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齿轮泵

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齿轮泵主要结构和提高容积效率的措施

时间:2019-02-26 08:51 作者:东森泵业

齿轮泵作为一种能量转换的通用机械,以其转速快、体积相对较小、重量轻、效率高、流量、扬程及性能范围较广,结构简单、性能平稳、容易操作和维护等优点,得到广泛应用。但是随着高流量、高扬程齿轮泵的应用,对齿轮泵的可靠性提出了加高的要求,因为齿轮泵可靠性原因可能导致泵运行不良,甚至造成事故,给企业造成巨大的经济损失,因此对齿轮泵可靠性的研究成为齿轮泵设计中不可或缺的环节。

齿轮泵的运行中,会出现各种各样的不稳定现象,例如:进口出现回流和出口出现脱流,致使泵流量扬程曲线容易出现驼峰;由于泵的流量功率曲线呈现上升趋势,致使泵在大流量工作时配套电机容易出现过载;还可能由于泵的汽蚀,使泵出现振动;以及泵整个结构方面的强度及性能要求,如支承系统、密封装置、润滑系统、监控系统都可能出现故障,导致泵的运行偏离正常。故在齿轮泵的设计中,要增强泵的可靠性,使其在各个工况下能够平稳运行。

齿轮泵的主要结构介绍

齿轮泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛形泵壳。具有若干个后弯叶片的叶轮紧固于泵轴上,并随泵轴由电机驱动作高速旋转。叶轮是直接对泵内液体做功的部件,为齿轮泵的供能装置。泵壳的吸入口与吸入管路相连接,吸入管路的底部装有单向底阀。

1、泵壳。泵壳有轴向剖分式和径向剖分式两种。大多数单级泵的壳体都是蜗壳式的,多级泵径向剖分壳体一般为环形壳体或圆形壳体。一般蜗壳式泵壳内腔早螺旋型,用以收集从叶轮中甩出的液体,并引向扩散管至泵出口。

2、叶轮。叶轮是的作功部件,泵通过叶轮对液体作功。叶轮型式有闭式、开式、半开式三种。闭式叶轮由叶片、前盖板、后盖板组成。半开式叶轮由叶片和后盖板组成。开式叶轮只有叶片,无前后盖板。

3、导轮。为了减少离开叶轮的液体直接进入泵壳时因为冲击而引起的能量损失,在叶轮与泵壳之间有时装置一个固定不动而带有叶片的导轮。导轮中的叶片使进入泵壳的液体逐渐转向而且流道连续扩大,使部分动能有效地转换为静压能。蜗牛形的泵壳、叶轮上的后弯叶片及导轮均能提高动能向静压能的转化率。

4、轴封装置。由于泵轴转动而泵壳固定不动,在轴和泵壳的接触处有间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出,设置轴封装置。齿轮泵的轴封装置有填料函和机械密封。填料函是将泵轴穿过泵壳的环隙作成密封圈,于其中装入软填料(如浸油或涂石墨的石棉绳等)。机械密封是由一个装在转轴上的动环和另一固定在泵壳上的静环所构成。

目前,国内外关于齿轮泵的研究主要集中在以下几个方面:

1、齿轮参数及泵体结构的优化设计;

2、齿轮泵间隙优化及补偿技术;

3、困油冲击及卸荷措施(包括困油冲击与齿轮啮合重叠系数的关系以及卸荷是否完全等;

4、降低齿轮泵流量脉动的方法(包括合理选择齿轮的参数以及采用剖分式齿轮等);

5、齿轮泵的噪声控制技术;

6、轮齿表面涂覆技术及其特点;

7、齿轮泵变量方法的研究;

8、齿轮泵的寿命及其影响因素;

9、齿轮泵液压力分析及其高压化的途径;

齿轮泵的泄漏及提高容积效率的措施

1、齿轮泵的泄漏

齿轮泵的泄漏主要包括:

1)齿轮端面间隙(轴向间隙)的泄漏。由于端面间隙的途径多,封油长度短,其泄漏约占总泄漏量的75一80%。所以减小端面间隙的泄漏,对提高容积效率起着决定性的作用;

2)齿轮径向间隙泄漏。这部分主要是高压腔油液经齿顶圆径向间隙向低压腔泄漏,约占总泄漏量的15一20%;

3)齿面接触处(啮合点)的泄漏。由于啮合点接触不好(如齿形误差造成沿齿宽方向的啮合不好),使高压腔与低压腔之间密封不好而造成泄漏。在啮合正常时,通过齿面接触处的泄漏是很少的,一般不予考虑。

2、提高容积效率的措施

影响齿轮泵容积效率的主要原因是泵的内部泄漏。在中高压齿轮泵中,为了减少齿轮泵的内部泄漏,提高其容积效率,可采取轴向间隙的自动补偿或轴向间隙、径向间隙都可自动补偿的措施。轴向间隙的自动补偿一般采用“浮动轴套(或浮动侧板)”或“弹性侧板”,使之在液压力的作用下紧压在齿轮的端面上,从而减少泄漏。径向间隙的自动补偿是在具有特殊结构的侧板的背面通入高压油,在高压油的作用下,侧板发生变形,紧靠在齿顶圆上,使径向间隙得到自动补偿。这种结构的齿轮泵,虽然结构较为复杂,但由于其轴向和径向间隙都可自动补偿,故可用于较高的工作压力。