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齿轮泵演示稿.ppt

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第二章 回转泵 回转泵属于容积式 具有容积式泵的共性和特点。与往复泵相比,具有下列优点: 1.转速范围大;2.结构紧凑;3.易损件少,无须设吸排阀;4.供液较为均匀 §2-1 齿 轮 泵 齿 轮 泵 的 类 型 1.外齿轮泵(正齿轮泵、斜齿轮泵、人字形齿轮泵) 2.内齿轮泵(渐开线形、摆线形—转子泵) 齿轮泵在船上应用场合 可作为液压泵、输油泵、滑油泵;内齿轮泵可作为小型油泵(制冷压缩机的润滑油泵);转子泵常作为润滑油泵。,一、外齿轮泵 1.外齿轮泵的工作原理(这里仅讨论使用圆柱齿轮的齿轮泵) 基本结构组成:齿轮(主动齿轮、从动齿轮)、泵体、吸入口、排出口。 装配关系:主动齿轮和从动齿轮分别安装在两根平行的转轴上;两根平行的泵转轴由泵体和端盖支承;两齿轮被安装在泵体内。,工作原理:泵轴带动一对互相啮合的齿轮按图示方向转动,退出啮合的一侧,容积空间逐渐增大,形成真空,油液便被吸入;而进入啮合的一侧,容积空间逐渐减小,油压升高,就将油液推入压力管路。(退出啮合的是吸油腔,进入啮合的是压油腔转动方向改变,吸排油方向也就跟着改变。) 2.齿轮泵的困油现象(也称齿封现象) 图示 齿轮泵的啮合过程中,同时啮合的齿轮对数应该多于一对,即重叠系数ε应大于1(ε=1.4)才能正常工作。留在齿间的油液就被困在两对同时啮合的轮齿所形成的一个封闭空间内,这个空间的容积又将随着齿轮的转动而变化。这就是齿轮泵的困油现象,说明:若整个啮合过程中有某段时间啮合的齿轮对数少于1对,即ε<1时,油泵的输油率就很不均匀,出现时而压送油,时而不压送油,瞬时流量的差值可达30%,齿轮泵不能正常工作。ε=1的情况也不能保证齿轮泵正常工作。 困油现象危害:轴承负荷增大、功率损失增加、油液发热、引起噪音和振动、影响油泵的工作性能、平稳性和寿命。 说明:封闭空间的容积是动态变化的,由大变小再由小变大。变小时:油液不可压缩,油液被挤压,压力升高,就从零件接合面的缝隙中强行挤出(这个压力比油泵的工作压力高很多,甚至可达几百个大气压),使齿轮和轴承受到很大的径向压力和附加载荷。变大时,产生局部真空,空气析出,发生汽化,引起汽蚀。,解决方法(消除、减轻的基点是泄压): ①修正齿形 使封闭空间的容积变化减到最小,该法应用较少。 ②泄压孔法 在从动齿轮的齿顶到齿根钻径向通孔,在从动齿轮轴上铣出两条沟槽(加工复杂)。图示 ③泄压槽(卸荷槽)法 在泵两侧盖的内侧,沿轮齿节圆的公切线方向,开出四个长方形的凹槽(在每个侧盖的进排油方向各开一个)。凹槽的距离,必须大于一个轮齿齿间的厚度,以免使吸排腔直接沟通。图示 泄压槽法分为 对称泄压槽法:泵能正反转,能大大减轻困油现象,但不完善; 非对称泄压槽法:即向吸入侧方向移过一个适当距离,该法能多回收一部分高压液体,噪音显著下降,但泵不允许反转。图示 消减困油现象应用最多最广是泄压槽法,3. 齿轮泵的径向力 径向力产生原因 ①作用在齿轮外圆上的压力分布是不相同的,从压油腔到吸油腔油液的压力分布是逐步分级降低,有压差存在而产生的径向力; ②齿顶与泵体内表面有径向间隙;油液的不均匀力的合力作用在泵轴上,使轴承受到单向压力而产生的径向力。图示 油泵工作压力越高,径向力越大。 主动齿轮上所受的径向力的合力F1:较小。从动齿轮上所受的径向力的合力F2:较大,F2>F1。因为齿轮的啮合点是不断变化的,故其力的大小、方向均显周期性变化。 图示 径向力的危害 振动、噪音,导致轴承早期损坏,影响使用寿命。,减少径向力的措施 ①减少径向力的作用面积; ②采用缩小排出口的方法; ③在泵的端盖上开平衡槽。图示 4. 齿轮泵的流量 Qt= KπD 2m B n×10-6= 2πK D m B n × 10-6 L/min D—分度圆直径,mm; D=mz, mm, z—齿数 m—模数 m=D/z,mm; b—齿宽,mm; n—转速,r/min; K—修正系数,一般为1.05~1.15。 中低压齿轮泵的流量:[取K≈1.06 2πK= 6.66] Qt= 6.66 Z m2 B n×10-6 L/min 高压齿轮泵的流量: [取2πK= 7 ] Qt= 7 Z m2 B n×10-6 L/min 测算Qt:对于标准齿轮 m=De /( Z + 2) De -齿顶圆直径 对于变位齿轮 m=De /( Z + 3),齿轮泵容积效率的影响因素分析: 1. 密封间隙 存在径向间隙(齿顶间隙)、轴向间隙(端面间隙)和齿侧间隙 ,齿轮泵的轴向间隙(端面间隙)漏泄量最大,占总漏泄量的70~80%。 2.吸入压力:吸入压力降低,气体析出,ηv 下降 3.排出压力:排出压力升高,漏泄增加, ηv 下降 4.温度和粘度: 油温升高,粘度下降,气体析出,漏泄增加,ηv 下降 5.转速 漏泄量与转速关系不大,但也不能太高或太低。转速太高,油液的离心力大,油液难于充满齿腔,齿根会出现真空而汽化,影响吸入,产生振动、噪音,ηv 下降(最高转速限制在3000 r/min以下);转速太低ηv 下降(转速应在200~300 r/min以上),5.齿轮泵的特点⑴自吸性能好 但自吸能力不如往复泵,因为排送气体时密封性差。摩擦部位较多,间隙小,线速度较高,启动前齿轮表面必须有油,不允许干转。适合作为油泵,输送带有油性的液体;⑵吸排方向完全取决于泵轴的回转方向;⑶泵的流量不大、连续,但有小脉动 噪音较大;脉动率在11%~27%,其不均匀度与齿轮齿数、形状有关,斜齿轮比直齿轮不均匀度小,而人字齿轮又比斜齿轮不均匀度小,齿数越少脉动率越大 ⑷ 理论流量由工作部件的尺寸和转速决定,与排出压力无关;排出压力与工作部件的尺寸和转速无关,仅取决于泵的密封性能和轴承承载能力、泵及系统的强度等条件。需设安全阀,⑸结构简单(无泵阀)、价格低廉,易损件少(不需设吸排阀),耐冲击,工作可靠,可与电机直接连接(不需设减速装置)。 ⑹磨擦面多,不宜排送含固体颗粒的液体,宜排送油类。 6. 齿轮泵的典型结构 ⑴外啮合齿轮泵 图示 ⑵可逆转齿轮泵 图示 二、内齿轮泵 1.基本组成:内齿轮(齿环),外齿轮、月牙形隔板、泵体、端盖。 2.装配关系:外齿轮与驱动泵轴连成一体,内齿轮空套在带有月牙板的泵端盖的短轴上,一同安装在泵体内。内齿轮齿数比外齿轮齿数通常多2~3齿。图示,3.内齿轮泵的工作原理 同外齿轮泵,所不同的是靠月牙板分隔吸排腔,不象外齿轮泵是由啮合的两个轮齿来分隔吸排腔。(在改变转动方向时,借助移动月牙板的位置180°,可保持吸排油方向不变。)图示 4.与外啮合齿轮泵相比较 月牙隔板式内啮合齿轮泵的吸油区大、流速低、吸入性能好,流量脉动小,流量脉动率1%~3%,仅为外啮合齿轮泵的1 / 10~1/20,而且其啮合长度较长,工作平稳,还可采用特殊齿形将困油现象显著减轻,或在齿环的各齿谷中开径向孔来导油,从而完全消除因油现象,故噪声很低、其缺点是制造工艺较复杂;且漏泄途径多,容积效率比外啮合式低,一般为 65 %~75 %。,三、转子泵 (通常也称梅花形内齿轮泵) 1. 基本组成特点: 由一对内啮合的转子组成,内外转子的中心线形成偏心,并且内转子比外转子少一个齿。齿廓是由一对共轭曲线所组成,内外转子齿廓的啮合形成了若干密封工作空间。(一般:内转子为4、6、8、10齿,外转子为5、7、9、11齿)图示 2.工作原理:内转子是主动转子由电机带动,外转子绕本身的中心随内转子作同向回转。侧板上设有配油窗口,当内转子回转一周时,由内转子和外转子齿廓所形成的每一密封工作空间都各吸排油一次,完成连续的工作过程。图示,3.转子泵特点:其它齿轮泵相比,转子泵配流口的中心角较大(接近145 o)、且为例向吸入,不受高心力影响,故吸人性能好,能用于高速(常用转速 1500~2000 r/min,最高可达 10000 r/min以上)运转,而且齿数较少,工作空间容积较大,结构简单紧凑;此外,由于两个转子同向回转且只差一个齿,故相对滑动速度很小,运转平稳,噪声低,寿命长。转子泵的缺点是齿数少时流量和压力脉动较大;而且密封性较差,容积效率低;制造工艺不如渐开线齿轮简单。 四、高压齿轮泵 齿轮泵的压力等级: 低压泵≤2.5MPa; 中压泵=2.5~8MPa; 高压泵≥8MPa 提高齿轮泵工作压力(容积效率)的措施: ⑴设轴向间隙自动补偿(设浮动轴套)图示 ⑵设径向间隙自动补偿。,五、齿轮泵的管理 1.齿轮泵的管理要点 (l)注意泵的转向和连接 一般齿轮泵有既定的转向,检修时应注意马达接线不要接错,反转会使吸排方向相反。泵和电机应保持良好对中,联轴节不同心度应在0.1mm以内。由于泵轴工作时有弯曲变形,最好能使用挠性连接。 (2)齿轮泵虽有自吸能力,但决不允许干吸 起动前摩擦部件的表面一定要存有油液,否则短时间的高速回转也会造成严重摩擦。 (3)机械轴封属于较精密的部件,拆装时要防止损伤密封元件。,(4)不宜在超出额定压力的情况下工作 否则会使原动机过载,加大轴承负荷,并使工作部件变形,磨损和漏泄增加,严重时甚至造成卡阻。 (5)要防止吸口真空度大于允许吸上真空度,否则不能正常吸入。 (6)工作中应保持油温和粘度合适 工作油温范围为-20~80℃。粘度太小则漏泄增加。还容易产生气穴现象;粘度过大同样也会使容积效率降低和吸入不正常。 (7)工作中要防止吸入空气 吸入空气不但会使流量减少,而且是产生噪音的主要原因。 (8)端面间隙对齿轮泵的自吸能力和容积效率影响甚大。 (9)应有过滤器(高压齿轮泵对污染敏感度高),2.齿轮泵常见故障分析 ⑴启动后不能排油或流量不足 p28 ⑵工作噪声太大 ⑶泵磨损太快,,,,,,,,,,,,,,,
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