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解析最全的福州齒輪泵知識盤點!

來源:www.carolinagreenfair.com         發布時間:2020-10-14 返回列表
  齒輪泵是液壓係統中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結構不同,齒輪泵分為外齧合齒輪泵和內齧合齒輪泵,而以外齧合齒輪泵應用較廣。
  

齒輪泵


  相互齧合的一對齒輪的齒頂圓柱和兩側端麵,靠緊泵殼的內壁,各齒槽與殼體內壁之間圍成了一係列互不相通的密封工作空腔K。由齧合輪齒隔開的D、G腔分別是與泵吸入口和排出口相通的吸入室和排出室。如圖所示(外齧合)。
  
  當齒輪按圖所示方向旋轉時,由於齧合輪齒逐漸退出齧合狀態,使吸入室D的容積逐漸增大,壓力降低。在吸液池液麵壓力和D腔內低壓之間的壓差作用下,液體自吸入池經吸液管和泵吸入口進入吸入室D。隨後又進入封閉的工作空間K,並由齒輪的轉動被帶至排出室G。因兩齒輪輪齒從上側開始逐漸進入齧合狀態,一個齒輪的輪齒逐漸占據另一個齒輪的齒槽空間,使位於上側的排出室容積逐漸減小,室內液體壓力升高,於是從泵排出口排出泵外。齒輪連續轉動,上述吸、排液過程就連續不斷進行了。
  
  齒輪泵的基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內相互齧合旋轉,這個殼體的內部類似“8”字形,兩個齒輪裝在裏麵,齒輪的外徑及兩側與殼體緊密配合。來自於擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間,並充滿這一空間,隨著齒的旋轉沿殼體運動,在兩齒齧合時排出。
  
  二、齒輪泵的工作原理
  
  齒輪泵的工作原理如圖所示,它是分離三片式結構,三片是指泵蓋4,8和泵體7,泵體7內裝有一對齒數相同、寬度和泵體接近而又互相齧合的齒輪6,這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔,並由齒輪的齒頂和齧合線把密封腔劃分為兩部分,即吸油腔和壓油腔。兩齒輪分別用鍵固定在由滾針軸承支承的主動軸12和從動軸15上,主動軸由電動機帶動旋轉。
  
  齒輪泵的結構如圖所示,當泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉時,齒輪泵右側(吸油腔)齒輪脫開齧合,齒輪的輪齒退出齒間,使密封容積增大,形成局部真空,油箱中的油液在外界大氣壓的作用下,經吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉,吸入齒間的油液被帶到另一側,進入壓油腔。這時輪齒進入齧合,使密封容積逐漸減小,齒輪間部分的油液被擠出,形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪齧合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開,起配油作用。
  
  當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉時,輪齒脫開齧合的一側,由於密封容積變大則不斷從油箱中吸油,輪齒進入齧合的一側,由於密封容積減小則不斷地排油,這就是齒輪泵的工作原理。
  
  泵的前後蓋和泵體由兩個定位銷17定位,用6隻螺釘固緊如圖3-3。為了確保齒輪能靈活地轉動,同時又要確保泄露較小,在齒輪端麵和泵蓋之間應有適當間隙(軸向間隙),對小流量泵軸向間隙為0.025~0.04mm,大流量泵為0.04~0.06mm。
  
  齒頂和泵體內表麵間的間隙(徑向間隙),由於密封帶長,同時齒頂線速度形成的剪切流動又和油液泄露方向相反,故對泄露的影響較小,這裏要考慮的問題是:當齒輪受到不平衡的徑向力後,應避免齒頂和泵體內壁相碰,所以徑向間隙就可稍大,一般取0.13~0.16mm。
  
  三、齒輪泵的分類和結構特點
  
  1.按齒輪齧合的形式可分為:外齧合式和內齧合式
  
  2.按齒形曲線可分為:漸開線齒形式和擺線式
  
  3.按齒麵形式可分為:直齒齒輪式、斜齒齒輪式、人字齒齒輪式、圓弧齒麵的齒輪式
  
  4.按齧合齒輪的個數分:二齒輪式和多齒輪式
  
  5.按齒輪級數可分為:單級齒輪泵和多級齒輪泵
  
  齒輪泵結構簡單,加工方便,體積小,重量輕,且有自吸能力強、對油液汙染不敏感等特性,因而應用較為廣泛。我國齒輪泵行業有兩大競爭優勢:一方麵是擁有低成本的競爭優勢;另一方麵是國內的建築、石油、石化、環保市場的高速增長及重大調水工程也為我國齒輪泵業的發展提供了重要支撐。我國持續增長的市場空間是國內齒輪泵行業保持優勢的先決條件。
  
  但是,徑向力不平衡、流動脈動大、噪聲大、軸承壽命短、零件的互換性差,磨損後不易修複,不可調節排量等缺點,讓齒輪泵的使用範圍受限。不能做變量泵用。
  
  具有以下特點
  
  1、自吸性能好。
  
  2、吸排方向完全取決於泵軸的回轉方向。
  
  3、泵的流量不大、連續,但有脈動,噪音較大;脈動率在11%~27%,其不均勻度與齒輪齒數、形狀有關,斜齒輪比直齒輪不均勻度小,而人字齒輪又比斜齒輪不均勻度小,齒數越少脈動率越大。
  
  4、理論流量由工作部件的尺寸和轉速決定,與排出壓力無關;排出壓力與負載的壓力有關。
  
  5、結構簡單、價格低廉,易損件少(不需設吸排閥),耐衝擊,工作可-靠,可與電機直接連接(不需設減速裝置)。
  
  6、磨擦麵多,不宜排送含固體顆粒的液體,宜排送油類。
  
  四、齒輪泵的適用場合及類別
  
  齒輪泵適用於輸送介質溫度≤170℃,粘度不大於100mm2/s的重油、燃油、機械油、等有潤滑性的以及性能類似的其他油類介質,此類泵型一般用於石油、化工、機械工程等場合。
  
  齒輪泵分外齧合及內齧合兩種。前者構造簡單,價格便宜,應用廣泛;後者製造複雜,采用較少,但由於其體積小、重量輕、流量均勻、效率高,壽命較長,因而適於某些體積要求緊湊、重量要求很輕的機器上(如飛機)。為了提高泵的流量均勻性和運轉穩定性,可采用螺旋齒輪或人字齒輪,在結構上可以做成單級泵、雙級泵或雙聯泵。
  
  與葉片泵、柱塞泵相比,齒輪泵效率較低,吸油高度一般不大於500mm。由於效率較低、壓力不太高、流量不大,因而多用於速度中等,作用力不大的簡單液壓係統中,有時也用來作輔助液壓泵。一般工程機械、礦山機械、農業機械及機床等行業均可應用。
  
  五、齒輪泵的選型原則和選型基本條件
  
  根據齒輪泵選型原則和選型基本條件,具體操作如下:
  
  1、根據裝置的布置、地形條件、水位條件、運轉條件,確定選擇臥式、立式和其它型式(管道式、潛水式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式等)的齒輪泵。
  
  2、根據液體介質性質,確定清水齒輪泵,熱水齒輪泵還是油齒輪泵、化工齒輪泵或耐腐蝕齒輪泵或雜質齒輪泵,或者采用無堵塞齒輪泵。
  
  安裝在爆炸區域的齒輪泵,應根據爆炸區域等級,采用相應的防爆電動機。
  
  3、根據流量大小,確定選單吸齒輪泵還是雙吸齒輪泵;根據揚程高低,選單級齒輪泵還是多級齒輪泵,高轉速齒輪泵還是低轉速齒輪泵(空調齒輪泵)、多級齒輪泵效率比單級齒輪泵低,如選單級齒輪泵和多級齒輪泵同樣都能用時,首先選用單級齒輪泵。
  
  4、確定齒輪泵的具體型號,確定選用什麽係列的齒輪泵後,就可按較大流量,(在沒有較大流量時,通常可取正常流量的1.1倍作為較大流量),取放大5%—10%餘量後的揚程這兩個性能的主要參數,在型譜圖或者係列特性曲線上確定具體型號。操作如下:
  
  利用齒輪泵特性曲線,在橫坐標上找到所需流量值,在縱坐標上找到所需揚程值,從兩值分別向上和向右引垂線或水平線,兩線交點正好落在特性曲線上,則該齒輪泵就是要選的齒輪泵,但是這種理想情況一般很少,通常會碰上下列兩種情況:
  
  第,一種:交點在特性曲線上方,這說明流量滿足要求,但揚程不夠,此時,若揚程相差不多,或相差5%左右,仍可選用,若揚程相差很多,則選揚程較大的齒輪泵。或設法減小管路阻力損失。
  
  第,二種:交點在特性曲線下方,在齒輪泵特性曲線扇狀梯形範圍內,就初步定下此型號,然後根據揚程相差多少,來決定是否切割葉輪直徑,
  
  若揚程相差很小,就不切割,若揚程相差很大,就按所需Q、H,根據其切割公式,切割葉輪直徑,若交點不落在扇狀梯形範圍內,應選揚程較小的齒輪泵。選齒輪泵時,有時須考慮生產工藝要求,選用不同形狀Q-H特性曲線。
  
  5、齒輪泵型號確定後,對水齒輪泵或輸送介質的物理化學介質近似水的齒輪泵,需再到有關產品目錄或樣本上,根據該型號性能表或性能曲線進行校改,看正常工作點是否落在該齒輪泵優先工作區。
  
  6、對於輸送粘度大於20mm2/s的液體齒輪泵(或密度大於1000kg/m3),一定要把以水實驗齒輪泵特性曲線換算成該粘度(或者該密度下)的性能曲線,特別要對吸入性能和輸入功率進行認真計算或較核。
  
  7、確定齒輪泵的台數和備用率:對正常運轉的齒輪泵,一般隻用一台,因為一台大齒輪泵與並聯工作的兩台小齒輪泵相當,(指揚程、流量相同),大齒輪泵效率高於小齒輪泵,故從節能角度講寧可選一台大齒輪泵,而不用兩台小齒輪泵,但遇有下列情況時,可考慮兩台齒輪泵並聯合作:
  
  流量很大,一台齒輪泵達不到此流量。
  
  對於需要有50%的備用率大型齒輪泵,可改兩台較小的齒輪泵工作,兩台備用(共三台)。
  
  對某些大型齒輪泵,可選用70%流量要求的齒輪泵並聯操作,不用備用齒輪泵,在一台齒輪泵檢修時,另一台齒輪泵仍然承擔生產上70%的輸送。
  
  對需24小時連續不停運轉的齒輪泵,應備用三台齒輪泵,一台運轉,一台備用,一台維修。
  
  8、一般情況下,客戶可提交其“選齒輪泵的基本條件”,由泵製造企業給予選型或者推薦更好的齒輪泵產品。如果設計院在設計裝置設備時,對齒輪泵的型號已經確定,按設計院要求配置。
  
  齒輪泵選型時要綜合考慮工作壓力、流量、轉速、定量或變量、變量方式、容積效率、總效率、壽命及原動機的種類、噪聲、壓力脈動率、自吸能力等,還要考慮與液壓油的相容性、尺寸、重量、經濟性、維修性等:這些因素,有些已寫在產品樣本或技術資料裏,要仔細研究,不明確的地方建議谘詢正規齒輪泵生產廠家相關齒輪泵選型手冊內容。
  
  六、齒輪泵的困油現象和徑向力
  
  齒輪泵的齧合過程中,同時齧合的齒輪對數應該多於一對,即重疊係數ε應大於1(ε=1.4)才能正常工作。留在齒間的油液就被困在兩對同時齧合的輪齒所形成的一個封閉空間內,這個空間的容積又將隨著齒輪的轉動而變化。這就是齒輪泵的困油現象
  
  若整個齧合過程中有某段時間齧合的齒輪對數少於1對,即ε<1時,油泵的輸油率就很不均勻,出現時而壓送油,時而不壓送油,瞬時流量的差值可達30%,齒輪泵不能正常工作。ε=1的情況也不能確保齒輪泵正常工作。
  
  困油現象危害:軸承負荷增大、功率損失增加、油液發熱、引起噪音和振動、影響油泵的工作性能、平穩性和壽命。
  
  說明:封閉空間的容積是動態變化的,由大變小再由小變大。變小時:油液不可壓縮,油液被擠壓,壓力升高,就從零件接合麵的縫隙中強行擠出(這個壓力比油泵的工作壓力高很多,甚至可達幾百個大氣壓),使齒輪和軸承受到很大的徑向壓力和附加載荷。變大時,產生局部真空,空氣析出,發生汽化,引起汽蝕。
  
  解決方法(消除、減輕的基點是泄壓):
  
  ①修正齒形 使封閉空間的容積變化減到較小,該法應用較少。
  
  ②泄壓孔法 在從動齒輪的齒頂到齒根鑽徑向通孔,在從動齒輪軸上銑出兩條溝槽(加工複雜)。
  
  ③泄壓槽(卸荷槽)法 在泵兩側蓋的內側,沿輪齒節圓的公切線方向,開出四個長方形的凹槽(在每個側蓋的進排油方向各開一個)。凹槽的距離,必須大於一個輪齒齒間的厚度,以免使吸排腔直接溝通。
  
  泄壓槽法分為
  
  對稱泄壓槽法:泵能正反轉,能大大減輕困油現象,但不完善;
  
  非對稱泄壓槽法:即向吸入側方向移過一個適當距離,該法能多回收一部分高壓液體,噪音顯著下降,但泵不允許反轉。
  
  消減困油現象應用較多較廣是泄壓槽法
  
  徑向力產生原因
  
  ①作用在齒輪外圓上的壓力分布是不相同的,從壓油腔到吸油腔油液的壓力分布是逐步分級降低,有壓差存在而產生的徑向力;
  
  ②齒頂與泵體內表麵有徑向間隙;油液的不均勻力的合力作用在泵軸上,使軸承受到單向壓力而產生的徑向力。
  
  油泵工作壓力越高,徑向力越大。主動齒輪上所受的徑向力的合力F1:較小。從動齒輪上所受的徑向力的合力F2:較大,F2>F1。因為齒輪的齧合點是不斷變化的,故其力的大小、方向均顯周期性變化。
  
  徑向力的危害
  
  振動、噪音,導致軸承早期損壞,影響使用壽命。
  
  減少徑向力的措施:
  
  1、減小壓油口尺寸。使壓油腔作用在齒輪上的麵積減小到1~2個齒輪的範圍。
  
  2、開液壓平衡槽。在吸油口到壓油口過渡區內的端蓋或軸承上開兩個液壓平衡槽,使壓油口、吸油口分別與離吸油口、壓油口較近的平衡槽相通,這樣徑向力會得到一定的平衡。
  
  3、擴大高壓區。將壓油腔擴大到接近吸油腔一側,隻保持後麵一兩個齒頂與殼體之間的間隙較小,將其他部分齒頂的間隙放大。使得在很大的頂隙區域內的壓力都等於出口壓力,達到對稱區域的徑向力得到平衡,減小了作用在軸承上的徑向力的目的。
  
  七、齒輪泵的流量和容積效率的影響因素分析
  
  齒輪泵流量公式:
  
  Qt= KπD 2m B n×10-6= 2πK D m B n × 10-6 L/min
  
  D—分度圓直徑,mm; D=mz, mm, z—齒數 m—模數 m=D/z,mm; b—齒寬,mm; n—轉速,r/min; K—修正係數,一般為1.05~1.15。
  
  中低壓齒輪泵的流量:[取K≈1.06 2πK= 6.66]
  
  Qt= 6.66 Z m2 B n×10-6 L/min
  
  高壓齒輪泵的流量:[取2πK= 7 ]
  
  Qt= 7 Z m2 B n×10-6 L/min
  
  測算Qt:對於標準齒輪 m=De /( Z + 2) De -齒頂圓直徑
  
  對於變位齒輪 m=De /( Z + 3)
  
  容積效率的影響因素
  
  容積率的影響
  
  1.密封間隙 存在徑向間隙(齒頂間隙)、軸向間隙(端麵間隙)和齒側間隙 ,齒輪泵的軸向間隙(端麵間隙)漏泄量較大,占總漏泄量的70~80%。
  
  2.吸入壓力:吸入壓力降低,氣體析出,ηv 下降
  
  3.排出壓力:排出壓力升高,漏泄增加, ηv 下降
  
  4.溫度和粘度:油溫升高,粘度下降,氣體析出,漏泄增加,ηv 下降
  
  5.轉速 漏泄量與轉速關係不大,但也不能太高或太低。轉速太高,油液的離心力大,油液難於充滿齒腔,齒根會出現真空而汽化,影響吸入,產生振動、噪音,ηv 下降(較高轉速限製在3000 r/min以下);轉速太低ηv 下降(轉速應在200~300 r/min以上)
  
  八、齒輪泵的自吸能力和使用要點
  
  泵的自吸能力是指泵在額定轉速下,從低於泵下端的開式油箱中自行吸油的能力。吸油能力的大小,常以吸油高度(或者用真空度)表示。
  
  泵的自吸能力的實質,是因泵的吸油腔形成局部真空,油箱中的液壓油在大氣壓力的作用下流入吸油腔。所以液壓泵吸油腔內真空度越大,則吸油高度越高。但真空度的數值受氣蝕條件的限製。不論吸油高度、吸油口的流速口或吸油管的水力損失。中哪一項增加,都將影響液壓泵的壓力下降。當下降到低於當時溫度下油液的空氣分離壓時,就會產生空穴和氣蝕現象,從而使振動和噪聲顯著增加,流量和效率顯著降低,甚至可能使液壓泵的零件破壞。因此,液壓泵的吸油高度不能過高,一般泵所允許的吸油高度不過500mm。當安裝高度確定以後,隨著液壓泵轉速的提高和流量的增大,將同時增大,同樣有產生氣蝕的危險。因此在選擇液壓泵時,必須使其轉速在規定的許可範圍之內,同時應把吸油管選得大一些,以限製吸油口流速硯。並且盡量不要在吸油管道上安裝不必要的附件,以減少吸油管道的水力損失。
  
  此外,油的粘度對吸油阻力也有一定的影響。粘度太大時,將影響泵的自吸能力。
  
  對自吸能力較差的液壓泵。一般應采取如下措施:
  
  (1)將液壓泵安裝在油箱液麵以下工作;
  
  (2)采用封閉式油箱,以增加油箱液麵的壓力(一般預壓力為0.5~2.5 bar);
  
  (3)采用補油泵供油,一般補油壓力為3~5bar。
  
  不同類型的油泵其自吸能力是不同的,所以自吸能力也是衡量液壓泵的性能指標之一。
  
  使用要點:
  
  1、注意泵的轉向和連接 一般齒輪泵有既定的轉向,檢修時應注意馬達接線不要接錯,反轉會使吸排方向相反。泵和電機應保持良好對中,聯軸節不同心度應在0.1mm以內。由於泵軸工作時有彎曲變形,建議能使用撓性連接。
  
  2、齒輪泵雖有自吸能力,但決不允許幹吸 起動前摩擦部件的表麵一定要存有油液,否則短時間的高速回轉也會造成嚴重摩擦。
  
  3、機械軸封屬於較精密的部件,拆裝時要防止損傷密封元件。
  
  4、不宜在出額定壓力的情況下工作 否則會使原動機過載,加大軸承負荷,並使工作部件變形,磨損和漏泄增加,嚴重時甚至造成卡阻。
  
  5、要防止吸口真空度大於允許吸上真空度,否則不能正常吸入。
  
  6、工作中應保持油溫和粘度合適 工作油溫範圍為-20~80℃。粘度太小則漏泄增加。還容易產生氣穴現象;粘度過大同樣也會使容積效率降低和吸入不正常。
  
  7、工作中要防止吸入空氣 吸入空氣不但會使流量減少,而且是產生噪音的主要原因。
  
  8、端麵間隙對齒輪泵的自吸能力和容積效率影響甚大。
  
  9、應有過濾器(高壓齒輪泵對汙染敏感度高)
  
  九、齒輪泵的保養方法
  
  齒輪泵怎樣保養,讓其壽命更長?齒輪油泵是用兩個齒輪互齧轉動來工作,對介質要求不高。一般的壓力在6MPa以下,流量較大。接下來介紹延長齒輪泵使用壽命的5個方法。
  
  1、經常加脂,電動油桶泵為高速運轉,潤滑脂易於揮發,故必須使軸承處的潤滑能保持清潔,並注意添換。
  
  2、注意保存電動抽油泵應放於幹燥,清潔和沒有腐蝕性氣體的環境中。
  
  3、齒輪油泵經常檢查維修,電動油桶泵應經常檢查,維修,須檢查電源線:內接線,插頭,開關是否良好,絕緣電阻是否正常,刷尾座是事鬆動,換向器與電刷接觸良好,電樞繞級擴定子繞組是否是有適中斷路現象,軸承及轉動零件是否的損壞等等。
  
  4、齒輪油泵注意絕緣電阻,長期擱置不用的或在潮濕環境中使用的電動抽液泵,使用前必須用500伏兆歐表測量繞組的絕緣電阻。如繞組與電機殼間絕緣電阻小於7兆歐時,必須對繞組進行幹燥處理。
  
  5、保存好每零件和調換相同零件,在拆檢齒輪油泵時,應保存好每個零件,要特別注意隔爆零件的隔爆麵不能使其損傷拉毛包括絕緣襯墊及套管,如有損壞,必須調換上新的相同零件,不得采用低於原材料性能的代用材料或原有規格不符的零件,裝配時應將所有零件按原先位置裝好,不能遺漏。

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