齒輪泵的工作原理.ppt

第一節(jié)齒輪泵 2 1 1齒輪泵的工作原理 簡單構造一對互相嚙合的齒輪 Theteethmeshed 主動齒輪由原動機帶動回轉(zhuǎn) 齒頂和端面被泵體和前后端蓋包圍由于相嚙合齒的分隔 吸入腔和排出腔隔開吸入和排出圖示方向回轉(zhuǎn)時 齒C退出嚙合 其齒間V增大 P降低 液體在吸入液面P作用下 經(jīng)吸入口流入隨著齒輪回轉(zhuǎn) 吸滿液體的齒間轉(zhuǎn)過吸入腔 沿殼壁轉(zhuǎn)到排出腔當重新進入嚙合時 齒間的液體即被輪齒擠出結構特點泵如果反轉(zhuǎn) 吸排方向相反由于嚙合緊密 齒頂和端面間隙都小 液體不會大量漏回吸入腔磨擦面較多 只用來排送有潤滑性的油液 圖2 1為外嚙合齒輪泵的結構簡圖 externalgearrotarypump 2 1 2齒輪泵的困油現(xiàn)象 外齒輪泵一般采用漸開線 involute 齒形為轉(zhuǎn)運平穩(wěn) 要求齒輪的重迭系數(shù) 大于1前一對嚙合齒尚未脫離嚙合時 后一對齒便已進入嚙合 在部分時間內(nèi)相鄰兩對齒會同時處于嚙合狀態(tài) 形成一個封閉空間 使一部分油液困在其中 而這封閉空間的容積又將隨著齒輪的轉(zhuǎn)動而變化 先縮小 然后增大 從而產(chǎn)生困油現(xiàn)象 圖2 2齒輪泵的困油現(xiàn)象 2 2 2困油現(xiàn)象的危害和排除 危害 當封閉V減小時 液體受擠壓而P急劇升高 油液將從縫隙中強行擠出 產(chǎn)生噪音和振動使軸承受到很大的徑向力功率損失增加 容積效率降低 而當封閉V增大時 P下降 析出氣泡 對泵的工作性能和使用壽命都有害排除 設法在封閉V變小時使之和排出腔溝通 而在增大時和吸入腔溝通 開卸荷槽 圖2 2 b 的虛線 結構簡單 容易加工 且對稱布置 泵正 反轉(zhuǎn)時都適用 因此被廣泛采用 對稱卸荷槽還不十分完善 還有噪音和振動 2 2 2困油現(xiàn)象的危害和排除 1 不對稱卸荷槽兩個卸荷槽同時向吸入側移過適當距離延長了Va和排出腔相通的時間推遲了Vb和吸入腔相通的時間Vb中可能出現(xiàn)局部真空 但不十分嚴重這種卸荷槽能更好地解決困油問題能多回收一部分高壓液體泵不允許反轉(zhuǎn)使用采用卸荷槽后困油現(xiàn)象影響大大減輕 2 1 3齒輪泵的徑向力 圖2 3 徑向力增加軸承的負荷 影響泵的壽命工作P越高 徑向力就越大對高壓齒輪泵 要設法限制徑向力 提高軸承壽命 2 1 4齒輪泵的流量 圖2 4 理論上帶到排出腔的油液體積應等于齒間工作容積每轉(zhuǎn)的Qt應為兩個齒輪全部齒間工作容積之和 可假設齒間工作容積與齒的有效體積相等 每轉(zhuǎn)Qt是一個齒輪的齒間工作容積與輪齒有效體積的總和近似等于齒的有效部分所掃過的一個徑向?qū)挾葹?m的環(huán)形體積 2 1 4齒輪泵的流量公式 用上述計算泵的Qt時 數(shù)值偏小應乘上修正系數(shù)K 平均Qt為 式中 D 分度圓直徑 mm m 模數(shù) m D z z為齒數(shù) mm B 齒寬 mm n 轉(zhuǎn)速 r min K 修正系數(shù) 一般為1 05 1 15 2 1 4齒輪泵的流量公式 中 低壓齒輪泵為使流量公式Qt 6 66zm2Bn 10 6L min 2 4 高壓齒輪泵的流量公式 Qt 7zm2Bn 10 6L min 2 5 2 1 4提高齒輪泵理論流量的途徑 增加齒輪的直徑 齒寬 轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù) n過高會使輪齒轉(zhuǎn)過吸入腔的時間過短n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加 離心力加大增加吸入困難 齒根處P降低 可能析出氣體 導致Q減小 造成振動和產(chǎn)生噪聲 甚至使泵無法工作 故最大圓周速度應根據(jù)所輸油的粘度而予以限制 最大圓周速度不超過5 6m s 最高轉(zhuǎn)速一般在3000r min左右 加大齒寬會使徑向力增大 齒面接觸線加長 不易保持良好的密封 減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加 但會使Q的不均勻度加重 2 1 4影響齒輪泵 v的主要因素 密封間隙 內(nèi)漏 齒輪端面和蓋板間的軸向間隙齒頂和泵體內(nèi)側的徑向間隙輪齒的嚙合線這些漏泄量約占總漏泄量的70 80 漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比 故密封間隙特別是軸向間隙對泵的 v影響甚大 排出壓力漏泄量與間隙兩端的壓差成正比 內(nèi)漏較多 在排P升高時 Q的下降要比往復泵大吸入壓力吸入真空度增加時 氣體析出量增加 v亦將降低 2 1 4影響齒輪泵 v的主要因素 油液的溫度和粘度 viscosity 油液的T越高 越低 漏泄量就越大但油T過低則 太大 又會使吸入條件變差 吸入真空度變大 析出氣體增多 也會使 v下降 轉(zhuǎn)速漏泄量與n關系不大n低Qt就小 會使 v降低當n 200 300r min v將降到不能容許的地步n過高又會造成吸入困難 也使 v降低 外齒輪泵的 v 0 7 0 9 用間隙自動補償裝置時 v可達0 8 0 96 2 1 4齒輪泵的特點 1 有一定的自吸能力能形成一定程度的真空 泵可裝得比滑油液面高 排送氣體時密封性差 故自吸能力不如往復泵應注意 齒輪泵摩擦部位較多間隙較小線速度較高起動前齒輪表面必須有油 不允許干轉(zhuǎn) 2 Qt是由工作部件的尺寸和n決定的 與Pd無關 3 額定Pd與工作部件尺寸 n無關Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力為防泵過載 一般應設安全閥 2 1 4高壓齒輪泵采取的措施 液壓間隙自動補償裝置軸向間隙補償在齒輪端面與泵體之間設浮動元件將排出壓力引至該元件的外側 靠排出側 橡皮圈限定區(qū)域內(nèi) 使其液壓力稍大于內(nèi)側向外的液壓力 使浮動元件貼靠齒輪 自動補償齒輪端面磨損而增加的間隙 軸向間隙始終很小 徑向間隙自動補償 有些高壓泵采用 2 1 4高壓齒輪泵采取的措施 徑向力平衡措施用平衡或減小徑向力的措施用承載能力高的軸承 并改善軸承的潤滑和冷卻條件 按額定排出壓力pH高低可分為 低壓齒輪泵 pH 2 5MPa 中壓齒輪泵 pH 2 5 8MPa 高壓齒輪泵 pH 8MPa 2 1 4齒輪泵的特點 4 流量連續(xù) 有脈動外嚙合齒輪泵 Q在11 27 范圍內(nèi) 噪聲較大Z越少 Q越大內(nèi)齒輪泵 Q較小 約為1 一3 噪聲也較小 5 結構簡單 價格低廉 工作部件作回轉(zhuǎn)運動無泵閥允許采用較高n 通?？膳c電動機直聯(lián)與同樣Q的往復泵相比 尺寸 重量小易損件少 耐撞擊 工作可靠6 磨擦面較多用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類 2 1 4齒輪泵的特點 使用場合一般被用作排出P不高 Q不大 以及對Q和Pd的均勻性要求不很嚴的油泵 如 滑油泵駁油泵液壓傳動中的供油泵由于齒輪泵結構簡單 價格低廉 又不易損壞 因而已開發(fā)了高壓齒輪泵 如 液壓泵 2 1 6典型結構 外嚙合齒輪泵 有直齒 斜齒 人字齒等幾種齒輪 一般采用漸開線齒形 見下圖主動和從動齒輪是由右和左螺旋齒輪拼成的入字齒輪既能承受較大負荷 又可避免產(chǎn)生軸向推力 齒輪4空套在從動軸上以補償制造 安裝時出現(xiàn)的誤差具有一定的自整位能力齒輪兩端面有配合良好的蓋板泵軸裝在單列向心球軸承上 在泵體和端蓋之間墊有紙墊16紙墊厚度可改變齒輪端面與蓋板之間的軸向間隙 圖2 5外嚙合齒輪泵 2 1 6典型結構 外嚙合齒輪泵 防超過額定Pd 裝設有安全閥 safetyvalve 安全閥閥體是一空心的圓柱體左端帶有錐形密封面當作用在環(huán)形凸肩上的壓力超過彈簧值時 閥開啟 溝通排 吸兩端泵的轉(zhuǎn)向必須符合規(guī)定為防止油液外漏 設有機械軸封是廣泛使用的一種密封方式主要密封面是軸靜環(huán)11和動環(huán)12構成動 靜環(huán)的材料分別為硬質(zhì)材料和軟質(zhì)材料做成 2 1 6典型結構 外嚙合齒輪泵 靜環(huán)與軸封蓋之間靠密封圈密封動環(huán)靠彈簧壓緊在靜環(huán)上 摩擦力使轉(zhuǎn) 密封圈防止動環(huán)與軸之間漏泄安裝時手推動環(huán)壓縮彈簧松手后動環(huán)應能緩緩滑出太松則漏泄量過大太緊則不能自動滑出補償動 靜環(huán)密封圈是機械密封的輔助密封元件機械軸封的基本特點 將由填料與軸之間的徑向曲面密封轉(zhuǎn)變?yōu)閯迎h(huán)與靜環(huán)間的軸向端面密封 2 1 6典型結構 外嚙合齒輪泵 與填料密封相比 機械軸封的主要優(yōu)點是 1 密封性能好 2 使用壽命長 3 摩擦功耗少 4 軸或軸套基本不被磨損 5 適用范圍廣 用于高溫 高壓 有毒或有腐蝕性 2 1 6典型結構 外嚙合齒輪泵 缺點 制造工藝性要求高 價格較貴密封元件的拆裝更換比較麻煩對使用條件的要求也比較嚴格 如液體帶有磨料性懸浮固體顆粒 則機械軸封必須采用特殊的設計 回轉(zhuǎn)泵在低壓條件下也常采用皮碗密封 思考題 17 與填料密封相比 采用機械密封有哪些優(yōu)點 18 機械密封在使用上要注意什么問題 19 齒輪泵有自吸能力 為什么新泵和大修后的泵起動前要向泵內(nèi)灌油 20 齒輪泵有何特點 高壓齒輪泵在結構上有何特點 選擇題 判斷齒輪泵轉(zhuǎn)向的依據(jù)是 A原動機轉(zhuǎn)向B安全閥的位置C吸排口方向D齒輪嚙合狀況吸入管漏氣是齒輪泵產(chǎn)生嘈音的主要原因 一般可用方法來檢測漏氣點 A澆油B燭火C煤油白粉法D鹵素燈檢漏齒輪泵困油現(xiàn)象不會導致 A軸承負荷增大B工作噪聲增大C容積效率降低D排出壓力增大 選擇題 消除齒輪泵困油的常用方法是 A降低油溫B減少流量C在端蓋上開卸荷槽D調(diào)整齒輪嚙合間隙在拆檢和裝配齒輪泵時應注意檢查間隙 A齒頂與泵殼B齒輪端面部位C齒嚙合處D泵軸伸出泵殼處 選擇題 齒輪泵開卸荷槽其流量 A 稍有下降B 稍有增加C 不受影響D 明顯增加齒輪泵會產(chǎn)生困油現(xiàn)象的原因 A排出口太小B轉(zhuǎn)速較高C 齒輪端面間隙調(diào)整不當D部分時間兩對相鄰齒同時嚙合限制齒輪泵轉(zhuǎn)速提高的主要原因是 A原動機轉(zhuǎn)速難以提高B會使軸承負荷過大C會增加吸入困難D會使齒輪磨損過大 2 1 6內(nèi)嚙合齒輪泵 有兩種形式帶月牙形隔板的內(nèi)齒輪泵擺線轉(zhuǎn)子泵 圖2 6所示為一種帶月牙形隔板的可逆轉(zhuǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵 2 1 6內(nèi)嚙合齒輪泵 齒環(huán)3與圓盤泵軸一體 底盤6上有月牙形隔板2和與泵軸偏心的短軸 短軸上空套著齒輪1 當泵軸帶齒環(huán)轉(zhuǎn)動時 與其內(nèi)嚙合的齒輪也轉(zhuǎn)動 產(chǎn)生吸排作用 底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球 當軸逆時針旋轉(zhuǎn)時 嚙合力使底盤轉(zhuǎn)至其銷釘4卡到半圓形環(huán)槽的最右端位置為止 右上圖 泵是下吸上排 當軸順時針轉(zhuǎn)動時 嚙合力使底盤轉(zhuǎn)過180 右下圖 泵的吸排方向不變 2 1 6內(nèi)嚙合齒輪泵 優(yōu)點 與外嚙合齒輪泵相比 泵的吸油區(qū)大 流速低 吸入性能好 流量脈動小 流量脈動率 Q 1 3 嚙合長度較長 工作平穩(wěn) 特殊齒形將困油現(xiàn)象減輕 或在齒環(huán)各齒谷中開徑向孔導油 從而完全消除困油現(xiàn)象 噪聲很低 缺點是制造工藝較復雜且漏泄途徑多 v低 65 75 2 1 6轉(zhuǎn)子泵 圖2 7 外轉(zhuǎn)子比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個齒 二者軸線偏心 異速轉(zhuǎn)動 采用擺線齒形 采用皮碗軸封 皮碗的制造 安裝和維護較簡單 成本低 但唇邊的磨損較重 功率消耗較大 2 1 6轉(zhuǎn)子泵特點 轉(zhuǎn)子泵優(yōu)點轉(zhuǎn)子泵配流口的中心角較大 且為側向吸入 不受離心力影響 故吸入性能好能用于高速運轉(zhuǎn)齒數(shù)較少 工作空間容積較大結構簡單緊湊兩個轉(zhuǎn)子同向回轉(zhuǎn)且只差一個齒 故相對滑動速度很小 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 噪聲低 壽命長 缺點齒數(shù)少時流量和壓力脈動較大而且密封性較差 v較低制造工藝不如漸開線齒輪簡單 2 1 7齒輪泵管理要點 1 注意泵的轉(zhuǎn)向和連接反轉(zhuǎn)會使吸排方向相反泵和電機保持良好對中 最好用撓性連接 flexibility 2 齒輪泵雖有自吸能力起動前泵內(nèi)要存有油液 否則嚴重摩損 吸油高度一般不大于0 5m 3 機械軸封屬于較精密的部件拆裝時要防止損傷密封元件安裝時應在軸上涂滑油 按正確次序裝入 用手推動環(huán)時應有浮動性 上緊軸封蓋時要均勻 機械軸封一定要防止干摩擦 2 1 7齒輪泵管理要點 4 不宜超額定P工作會使原動機過載 加大軸承負荷 使工作部件變形 磨損和漏泄增加 嚴重時造成卡阻 5 要防止吸口真空度大于允許吸上真空度否則不能正常吸入當吸入P過低時 會產(chǎn)生 氣穴現(xiàn)象 油在低壓區(qū)析出許多氣泡 Q降低當氣泡到高壓區(qū)時 空氣重新溶入油中 形成局部真空 四周的高壓油液就會以高速流過來填補產(chǎn)生液壓沖擊 并伴隨劇烈的噪聲 2 1 7齒輪泵管理要點 6 保持合適的油溫和粘度運動粘度以25 33mm2 s為宜粘度太小則漏泄增加 還容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象粘度過大同樣也會使 v降低和吸入不正常 7 要防止吸入空氣會使流量減少 而且產(chǎn)生噪聲 2 1 7齒輪泵管理要點 8 端面間隙對齒輪泵的自吸能力和 v影響甚大可用壓軟鉛絲的方法測出9 高壓齒輪泵敏感度大吸油口可用150目網(wǎng)式濾器液壓系統(tǒng)泵要求濾油精度 30 40 m回油管路濾油器精度最好 20 m 2 1 7齒輪泵常見故障分析 1 不能排油或流量不足不能建立足夠大的吸入真空度的原因 泵內(nèi)間隙過大 或新泵及拆修過的齒輪表面未澆油 難以自吸 泵n過低 反轉(zhuǎn)或卡阻吸入管漏氣或吸口露出液