回转泵-A.ppt

第二章Chapter2回转泵RotaryPump 回转泵属于容积式泵 通过运动部件的回转运动造成工作空间容积的增大和缩小来吸排液体 2 1齿轮泵GearPump 结构和分类 结构 泵体 一对互相啮合的齿轮 主从动齿轮 两侧端盖 吸排腔由ABC三齿隔开 可分为外啮合式和内啮合式 外啮合齿轮泵较为普遍 工作原理按额定排出压力 齿轮泵可分为 低压齿轮泵 PH 2 5MPa 中压齿轮泵 PH 2 5 8MPa 高压齿轮泵 PH 8MPa 一 齿轮泵的工作原理 齿轮泵结构 泵壳 端盖 一对互相啮合的主从动齿轮剖面图如右图 ABC三个齿隔开吸排腔 能达到密封和啮合连续的目的 但会引起齿轮泵困油 二 齿轮泵的困油现象 外啮合齿轮泵的轮齿 一般都采用模数已标准化的渐开线齿形 齿轮泵为了运转平稳 要求在前一对齿轮尚未脱离啮合时 后一对齿轮便已进入啮合 于是 在部分时间内相邻两对齿会同时处于啮合状态 形成一个封闭空间 使一部分油困在其中 而封闭空间的容积又将随着齿轮的转动而发生变化 从而产生困油现象危害 液体伸缩性很小 封闭空间减小时 液体收到挤压 产生高压 强行挤出时产生噪声和振动 使轴承承受很大的径向力 封闭空间增大时 压力下降 气泡析出使容积效率下降 加剧了噪声和振动 消除困油现象的方法 卸荷槽 卸荷孔 修正齿形 使用斜齿轮或人字形齿轮等采用卸荷槽孔时 一般不采用对称布置 而是向吸入口移过适当距离 这样能更好解决排出腔的困油 但不能反转使用 图2 2齿轮泵的困油现象 困油 三 齿轮泵的径向力 径向力分析 主动齿轮 排出口的液压力Fo从动齿轮的反作用力Fm两力的合力为F1从动齿轮 排出口的液压力Fo主动齿轮的驱动力Fm两力的合力为F2结论 主从动齿轮所受的径向力合力方向不同 从动大于主动 四 齿轮泵的流量 Qt K D2mBn 10 6 2 KDmBn 10 6L minK 修正系数 一般为1 05 1 15D 分度圆直径 mmm 模数mm m D z z为齿数 B 齿宽mm n 转速 r min 中低压齿轮泵 为使流量均匀 一般齿数较多 通常z 13 20 推荐2 K 6 66Qt 6 66zm2Bn 10 6高压齿轮泵 一般齿数较少 z 6 14推荐2 K 7Qt 7zm2Bn 10 6 提高齿轮泵的理论流量的途径 增加齿轮的直径 齿宽 转速和减少齿数 Q Qt v对于结构尺寸既定的齿轮泵其实际流量的大小主要取决于泵的容积效率 v 影响容积效率的因素主要有 密封间隙内漏泄途径 齿轮端面和两侧盖板间的轴向间隙 齿顶和泵体内侧的径向间隙 轮齿的啮合线 其中 齿轮端面的漏泄途径短而宽 漏泄量约占总漏泄量的70 80 排出压力排出压力升高 实际流量下降 吸入压力吸入真空度增加 v下降 油液的温度和粘度温度越高 粘度越低 漏泄量越大 转速转速低 v下降 n 200 300r min 转速过高会造成吸入困难 v也 五 齿轮泵的特点 1 有一定的自吸能力 但不如往复泵 启动前齿轮表面必须有油 不允许干转 2 理论流量由工作部件的尺寸和转速决定 与排出压力无关 3 额定排出压力与工作尺寸 转速无关 决定于泵的密封性和轴承承载能力 装设安全阀 高压齿轮泵采用液压间隙自动补偿装置 平衡和减小径向力的措施或承载能力高的轴承 4 流量连续 但有脉动 脉动频率等于转速和齿数的乘积 5 结构简单 价格低廉 工作可靠 6 因磨擦面较多 故适用于排送不含颗粒并具有润滑性的油类 六 齿轮泵的典型结构 1 外啮合齿轮泵 斜齿轮泵 机械轴封的主要优点 密封性能好使用寿命长摩擦功耗少轴或轴套基本不会被磨损适用范围广机械轴封的缺点 制造工艺高 价格较贵 拆装比较麻烦等 2 内啮合齿轮泵 带月牙形隔板的内啮 合齿轮泵结构 传动轴与圆盘一体 圆盘内即齿环底盘与月牙形隔板一体 并有短轴 上空套齿轮 背面有销钉可在盖板上面的半圆形环槽内滑动 工作原理 当齿环反转时 啮合力使底盘转动 直到底盘上的销钉卡到环槽的最右端为止 如图所示 此时泵的吸排方向不变 与外啮合齿轮泵相比 其特点 优点 吸油区大 流速低 吸入性能好 流量脉动小 工作平稳 噪声低 缺点 制造工艺复杂 漏泄途径多 容积效率低 转子泵 缺点 齿数少流量脉动大 七齿轮泵的管理 1 齿轮泵的管理要点 注意泵的转向和连接 启动前泵内有油 吸油高度一般不大于0 5m 机械轴封拆装要防止损伤 防止干摩擦 不宜在超出额定压力下工作 要防止吸入真空度过大 工作中应保持合适的油温和粘度 工作中防止空气吸入 吸入空气是产生噪音的主要原因 浇油法 齿轮端面间隙对齿轮泵的自吸能力和容积效率影响甚大 用压铅丝法测量 低压齿轮泵吸油口可用150目网式滤器 齿轮泵的常见故障分析 1 启动后不能排油或流量不足泵的原因 泵内间隙过大 泵转速过低 反转或卡阻吸入方面 吸入管漏气或吸口露出液面气穴现象 吸高太大 油温太低 粘度太大 吸入管堵塞 如吸入滤器脏堵或吸入阀未开 油温太高 排出方面 排出管漏泄或旁通 安全阀弹簧太松 排出阀未开 排出滤器堵塞 使安全阀顶开2 工作噪声太大 液体噪声漏入空气 产生气穴 见前条 至 项 机械噪声对中不好 轴承损坏 安全阀跳动 齿轮磨损严重而啮合不良泵轴弯曲等 3 泵磨损太快 油液含磨料性杂质 长期空转排出压力过高 泵轴变形严重 中心线不正 2 2螺杆泵 螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的 有单螺杆泵 双螺杆泵 三螺杆泵和五螺杆泵之分 商船以单螺杆泵和三螺杆泵应用最为广泛一 螺杆泵的结构和工作原理1 三螺杆泵的结构和工作原理主动螺杆与从动螺杆都是双头螺杆 凹螺杆根圆直径di 节圆直径dH与凸螺杆顶圆de三者之比是1 3 5 凹 凸螺杆的导程t 10 3dH 三螺杆泵的几何形状和密封 各封闭腔室的轴向长度Lmin t l理论上螺杆的最小工作长度为1 09t 通常泵套与螺杆的最小长度取 1 2 1 5 t 能形成封闭容腔而将排出腔和吸入腔完全隔开的螺杆泵 即属密封型螺杆泵衬套的最小工作长度为0 932t 三螺杆泵的啮合线 2 单螺杆泵的结构和工作原理 1 螺杆2 泵缸3 万向轴4 主动轴5 轴承6 填料箱7 小活塞8 弹簧9 挠性保护套10 销轴11 销轴套12 注油口 单螺杆泵的螺杆可视为由一半径为R的圆 其圆心O1以螺距t绕半径为e 轴线为K的圆柱体旋转而成 泵缸由丁腈橡胶制成 其截面是由两个中心距等于4e 半径为R的半圆弧用两段直线 长4e 连接而成 整个泵缸可示为由这样的截面以两倍于螺杆的螺距t绕O轴旋转而成 即泵缸螺距T 2t 单螺杆泵属密封型螺杆泵泵运转时泵缸和主动轴轴线的相对位置是不变的 而螺杆轴线K相对于泵缸轴线O则以e为半径 按与螺杆相反转向在作圆周运动 螺杆为单头 泵缸为双头 单螺杆泵螺杆与泵缸的啮合 二 螺杆泵的流量 螺杆泵的理论流量Qt 60Atnm3 h三螺杆泵 A 1 24dH2t 10 3 dHQt 248 6dH3nm3 h单螺杆泵 A 8eRQt 480eRTnm3 hR 螺杆半径 T 泵缸螺距 螺杆泵的主要内漏泄途径是螺杆顶圆与泵缸或衬套的径向间隙 其次是啮合螺杆之间顶圆与根圆以及螺旋面之间的啮合间隙 螺杆泵内漏泄量与径向间隙的立方以及工作压差成正比 而与螺杆的有效长度及液体粘度的平方成反比 直径增大时 泵的 v 转速增高时 Qt 故 v也 螺杆长度增加时 泵的 v 在螺杆泵中 三螺杆泵的密封性能较好 三 三螺杆泵的受力分析1 轴向力 液压力对凸 凹螺杆都指向吸入端 凸螺杆螺旋面的附加液压轴向力是指向吸入端 而从动螺杆 凹螺杆 是指向排出端 所以工作时从动螺杆所受的轴向推力较小 平衡轴向力的措施有 设置止推轴承 适用于工作压力小于1 6MPa的泵 采用双吸形式 适用于大流量泵 采用液力平衡装置 2 径向力 凸螺杆上的径向液压力完全平衡两根凹螺杆上所受径向力大小相等 方向相反 所构成的力偶方向与凸螺杆转向一致 由衬套工作面承受3 螺杆上的转矩凸螺杆承受阻转矩 工作中凹螺杆主要通过压力油传递转矩 四 螺杆泵的特点 具有回转式容积泵的一般特点1 没有困油现象 流量和压力均匀 故工作平稳 噪声和振动少 2 轴向吸入 不存在妨碍液体吸入的离心力的影响 吸入性能好 故适用于高转速大流量 最大可达10000rpm 750立方小时3 三螺杆泵受力平衡和密封性能好 容积效率好 允许的工作压力高 4 对所输送的液体搅动少 适于输送不宜搅拌的液体 适用的粘度范围宽 1 104mm2 s 5 零部件少 相对重量和体积小 磨损轻 维修工作少 使用寿命长 缺点 螺杆的轴向尺寸较长 刚性较差 加工和装配要求较高 价格较高应用 三螺杆泵 用作主机滑油泵 燃油泵 货油泵 液压泵单螺杆泵 油水分离器的污水泵 废物焚烧炉的输送泵 粪便输送泵 渣油泵 污油泵 海水泵和甲板冲洗泵 双螺杆泵非密封型 在船上很少使用五螺杆泵非密封型 泵小流量大 加工困难 价格高 适用于军舰 五 螺杆泵的管理要点 1 有自吸能力 但应防干转 单螺杆泵干转泵缸烧毁 三螺杆泵螺杆 衬套磨损严重或拉伤表面 2 三螺杆泵吸入管路必须装40 60目滤器 吸入液面应高出吸入管口100mm以上 3 工作时不应反转 否则推力平衡装置失去作用 使泵损坏 4 泵启动时应先全开吸排截止阀 为了轻载启动 启动前将安全调压阀调松 不允许长时间小流量运转 停用时断电后 先关排出阀 全停后再关吸入阀 5 螺杆较长 刚性差 易弯曲变形 备用螺杆宜悬吊捆绑固定 6 防止吸油温度太低 粘度过高 或吸入空气 以及吸入滤器堵塞 联轴节对中良好 否则会引起不正常磨损或噪声 2 3叶片泵 一 叶片泵的工作原理1 双作用叶片泵的工作原理定子内壁由四段圆弧和四段过渡曲线组成 转子与定子同心 定子由定位销与两侧配油盘固定 不会产生困油现象作用在定子及转子上的液压力完全平衡 属于卸荷式叶片泵 双作用叶片泵结构 1 转子2 定子3 叶片4 泵体 2 单作用叶片泵的工作原理 1 结构 1 转子2 定子3 叶片4 泵体2 工作原理 吸入与排出 定子内壁是半径为R的圆 转子与定子偏心会产生困油现象 解决方法 在排出口边沿开三角形卸荷槽 工作时定子 转子和轴承将承受不平衡的径向液压力 属非卸荷式叶片泵 通过改变偏心距的方向和大小 可做成双向或单向无级变量泵 二 叶片泵的结构 1 定子 转子和叶片 通过配油盘端面环槽C 双作用叶片泵叶片底部与排出油腔相通 以使叶片在排油区可靠地贴紧定子 这也加重了叶片在吸入区和定子内表面的磨损 单作用叶片泵叶片底部在排油区和部分密封区通排出腔 较长 在吸油区与吸入腔相通 较短 双作用叶片泵的叶片数Z应取偶数 以保证转子所受的径向力平衡 双作用叶片泵采用前倾角 减少侧向分力 避免叶片卡死 后倒角 叶片位于封油区时倒角部分受吸入区压力作用 有助于叶片贴紧定子的内表面 叶槽顺转向有10 14 的前倾角 若采用径向叶片则压力为N 压力角为 若将叶片前倾一角度 则压力角为 单作用叶片泵采用后倾角 便于叶片外伸 后倒角 叶槽按转向看有20 30 的后倾角 另外 倾斜开槽有助于增加转子的强度 2 叶片的倾角和倒角 2 配油盘 配油盘上密封区的圆心角 两叶片之间的圆心角2 Z 否则会使吸排口沟通 造成严重漏泄 定子圆弧段的圆心角 配油盘密封区的圆心角 以免产生困油现象 配油盘的排出口在叶片从封油区进入端的边缘处开有三角形节流槽 以免压力冲击与噪音 盲孔的作用 使叶片所受轴向液压力平衡 三 叶片泵的流量 内部泄漏途径 配油盘与转子及叶片两端的轴向间隙 特别是叶片与配油盘端面间隙 对 v影响最大 双作用叶片泵径向力平衡 泵轴不会弯曲 轴向间隙可以做得很小 故容积效率比齿轮泵高 叶片顶端与定子内表面的径向间隙 可自动补偿 叶片与叶槽的间隙 四 叶片泵的特点 除具有回转式容积泵的一般特点外 还有 1 流量较均匀 运转平稳 噪音较低 2 双作用泵径向力平衡 v比齿轮泵高 额定排出压力较高 可达7MPa 采用浮动配油盘或采取措施减小叶片在吸入区对定子的压力 高压叶片泵的工作压力可达到20 30MPa3 结构紧凑 尺寸较小而流量较大 4 对工作条件要求较严 叶片抗冲击差 容易卡住 对油液清洁程度和粘度比较敏感 转速一般500 2000rpm 不宜太高 气穴 或太低 离心力太小 叶片不能压紧定子 5 结构复杂 零件制造精度要求较高 应用 多用作液压系统的工作油泵 或清洁油类的输送泵 五 叶片泵的管理要点 除防止干转和过载 防止吸入空气和吸入真空度过大外 还有1 叶片泵回转方向改变 则其吸排方向也改变 一般叶片泵不允许反转 倾角 倒角方向 叶片底部与排油腔相通 节流槽 吸排口 2 装配叶片泵时 配油盘与定子的相对位置用定位销固定 叶片 转子 配油盘不得装反 吸入区磨损严重时 用纱布打磨 定子反转安装 吸入区变为排出区 3 拆装叶片泵时注意清洁 防止工作部件擦伤或卡阻 4 叶片与叶槽的位置在装配时不可随意调换 5 保证合适的轴向间隙 6 注意所输送油液的温度和粘度 2 4水环泵 作用 主要用来排送气体 船上用作真空泵或离心泵的引水泵 分类 单作用式和双作用式 一 水环泵的典型结构和工作原理水环泵的工作过程可分为三个连续的阶段 吸入过程 压缩过程 排出过程 水环泵与叶片泵的重要差别叶片泵工作容积的变化靠刚性运动部件直接造成 而水环泵是靠水环中的液体进出叶间造成的水环的作用 传递能量 密