Шестерённая (шестерёнчатая) гидромаши́на — один из видов объёмных гидравлических машин.

Так же как и другие виды объёмных роторных гидромашин принципиально может работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора. В том случае, если к валу гидромашины прикладывается вращательный момент, то машина работает в режиме насоса. Если на вход гидромашины подаётся под давлением рабочая жидкость, то с вала снимается вращающий момент, и машина работает в режиме гидромотора.

Виды конструкций

Шестерённые гидромашины выпускаются с внешним и внутренним зацеплением (одним из вариантов последней является героторная гидромашина со специальным трохоидальным зацеплением). Гидромашины с внутренним зацеплением более компактны, но из-за сложности изготовления применяются редко. Иногда для снижения шумности и неравномерности подачи применяют шестерни с косыми зубьями. В некоторых случаях для облегчения входа перекачиваемой среды (расплав полимера) входной патрубок имеет размеры (эквивалентный диаметр) соизмеримые с размером шестерён.

• Шестерённая гидромашина с внешним зацеплением

• Шестерённая гидромашина с внутренним зацеплением

• Героторная гидромашина

• В этом насосе с внутренним зацеплением жидкость перемещается слева направо

Принцип действия

Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания ничтожен. Смазка движущихся элементов насоса производится перекачиваемой жидкостью (масло, расплав полимера и др.), для поступления смазывающей жидкости к зонам трения конструкцией насоса предусматриваются специальные каналы в корпусных деталях насоса.

Рабочий объём

Рабочий объём шестерённой гидромашины с внешним зацеплением может быть определён по формуле:

${\displaystyle q_{0}=2\pi \cdot m^{2}\cdot b\cdot z,}$

где

${\displaystyle m}$ — модуль зубчатого зацепления;

${\displaystyle b}$ — ширина шестерни;

${\displaystyle z}$ — число зубьев шестерённой гидромашины, под которым понимается число зубьев на одной шестерне.

Запертые объёмы

Одной из технических проблем в шестерённых гидромашинах является проблема запертых объёмов, которые являются нежелательным явлением. Вследствие малой сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы гидромашины, если не предусмотреть меры борьбы с ними, может привести к возникновению большого момента сопротивления. Для борьбы с ними выполняют специальные канавки, по которым жидкость из запертых объёмов уходит либо в полость высокого давления, либо в полость низкого давления.

Область применения

Данный вид машин широко используется в системах объёмного гидропривода, в системах смазки и др. Например, гидропривод бульдозеров на базе тракторов Т-100, Т-130 и Т-180 имеет силовой шестерённый насос НШ-100.

Шестерённые насосы применяются для получения давлений до 30 МПа^[1] (при очень чистой жидкости и высокой современной точности изготовления).

Героторные насосы применяют для подачи цементной и бетонной смеси от бетономешалки до места заливки. Кроме того, героторные гидромашины используют в качестве центрального звена в некоторых дифференциалах с повышенным внутренним сопротивлением В ряде случаев требуется синхронная подача перекачиваемой (перекачиваемых) жидкости к разным точкам потребления — в этих случаях целесообразно применение многопоточных насосов с единым приводом. Преимущество состоит в том, что подачи могут быть только одновременными. Конструкция с применением многопоточных насосов получается компактнее, проще и легче.

Преимущества

• простота конструкции;
• высокая надёжность в сравнении, например, с аксиально-плунжерными гидромашинами;
• низкая стоимость;
• способность работать при высокой частоте вращения, поэтому их можно соединять непосредственно с валами тепловых или электрических двигателей;
• высокая надежность при работе например с расплавами полимеров.

Недостатки

• нерегулируемость рабочего объёма;
• неспособность работать при высоких давлениях, либо высокие требования к материалам и изготовлению деталей насоса;
• в сравнении с пластинчатыми гидромашинами — бо́льшая неравномерность подачи;
• высокое требование к качеству изготовления шестерен и пластин, образующих корпус;
• двукратное изменение направления движения жидкости в насосе, что снижает КПД.

Маркировка шестерённых гидромашин

Маркировка отечественных шестерённых насосов устанавливается в соответствии с «ГОСТ 19027-89 НАСОСЫ ШЕСТЕРЁННЫЕ. Основные параметры».

Основные технические характеристики

• Рабочий объём, см³
• Номинальная частота вращения, с‾¹
• Номинальная подача, л/мин
• Давление на выходе, номинальное и максимальное, МПа
• Коэффициент подачи, не менее, в долях
• Коэффициент полезного действия, не менее, в долях
• Номинальная мощность, кВт, не более
• Масса, кг