螺桿葉片泵的工作原理

§1-2螺桿泵一、螺桿泵的結構和工作原理分類（按轉子螺桿數(shù)分）：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵基本工作原理：利用螺桿回轉時能使齒間液體產生軸向位移的特點來工作的.（普通螺桿副工作原理）

1.三螺桿泵的結構和工作原理

（由三根螺桿組成轉子的螺桿泵，屬于密封型螺桿泵）結構:

（1）一個雙頭螺紋的主動螺桿（凸螺紋，左旋）；

（2）兩個雙頭螺紋，對稱配置的從動螺桿（凹螺紋，右旋）；（3）泵殼襯套。

（4）螺桿螺旋面的形成線為擺線，保證相嚙合螺旋面沒有相對滑動。（圖示）

實物圖示

三螺桿泵工作原理

螺桿的嚙合線把主動螺桿和從動螺桿的螺旋槽分割成若干密封容積，主從螺桿嚙合轉動，嚙合線移動，密封容積沿軸向移動，螺桿每轉一轉，密封容積移動一個導程的距離。吸油腔逐漸增大，完成吸油過程，壓油腔逐漸縮小，完成排油過程。

圖示和附圖及三螺桿泵的嚙合線

螺桿有效工作長度超過一個螺距以上時，才能使吸、排空間得到完全密封；螺桿有效工作長度加長時，排出壓力可以提高。為防止三螺桿泵壓力過高，需要設置安全閥（見結構圖）三螺桿泵受力分析：1）軸向力三螺桿泵軸向力的產生原因：

①由于吸排壓力差的存在，螺桿承受一個指向吸入端的軸向力；

②螺旋面產生的軸向力，凸螺桿指向吸入端，凹螺桿指向排出端；結論：凸螺桿泵所受的軸向力大于凹螺桿泵的軸向力。三螺桿泵軸向力的平衡方法：1)采用止推軸承（小型低壓單側吸入式螺桿泵適用）；2)雙側吸入法（每根螺桿分為長度相等，旋向相反的兩部分，兩端吸入，中部排出）；圖示3)液壓平衡法（平衡活塞、平衡軸套、推力墊圈），適用于工作壓力較高的單側吸入式，能使軸向力完全平衡。圖示2）螺桿上的轉矩：在開始排油后，凹槽中的油液除能產生指向排出端的軸向推力外，還能產生一個不大的，正好可克服凹螺桿摩擦力矩的轉矩，這樣，凹螺桿在工作時基本上不用靠凸螺桿傳遞機械轉矩。也就是，從動螺桿由螺旋槽內液體壓力推動旋轉，正常工作時，主、從螺桿之間并不傳遞扭矩，使磨損較輕。

說明：

空轉時嚙合產生轉矩，軸向分力凸螺桿指向吸入端，凹螺桿指向排出端，但力不大。3）徑向力：

圖示（1）主螺桿上所受的徑向力完全平衡：（2）凹螺桿上徑向不平衡力，但比壓不大，磨損較輕，不會引起螺桿變形。2.雙螺桿泵

雙螺桿泵有密封型和非密封型雙螺桿泵分類：

按動力傳遞方式分：齒輪傳動、非齒輪傳動；非齒輪傳動：一般屬于密封型，主動螺桿靠齒形（圓盤）摩擦來驅動從動螺桿，一般流量較小，適用于輸送低壓且粘度較大的液體。齒輪傳動：一般非密封型屬于主動螺桿靠同步齒輪帶動從動螺桿。圖1

圖2按支撐軸承結構分：內軸承式、外軸承式。內軸承式：只需傳動軸處一個軸封，僅適用于輸送有自潤滑性的液體。外軸承式：

需設四個軸封，同步齒輪和軸承需要獨立的潤滑。雙螺桿泵軸向力平衡：采用結構對稱法。雙螺桿泵適用場合：僅適用于工作壓力不高的場合。3.單螺桿泵

圖示單螺桿泵結構特點：

螺桿

—單頭螺紋，材料為金屬，螺桿頂部與底部截面間的中心距為2e；

泵缸（螺套）—內表面為雙頭螺紋，材料可以是金屬或非金屬（橡膠）；工作螺桿的中心線與泵缸中心線不一致，偏離一個e，故需用萬向軸聯(lián)接驅動。

圖示單螺桿泵基本工作原理：螺桿轉動嚙合時，形成各自的密封段并軸向移動，與吸口相通的密封段容積不斷增大而吸入液體，然后與吸口隔離，而與排出口相通，容積不斷減小而排出液體。單螺桿泵適用場合：常作為油污水輸送泵二、螺桿泵的特點（見P37）三、螺桿泵的管理要點：

1.能自吸，但需充液啟動，避免干轉磨損。

2.保持吸口濾器干凈。

3.螺桿泵不允許反轉。（否則，吸排方向改變，軸向推力平衡裝置喪失作用，使泵嚴重損壞）

4.啟動時，全開吸排截止閥，停用時，應在泵完全停轉后，再關吸排截止閥。泵出口旁通安全閥的操作使用，用于卸載啟動、換備用泵和并聯(lián)使用。注意：旁通時間不能太長，以及安全閥失靈等問題。

5.備用螺桿的存放應懸吊固定，檢修時應注意防止彎曲變形（吸排管路固定、拆裝起吊、聯(lián)軸節(jié)對中）。

6.運行中防止吸入真空過大,產生氣蝕現(xiàn)象和噪聲。四、螺桿泵的修理、試驗及驗收螺桿泵的修理：

螺桿有裂紋、變形以及其它缺陷而無法修復時，予以換新；螺桿嚙合側隙磨損過度，而使泵的性能不能滿足系統(tǒng)或裝置正常工作要求時應換新。螺桿泵的試驗、驗收：

①修復后，至少做一小時的效能運行試驗，對特殊要求的泵，應按有關技術文件執(zhí)行。②泵的滾動軸承工作溫度不得超過70℃，滑動軸承工作溫度不得超過65℃。③機械密封只允許有輕微的滲漏。結構④修復后，泵的性能應能滿足系統(tǒng)、裝置正常工作的要求?！?-3葉片泵一、單作用葉片泵1.結構組成：主要由轉子、在轉子軸向槽中滑動的若干葉片、定子和兩側板(配流盤上開有吸排窗口)組成。

2.裝配關系：內表面呈圓形輪廓的定子和轉子偏心安裝，當轉子轉動時，葉片在轉子槽內滑出、滑進，保持和定子緊密接觸。各葉片間與定子、側板圍成密封空間。圖示3.單作用葉片泵工作原理：當轉子回轉時，定子、轉于、葉片和端蓋間就形成苦干個密封的工作空間。葉片逐漸伸出使葉片間的工作空間逐漸增大，通過開在兩端側板(配流盤)上的吸油窗口從吸油口吸入油液；葉片被定子內壁逐漸壓進槽內，工作空間逐漸縮小，經配流盤上的排油窗口將工作油液從壓油口壓出。吸油腔和壓油腔之間，有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開。轉子每一轉中進行一次吸排油，稱為單作用泵,這種油泵一般不宜用在高壓。4.單作用葉片泵的變量：

流量與偏心距的大小有關，吸排方向與偏心距的方向有關。改變偏心距的大小和方向，即可改變泵的流量和吸排方向。變量泵的結構——轉子的中心是固定的，定子是浮動的，可以左右移動。圖示5.單作用葉片泵的徑向力：由于吸排油區(qū)的液力不平衡，會產生相當大的徑向力，使軸承上承受較大的載荷，所以也稱為非卸荷式油泵。6.單作用葉片泵的葉片安裝傾角：葉片與轉子本體的徑向交角為傾斜角，為后傾角，一般為20～30°。后傾角的目的是為了使葉片易于甩出，以保證葉片頂端始終貼著定子內壁。圖示7.單作用葉片泵的葉片數(shù)：一般為奇數(shù)。8.單作用葉片泵的困油現(xiàn)象：由于葉片的夾角小于吸排密封區(qū)，從而形成了封閉區(qū)（困油區(qū)）。解決方法——在配流盤吸排窗口端部開三角槽來消除。二、雙作用葉片泵

（見下圖）1.結構組成及性能特點：將定子內表面輪廓做成略似橢圓形和轉子同心安裝，可使泵每轉產生兩次吸排，該泵稱為雙作用泵。葉片泵壓力脈動小，因磨損而產生的工作壓力下降較小，運轉平穩(wěn)、噪音較小，結構緊湊，起動轉矩小。但吸入條件較差，運動部件的工作可靠性較低。2.

雙作用葉片泵的徑向力和葉片數(shù)：由于吸排區(qū)對稱分布，轉子上徑向作用力平衡，軸承負載小。葉片數(shù)為偶數(shù)，一般8～12片，其目的是為了平衡徑向力(考慮到密封條件，葉片的數(shù)量不準少于6個)。這種泵也稱卸荷式泵，適用高壓場合，一般是定量泵。3.雙作用葉片泵的困油現(xiàn)象：當相鄰兩葉片同時位于吸排口之間時，正好將吸排口隔開，這時就形成封油區(qū)，就可能出現(xiàn)困油問題。（旋轉時兩葉片間容積不變，雖不會發(fā)生困油，但從吸過渡到排，會產生壓力沖擊；葉片包角太小，產生困油，包角太大，吸排窗口溝通，工作失常。）4.雙作用葉片泵的困油現(xiàn)象解決方法：

配流盤的壓油窗口的一端開三角卸荷槽（消除困油；減少過渡的壓力沖擊、脈動、噪聲）。見圖5.雙作用葉片泵的葉片傾角：前傾10～14°。前傾角的目的是為了減小切向力，減少偏磨，減輕磨損，使運動靈活，防止葉片卡死。前傾安裝的葉片泵不能反向轉動。見圖三、總結單、雙葉片泵的結構特點1.定子內腔型線：單作用的是圓型；雙作用的是四段圓弧和四段過渡曲線。2.轉子：

都是圓型，有葉片槽。3.葉片：

單作用葉片數(shù)為奇數(shù)，葉片的底部在排出時通排出腔，在吸入時通吸入腔，通排出腔的時間較長，但有的泵的葉片底部全部通排出腔；

雙作用葉片數(shù)為偶數(shù)不能少于8片，通常是12片，葉片的底部一般都通排出腔。4.配油盤①單作用變量葉片泵的配油盤：配油窗口對泵的中心線是不對稱的，還開有兩油槽分別與轉子上葉片槽底部相接通。在壓油腔葉片底部是通壓力油和壓油口相通，在吸油腔葉片底部是通低壓油和吸油口相通，葉片的頂部和底部受力基本上是平衡，這就避免了吸油區(qū)定子內表面嚴重磨損的問題。見P39圖18②雙作用葉片泵的配油盤：

配油盤吸入口流速一般為4～5m/s，最高不超過6m/s，防止流動阻力大而出生氣穴現(xiàn)；配油盤上開盲孔是為了平衡軸向力；配油盤上排出窗口開三角形節(jié)流是為了防止液壓沖擊和噪聲。定子圓弧段的圓心角α≥配油盤上密封區(qū)圓心角β（以防止發(fā)生困油現(xiàn)象）；油盤上密封區(qū)圓心角β≥兩葉片之間的圓心角γ（以防止發(fā)生吸排油腔相通發(fā)生泄漏）。

即α≥β≥γ5.葉片的傾角和倒角單作用葉片泵：后傾角后倒角。后傾角一般為20～30°。見下圖雙作用葉片泵：前傾角后倒角。前傾角一般為10～14°。6.葉片泵的流量計算雙作用泵：

Qt=2Bn(R-r)[π(R+r)-δz

/cosθ]×10-6

L/minB—葉片寬度δ—葉片厚度z—葉片數(shù)θ—葉片傾斜角單作用泵：

Qt=4πReBn×10-6

L/min

R—定子半徑e—偏心距7.高壓葉片泵的結構特點高壓葉片泵易磨損的原因：

通常在葉片底部通以壓力油或使用彈簧來保證葉片與定子內表面的緊密接觸，這就導致磨損。并且泵的壓力越高，葉片頂?shù)迷骄o，磨損也就越厲害。磨損導致泄漏，容積效率低下，很難建立高壓。減少磨損辦法：

1.選用適當?shù)牟牧希?.保證油液清潔；3.結構上采取措施。結構上采取措施的具體方法：

1.減小葉片上下不平衡力的大小（葉片厚度、葉片底部油液壓力和承受壓力油作用的寬度、階梯式葉片）；2.使葉片上下油壓作用力平衡（采用雙葉片、帶彈簧式葉片、葉片上下通以壓力相等的油液）。

見下面7張圖四、單、雙葉片泵的特點1．流量較均勻，運轉平穩(wěn)，噪聲較低。2．雙作用葉片泵轉子所受徑向力是平衡的，軸承壽命長；它的內部密封性也較好，容積效率較高；因此，一般額定排出壓力較高，可達7MPa左右。3．結構緊湊，尺寸較小而流量較大。4．對工作條件要求較嚴。葉片抗沖擊較差，較容易卡住，對油液的清潔程度和粘度都比較敏感。端面間隙或葉槽間隙