапанами. Им нужен низкий расход и постоянное давление, а не сумасшедшая мощность. Шестеренчатый насос подошёл идеально.

• Насосы подпитки трансмиссии . Гидростатические трансмиссии нуждаются в постоянной доливке масла. Небольшой шестеренчатый насос выполняет эту работу тихо и дешево.

• Рулевое управление и приводы вентиляторов . Подумайте о вилочных погрузчиках или погрузчиках. Поверните колесо, насос откликается. Никакой драмы. Никакой электроники.

• Вспомогательные функции – Подъемные ворота, малые цилиндры, приводы конвейеров. Прерывистое использование, умеренная нагрузка. Идеально подходит для шестеренного насоса.

• Перекачка промышленных жидкостей – смазка под низким давлением, перекачка топлива, даже жидкостей высокой вязкости, таких как клей или тяжелое масло. Шестеренчатые насосы перекачивают густые жидкости без удушья.

Так когда же выбирать шестеренный насос? Мы выбираем его, когда давление остается ниже 250 бар и расход можно зафиксировать. Вам нужна долговечность, низкая стоимость и простота замены. Это лучшее место для шестеренного насоса.

Типичные области применения гидравлического поршневого насоса

Теперь переключите передачи. Некоторые рабочие места требуют чистой мощности, переменного расхода и эффективности в сложных условиях. Вы знаете, о чем мы говорим. Вот где поршневой насос — единственный реальный ответ:

• Основные схемы навесного оборудования – экскаваторы копают, фронтальные погрузчики заполняют ковши, бульдозеры толкают. Постоянное высокое давление (350 бар+). Шестеренчатый насос быстро перегревается.

• Тяжелые промышленные машины – прессы для штамповки автомобильных панелей, машины для литья под давлением, стреляющие пластиком, сталелитейные заводы, прокатывающие горячие слябы. Длинные циклы, высокая нагрузка. Здесь выживают только поршневые насосы.

• Гидростатические приводы – Зерноуборочные комбайны, мини-погрузчики, гусеничные транспортеры. Вам необходимо плавное регулирование скорости от нуля до полной. Поршневые насосы переменной производительности обеспечивают это.

• Системы определения нагрузки : насос «чувствует», какой расход необходим для каждой функции, и обеспечивает именно его. Никакого перерасхода масла, меньше нагрева, лучшая экономия топлива. Шестеренчатый насос этого сделать не может.

Когда мы выбираем поршневой насос? Три ситуации: давление выше 300 бар, быстрая циклическая работа или необходимость изменения расхода. Да, это стоит дороже. Но это экономит топливо, снижает температуру и обеспечивает бесперебойную работу производства.

Факторы, которые следует учитывать перед покупкой: шестеренчатый или поршневой насос?

Сравнение затрат: первоначальная цена и долгосрочные эксплуатационные расходы

Деньги говорят, верно? Сегодня мы все хотим тратить меньше. Но иногда экономия заранее обойдется вам дороже завтра. Давайте разберем это для обоих типов насосов.

• Шестеренчатый насос – более низкая цена. Запчасти стоят дешевле. Работа проще: любой, у кого есть базовые инструменты, может поменять их. Но вот в чем загвоздка. Если вы запустите его на пределе давления, эффективность упадет. Эта потерянная энергия превращается в тепло. Нагрев означает потерю топлива и сокращение срока службы масла. Со временем эти затраты складываются.

• Поршневой насос . Да, он стоит дороже. Ремонт тоже не из дешевых. Однако при интенсивном использовании это окупается сторицей. Одна только экономия топлива может покрыть разницу в цене в течение года. Кроме того, меньшее количество отказов, связанных с перегревом, означает меньшее время простоя.

Вот наше практическое правило. Ваша машина работает более 2000 часов в год при высокой нагрузке? Если да, купите поршневой насос. Это разумная долгосрочная инвестиция. При легкой работе или прерывистой работе шестеренный насос сэкономит ваши деньги там, где это важно – прямо сейчас.

Установка и совместимость – что проверить перед заказом

Нет ничего хуже, чем ждать, пока насос не подойдет. Избавьте себя от головной боли. Проверьте эти шесть вещей, прежде чем нажать «купить». Мы видели, как слишком много людей пропускали этот шаг и сожалели об этом.

• Тип монтажного фланца и вала – двухболтовой SAE? Четырехболтовый? ИСО? Если ошибетесь, то насос не закрутится. Измерьте дважды.

• Размеры и ориентация портов . Расположение входных и выходных отверстий имеет значение. Шланги не перегибаются вокруг неправильных портов. Проверьте расположение портов вашего старого насоса.

• Направление вращения – Встаньте на конец вала. Он вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки? Шестеренчатый насос , работающий назад, перемещает масло, но не в нужное место. Это заморит вашу систему голодом.

• Объем (см3/об) – определяет расход при ваших рабочих оборотах. Слишком маленький? Медленные циклы. Слишком большой? Перегретое масло из-за перепуска избыточного потока.

• Максимальное номинальное постоянное давление – должно превышать настройку предохранительного клапана вашей системы. В противном случае выход насоса из строя наступит быстро.

• Для тандемных насосов – подтвердите размеры секций и заказ. Начальная стадия первая? Вторичный? Поменяй их местами и ничего не получится.

Ключевое замечание, которым мы всегда делимся: большинство поломок шестеренных насосов не связаны с износом. Они вызваны неправильным вращением или неправильным расположением портов. Перепроверьте. Затем проверьте еще раз.

Переменное смещение или фиксированное смещение – нужно ли это вашей системе?

Вот вопрос, который мы слышим постоянно: «Действительно ли мне нужно переменное смещение?» Давайте упростим задачу.

• Фиксированный рабочий объем . Это относится к большинству моделей шестеренных насосов и некоторым поршневым насосам. Расход остается привязанным к оборотам двигателя. Двигатель раскручивается быстрее, расход больше. Медленнее, меньше поток. Чтобы управлять приводом (например, медленно движущимся цилиндром), необходимо использовать клапан для перепуска лишнего масла. Это ушедшее масло превращается в тепло – иногда в большое количество тепла. Нормально для постоянной работы. Не подходит для флюгирования или частичных загрузок.

• Переменный рабочий объем – это предусмотрено большинством поршневых насосов. Насос автоматически изменяет свою производительность в соответствии с потребностями системы. Никакого напрасного потока. Меньше тепла. Лучшая экономия топлива. Кроме того, управление становится более плавным — как при вождении автомобиля с плавным ускорением вместо выключателя.

Задайте себе эти три вопроса:

1. Ваша машина проводит много времени в режиме частичной загрузки или в режиме флюгирования? (Подумайте о том, как экскаватор медленно закрывает канаву.)

2. Вас волнует экономия топлива и снижение температуры масла?

3. Разработана ли ваша система для измерения нагрузки или компенсации давления?

Если вы ответили утвердительно на любой из этих вопросов, то поршневой насос переменной производительности — ваш друг. Если ваша работа связана с постоянной скоростью и постоянной нагрузкой (например, конвейер, работающий весь день), то шестеренный насос с фиксированным рабочим объемом вполне подойдет. В этом нет ничего постыдного. Это правильный инструмент для правильной работы.

Заключение

Выбор между поршневым и шестеренчатым насосом зависит от потребностей вашей машины в давлении, рабочего цикла и бюджета. Шестеренчатый насос обеспечивает простоту и меньшие первоначальные затраты для работ с умеренным давлением. Поршневой насос обеспечивает более высокую эффективность и переменный расход для интенсивной непрерывной работы. Blince предлагает надежные гидравлические шестеренные насосы, созданные для реальных условий. Их продукция поможет вам сократить время простоя и обеспечить бесперебойную работу оборудования.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем основная разница между поршневым насосом и шестеренным насосом?

A: В поршневом насосе используются поршни, совершающие возвратно-поступательное движение, обеспечивающие высокое давление и переменный расход. Шестеренчатый насос использует зацепляющиеся шестерни для фиксированного потока при умеренном давлении.

Вопрос: Когда мне следует выбирать шестеренный насос вместо поршневого?

Ответ: Выбирайте шестеренный насос для стабильных работ с низким и средним давлением, таких как рулевое управление, пилотные контуры или вспомогательные функции, где стоимость и простота имеют значение.

Вопрос: Может ли шестеренный насос выдерживать высокое давление, как поршневой насос?

О: Нет. Шестеренчатый насос обычно достигает максимального давления 250–300 бар, а поршневой насос — 350 бар и более для тяжелых условий эксплуатации.

Вопрос: Какой насос более эффективен при постоянной большой нагрузке?

Ответ: Поршневой насос более эффективен при высокой нагрузке, поскольку он поддерживает объемный КПД выше 95 % и снижает выделение тепла.

Вопрос: Предлагает ли Blince шестеренные насосы для замены или для новой установки?

А: Да. Blince поставляет надежные шестеренные насосы с простой установкой, низким уровнем шума и высоким объемным КПД для различных гидравлических систем.