Гидродиодное регулирование подачи жидкости в прямозубом роторном насосе

Прямозубые роторные насосы являются современным и эффективным техническим решением для широкого спектра гидравлических систем. Эти устройства выгодно сочетают в себе простоту конструктивного исполнения с высокими эксплуатационными характеристиками, что позволяет их использовать в различных отраслях промышленности. Предложено новое техническое решение, направленное на регулирование подачи прямозубого роторного насоса с применением в качестве распределительных органов — вихревых гидродиодов. Разработанная конструктивная схема вихревого гидродиода, позволяет регулировать как диодность, так и расходные характеристики насоса. Выполнен комплексный расчет течения рабочей жидкости в проточной части регулируемого вихревого гидродиода при различных режимах регулирования. Получена зависимость диодности по расходу от высоты вихревой камеры. Проведен анализ гидродинамических процессов при изменении высоты вихревой камеры в двух крайних положениях. Основным достоинством предложенной конструкции является возможность плавной настройки потока рабочей жидкости. Область плавного регулирования достигает 20 % максимального расхода рабочей жидкости, что расширяет диапазон практического применения устройства в различных гидравлических системах.
EDN: KHMAIL, https://elibrary/khmail

Литература

[1] Yazar M. Comparative efficiency and performance analysis of spur gear and non-circular (square) gear hydraulic pumps. Flow Meas. Instrum., 2025, vol. 102, art. 102817, doi: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2025.102817

[2] Załuski P. Influence of fluid compressibility and movements of the swash plate Axis of rotation on the volumetric efficiency of axial piston pumps. Energies, 2022, vol. 15, no. 1, art. 298, doi: https://doi.org/10.3390/en15010298

[3] Шейпак А.А. История создания насосов и механика жидкости (посвящается столетию кафедры Э10 МГТУ имени Н.Э. Баумана). Наука и образование МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 5. EDN: UBXQYZ

[4] Габдулов И.Н. Анализ радиально-поршневого и аксиально-поршневого насосов объемного действия. Вопросы науки и образования, 2019, № 25, c. 4–6.

[5] Ахмедова Н.Р., Левичева О.И., Наумов В.А. Оценка рабочих характеристик установок для подачи высоковязких пищевых масс с помощью кулачковых насосов российского производства. Известия КГТУ, 2024, № 72, с. 41–56.

[6] Григорьев А.В., Щерба В.Е., Калашников Б.А. и др. Экспериментальные исследования прямозубого роторного насоса. Омский научный вестник, 2012, № 2, с. 152–156.

[7] Grigor’ev A.V., Shcherba V.E., Bolshtyanskii A.P. Mathematical modeling of the working processes in a bicylindrical spur gear pump. Chem. Petrol. Eng., 2015, vol. 51, no. 1–2, pp. 113–121, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-015-0009-0

[8] Кайгородов С.Ю. Экспериментальное подтверждение возможности применения гидравлического диода в линии нагнетания прямозубого роторного насоса. Вестник машиностроения, 2020, № 4, с. 56–58, doi: https://doi.org/10.36652/0042-4633-2020-4-56-58

[9] Цветков И.В., Кайгородов С.Ю., Павлюченко Е.А. и др. Разработка и исследование вихревого гидродиода повышенной диодности для специальной техники военного назначения. Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму, 2021, № 5–6, с. 131–142.

[10] Shcherba V.E., Kaigorodov S., Dorofeev E. et al. Development and research of diaphragm hydrolic diode for positive displacement pumps. Mech. Based Des. Struc., 2025, vol. 53, no. 1, pp. 702–721, doi: https://doi.org/10.1080/15397734.2024.2374452

[11] Спиридонов Е.К., Хабарова Д.Ф. Расчетная модель и характеристики бесклапанного поршневого насоса одностороннего действия. Вестник ЮУрГУ. Сер. Машиностроение, 2014, № 4, с. 13–22.

[12] Pavlyuchenko Е.А., Grigoriev A.V., Kaigorodov S.Yu. et al. Aspects of the numerical simulation of high-diode vortex hydrodiodes. Chem. Petrol. Eng., 2023, vol. 59, no. 4, pp. 340–346, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-023-01247-9

[13] Pandare A., Ranade V.V. Flow in vortex diodes. Chem. Eng. Res. Des., 2015, vol. 102, pp. 274–285, doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2015.05.028

[14] Коптев А.В. Как разрешить 3D уравнения Навье-Стокса. Известия РГПУ им. А.И. Герцена, 2015, № 173, с. 7–15.

[15] Chen S., Li X. Finite volume element methods for a multi-dimensional fracture model. J. Comput. Appl. Math., 2022, vol. 406, art. 114028, doi: https://doi.org/10.1016/j.cam.2021.114028

[16] Yin J., Jiao L., Wang L. Large eddy simulation of unsteady flow in vortex diode. Nucl. Eng. Des., 2010, vol. 240, no. 5, pp. 970–974, doi: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2010.01.010

[17] Сокирко К.Н., Павлюченко Е.А., Лысенко Е.А. Повышение эффективности автомобильного транспорта за счет использования гидродиодов в гидравлических системах с учетом кавитационных явлений. Вестник СибАДИ, 2024, т. 21, № 4, с. 562–579, doi: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2024-21-4-562-579

[18] Сокирко К.Н., Павлюченко Е.А., Цветков И.В. Анализ влияния основных геометрических параметров вихревого гидродиода на его параметры. Совершенствование систем эксплуатации и восстановления вооружения и военной техники. Роль качества подготовки военных специалистов технического обеспечения. Мат. XII Всерос. науч.-практ. конф. Омск, ОАБИИ, 2024, с. 277–284.

[19] Kulkarni A.A., Ranade V.V., Rajeev R. et al. CFD simulation of flow in vortex diodes. AIChE J., 2008, vol. 54, no. 5, pp. 1139–1152, doi: https://doi.org/10.1002/aic.11439