齒輪泵的工作原理

齒輪泵的工作原理第節(jié)齒輪泵2-1-1齒輪泵的工作原理簡單構(gòu)造一對互相嚙合的齒輪(Theteethmeshed)主動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(jié)構(gòu)特點泵如果反轉(zhuǎn)，吸排方向相反嚙合緊密，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外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)（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（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(shè)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(jié)構(gòu)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(cè)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(shè)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(yīng)等于齒間工作容積每轉(zhuǎn)的Qt應(yīng)為兩個齒輪全部齒間工作容積之和?？杉僭O(shè)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(yīng)乘上修正系數(shù)&平均Qt為：式中：D 分度圓直徑，mm；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(yīng)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nv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(cè)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0v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，nv亦將降低。2-1-4影響齒輪泵nv的因素油液的溫度和粘度(viscosity)油液的T越高，µ越低，漏泄量就越大但油T過低則µ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nv下降。轉(zhuǎn)速漏泄量與n關(guān)系不大n低Qt就小，會使nv降低當n<200~300r/min,nv將降到不能容許的地步n過高又會造成吸入困難，也使nv降低。外齒輪泵的nv=0.7-0.9,用間隙自動補償裝置時，nv可達0.8-0.96。2-1-4齒輪泵的特點.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(yīng)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)。.Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關(guān)。.額定Pd與工作部件尺寸、n無關(guān)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(yīng)設(shè)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(shè)浮動元件將排出壓力引至該元件的外側(cè)(靠排出側(cè),橡皮圈限定區(qū)域內(nèi))使其液壓力稍大于內(nèi)側(cè)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)o2-1-4齒輪泵的特點4.流量連續(xù)，有脈動外嚙合齒輪泵oQ在11%~27%范圍內(nèi)，噪聲較大Z越少，oQ越大內(nèi)齒輪泵oQ較小，約為1%一3%,噪聲也較小。5.結(jié)構(gòu)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—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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)-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(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵防超過額定Pd，裝設(shè)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(shè)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(gòu)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(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵靜環(huán)與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(yīng)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(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵與填料密封相比，機械軸封的主要優(yōu)點是：密封性能好使用壽命長。摩擦功耗少。軸或軸套基本不被磨損⑸適用范圍廣，(用于高溫、高壓、有毒或有腐蝕性)Mechanicalseals(1)Theprovisionofrotaryshaftsealsinsteadoftheusualstuffingboxandgland,whereconditionsaresuitable,possessesmanyadvantages.Thepowerabsorbedislowerandisconstant,whereasaglandexcessivelytightenedcausesaconsiderableincreaseinpowerabsorbed.Insmallpumpsthismayresultinoverloadingthemotor.Mechanicalseals(1)Inadditionmaintenancecostsarereduced,therotarysealoperatingforlongperiodswithoutwearorattention.Astandardsealconsistsofastationarycarbonringinsertinthecasing,orsealcoverwheresuchisprovided,andagainstthisametalringofeasyclearanceontheshaftsleeverotates,contactbetweenthefacesbeingensuredbyalightlyloadedcoilspring.Mechanicalseals(2)Therubbingfacesofbothcarbonandmetalringsareindependentlylappedtogiveadeadflatsurface.Asyntheticrubberring,ofcircularcross-section,containedbetweenshaftsleeveandmetalring,inagrooveinthelatter,effectivelypreventsleakagebetweenthem.Thediameterofthegrooveissuchthatasqueezeisexertedontherubberring,thusasufficientfrictionalforceisprovidedtorotatethemetalring,withcertainexceptions.Thewidthofthegrooveis,however,madeconsiderablygreatersothatthemetalringiscapableoffreeaxialfloatwithaccompanyingrollingactionoftherubberring.Mechanicalseals(3)Materialsusedforthevarioussealpartsareasfollows:Carbonstationaryring.Syntheticrubberring.Bronzerotatingringwithbronzespringforstandardandallgunmetalpumps.Stainlesssteelrotatingringforallironpumps.Fornon-lubricatingliquids,suchasammonia,glycol,petrol,paraffin,transformerandquenchingoil,etc.,therotatingringis