Pompa cu roți dințate este cea mai răspândită pompă hidraulică: o găsești pe tractoare, utilaje de construcții, prese, mașini-unelte și în sistemele de ungere. Este simplă, compactă și ieftină, dar funcționează bine doar dacă roțile ei sunt executate precis. Ghidul explică cum funcționează pompa cu roți dințate, cum se calculează debitul și ce cer roțile ei.
Cum funcționează o pompă cu roți dințate
O pompă cu roți dințate exterioare are două roți dințate identice, care angrenează într-o carcasă cu jocuri foarte mici. Una dintre roți e antrenată de motor, cealaltă se rotește angrenată cu ea.
- Aspirația: în zona în care dinții ies din angrenare, volumul dintre ei crește și se creează depresiune, așa că lichidul intră în pompă.
- Transportul: lichidul rămâne închis în golurile dintre dinți și peretele carcasei și este dus pe la exteriorul roților, de la aspirație spre refulare.
- Refularea: în zona în care dinții intră din nou în angrenare, volumul scade și lichidul este împins afară, sub presiune.
Lichidul nu trece printre roți, pe la mijloc: dinții angrenați formează o barieră între aspirație și refulare. De aceea etanșarea dintre vârfurile dinților și carcasă, și dintre fețele roților și plăcile laterale, decide cât de bine ține pompa presiunea.
Tipuri de pompe cu roți dințate
| Tip | Construcție | Ce o deosebește | Unde se folosește |
|---|---|---|---|
| Cu angrenare exterioară | două roți cilindrice egale, în carcasă în formă de opt | simplă, robustă, ieftină; zgomot moderat | tractoare, utilaje mobile, prese, centrale hidraulice |
| Cu angrenare interioară și semilună | pinion exterior care angrenează în interiorul unei coroane, cu un separator în formă de semilună | mers liniștit, pulsații mici, presiuni mari | mașini-unelte, mașini de injecție, hidraulică staționară |
| Gerotor | rotor interior cu un dinte mai puțin decât rotorul exterior | compactă, fără separator | ungere la motoare și cutii de viteze, motoare hidraulice |
Cum se calculează debitul
Volumul pompat la o rotație (cilindreea) al unei pompe cu roți dințate exterioare se aproximează cu formula V ≈ 2 · π · m² · z · b, unde m este modulul, z numărul de dinți al unei roți și b lățimea roților. Debitul real este Q = V · n · ηv, cu n turația și ηv randamentul volumetric.
Exemplu: roți cu modul 2 mm, 12 dinți și lățime 20 mm dau o cilindree de circa 6 cm³/rot. La 1.500 rot/min și un randament volumetric de 90%, debitul este de circa 8 l/min. Modulul și lățimea roților se pot verifica rapid cu calculatorul de roți dințate.
Pompele cu roți dințate exterioare lucrează de regulă până la 250–300 bar, cu randamente volumetrice de 85–95% când sunt noi. Pe măsură ce jocurile cresc prin uzură, randamentul scade și pompa încălzește uleiul.
Ce cer roțile unei pompe cu roți dințate
- Puțini dinți și profil corijat: roțile de pompă au de regulă între 9 și 14 dinți, pentru o cilindree mare la un gabarit mic. Sub limita de subtăiere, dinții se fac cu deplasare pozitivă de profil, ca să rămână rezistenți.
- Diametru exterior precis: jocul dintre vârfurile dinților și carcasă e de ordinul sutimilor de milimetru. Diametrul exterior se rectifică.
- Flancuri precise: abaterile de profil cresc pulsațiile, zgomotul și scurgerile. Roțile de pompă se danturează cu freză melc și se rectifică, de regulă în clasele 5–7 ISO 1328.
- Fețe plane și paralele: etanșarea laterală se face pe fețele roților, deci planeitatea și lățimea au toleranțe strânse.
- Material dur: oțel de cementare, ca 16MnCr5, cementat și călit la 58–62 HRC, pentru rezistență la uzură; detalii în ghidul ce oțel alegi pentru roți dințate.
Defecte frecvente și cauze
- Uzura carcasei și a roților, din ulei contaminat: debitul scade, pompa se încălzește.
- Cavitația, la aspirație sugrumată sau ulei prea vâscos la rece: zgomot metalic și ciupituri pe flancuri.
- Ruperea dinților, la suprapresiune sau corpuri străine.
- Uzura plăcilor laterale și a bucșelor, care mărește scurgerile interne.
Când pompa nu mai ține presiunea, se înlocuiește setul de roți și, după caz, plăcile laterale sau carcasa. Pentru pompele vechi de pe utilajele agricole, roțile de schimb se fac după mostră, pe o mașină de danturat.
Roți de pompă făcute local
Roțile pentru pompe sunt una dintre piesele pe care le produce atelierul Miatec din Pechea, județul Galați, pe o mașină de danturat CNC cu Siemens Sinumerik 828D, cumpărată cu finanțare AFIR. Mașina lucrează de la 3 dinți în sus, cu module între 0,1 și 3, potrivite pentru majoritatea pompelor de pe utilajele agricole. Povestea completă este în studiul de caz.
Întrebări frecvente
Cum funcționează o pompă hidraulică cu roți dințate?
Două roți angrenate se rotesc într-o carcasă strânsă. Lichidul intră unde dinții ies din angrenare, este purtat pe la exteriorul roților în golurile dintre dinți și este împins afară unde dinții intră din nou în angrenare.
Ce presiune poate da o pompă cu roți dințate?
Pompele cu roți dințate exterioare lucrează de regulă până la 250–300 bar. Pompele cu angrenare interioară ajung la presiuni mai mari și au pulsații mai mici.
Cum calculez debitul unei pompe cu roți dințate?
Cilindreea se aproximează cu V ≈ 2 · π · m² · z · b. Debitul este cilindreea înmulțită cu turația și cu randamentul volumetric.
De ce scade presiunea unei pompe cu roți dințate?
Cel mai des din uzura roților, a carcasei sau a plăcilor laterale, care mărește jocurile și scurgerile interne. Uleiul contaminat și cavitația grăbesc uzura.
Se pot face roți de schimb pentru o pompă veche?
Da. Pe o mașină de danturat se fac roți după mostră: se măsoară numărul de dinți, diametrul exterior, lățimea și axul, se stabilește modulul, iar roțile se danturează, se tratează termic și se rectifică.
