上海院船舶辅机课件02回转泵

1船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]第二章回转泵一、工作原理二、困油现象三、径向力五、特点第一节齿轮泵四、流量六、典型结构七、管理2船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]一、工作原理[WorkingPrinciple]吸排方向取决于转向，脱开啮合的一侧与吸入管连通，插入啮合的一侧与排出管连通。请打开“0201外啮合齿轮.swf”文件观看动画(鼠标单击)3船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]二、困油现象齿轮重迭系数>1，部分时间两对相邻齿同时啮合，形成封闭空间，其容积先减小后增大，产生困油现象。导致：①轴承负荷(径向力)增大，②噪音和振动增大，③容积效率降低，功率损失等。4船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]二、困油现象如何解决困油现象？解决思路：在不沟通吸排腔的前提下，使封闭容积减小时使它和排出腔相通，增大时和吸入腔相通。最常用的方法是开卸荷槽：在两端盖内侧各挖两个矩形凹槽，它们的内边缘正好与封闭容积最小时两啮合点相接。为更好地解决问题，可使用非对称卸荷槽：一对槽向吸入端偏移适当距离。5船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]二、困油现象如何解决困油现象？解决思路：在不沟通吸排腔的前提下，使封闭容积减小时使它和排出腔相通，增大时和吸入腔相通。齿轮泵中需开卸荷槽解决困油现象的是正齿轮泵。斜齿轮或人字齿轮一对齿在排出腔端刚啮合形成齿封空间时，靠吸入腔的另一端已即将脱开，困油现象不严重。在常用的船用泵中，需要解决困油现象的泵有齿轮泵和叶片泵。6船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]问题：齿轮泵端盖开卸荷槽后，如果对漏泄没有影响，那么泵的流量比不开卸荷槽之前如何变化？流量稍有增加：因为封闭空间的油可从卸荷槽挤入到排出腔；而不开卸荷槽时这部分油被带回到吸入腔。7船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]三、径向力[RadialForce]可见，主、从动齿轮所受径向力大小不等(从动齿轮受力较大)，方向不同。径向力大小与转速无关，与齿宽B、齿顶圆直径De，吸排压力差

p有关。减小径向力的常用方法是缩小排出口。主动齿轮从动齿轮8船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]四、流量[Capacity]D-分度圆直径；m-模数(m=D/z，z为齿数)中低压齿轮泵：高压齿泵轮：9船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]四、流量[Capacity]影响齿轮泵容积效率的因素：(1)密封间隙：(2)排出压力：(3)吸入压力：(4)油的温度和粘度：(5)转速：齿轮端面间隙(是最主要的泄漏)、齿顶间隙、啮合齿之间。泄漏量与间隙的立方成正比，主要检查齿轮端面间隙。泄漏量与间隙两端的压差成正比。吸入压力低，气体析出，容积效率低。温度高则粘度低，泄漏大；油温过低粘度太大，吸入真空度大，析出气体多，容积效率低。转速低理论流量小，转速高吸入困难，都会使容积效率低。10船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]五、特点[Characteristics]1.有自吸能力。摩擦面多，不许干转。2.理论流量由尺寸和转速决定，与排压无关。(转速不宜太低，否则容积效率太低)3.额定排压由密封性和轴承承载能力决定，与尺寸、转速无关。4.流量连续，但有脉动(其它条件相同，齿数越少流量不均匀程度越大)。5.结构简单。6.摩擦面多，用来排送油类。11船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]六、典型结构[TypicalStructure]1.外啮合齿轮泵12船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]齿轮共4个，2个主动齿轮和1个从动齿轮固定在轴上，另1个从动齿轮套在轴上，以弥补误差。单端面机械轴封[MechanicalShaftSeal]，后祥述。图中轴封用于离心泵，供参考。排压过高，安全阀开启沟通吸排腔。因为安全阀作用方向已定，所以齿轮泵一般不宜反转。在泵体和端盖之间有纸垫[PaperShim](可用海图纸制作)

，用于调整端面间隙、密封作用。13船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]2.高压齿轮泵(1)为了减少内部漏泄，采用液压间隙自动补偿装置。(2)采取平衡或减小径向力的措施并采用承载能力高的轴承。14船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]高压齿轮泵15船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]2.内啮合齿轮泵(1)带月牙形隔板的内啮合齿轮泵(★★★)泵轴转向改变，靠啮合齿作用力使隔板转过180

，吸排方向不变。齿轮比齿环齿数少，齿轮与齿环转向相同，齿轮比齿环转速大。优点：吸入性能好，易消除困油现象，流量脉动率小。请打开“0206内啮合齿轮.swf”文件观看动画(鼠标单击)16船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump](2)转子泵外转子比内转子齿数多1个(7-6=1，或5-4=1)。皮碗轴封由弹性体、金属骨架和弹簧组成。优点：吸人性能好，适用于高转速；运转平稳，寿命长；齿数少，工作容积大；缺点：齿数少时流量和压力脉动大；密封性差，容积效率低。17船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]18船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]七、管理[Management]1.管理要点(4)不宜在超出额定压力的情况下工作，否则会使原动机过载，加大轴承负荷变形，磨损和漏泄增加。(1)注意泵的转向和连接。(2)齿轮泵虽有自吸能力，但起动前摩擦部件表面要有油液，吸高一般不大于0.5m。(3)机械轴封的安装：用手推动环压缩弹簧，松手后应能缓缓滑出。太紧不能自动补偿，太松泄漏大。19船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump](8)端面间隙对自吸能力和容积效率影响最大。用压铅丝方法测量端面间隙，用垫片调整或研磨端盖。(5)吸入真空度太高不能吸入(气穴现象，主要是溶于油中的空气逸出)。(6)保持适当的油温和粘度。(7)防止吸入空气。否则流量减少，产生噪音，可在管接头处浇油检查。(9)低压齿轮泵污染敏感度低(高压泵敏感度大)，吸口可用150目滤器。20原因可根据泵的正常吸入和排出条件分析，与往复泵类似，请同学们自己先分析一下。船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump]2.故障分析[Trouble-shooting](一)不能排油或流量不足(★★★★)吸入方面原因

真空度不足①泵内间隙过大，或泵内无油。②卡阻或转速过低。③吸入管漏气或吸口露出液面。

真空度过大④吸高太大(一般应<0.5m)。⑤油温太低，粘度太大。⑥吸入管堵塞(滤器、阀件)。⑦油温过高。

排出方面原因⑧排出管漏泄或旁通，安全阀弹簧太松。⑨排出阀未开或排出滤器堵塞导致安全阀打开。21船舶辅机

第2章齿轮泵

[GearPump](二)噪声太大(1)液体噪声：常见原因是吸入空气，发生气穴现象。(2)机械噪声：泵与原动机对中不良，轴承损坏或松动，安全阀跳动，齿轮啮合不良，泵轴弯曲或导致机械摩擦。(三)磨损太快(1)油液含磨料性杂质。(2)长期空转。(3)排压过高，泵轴变形。(4)装配失误引起中心线不正。22船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]一、工作原理二、流量三、受力分析五、管理第二节螺杆泵[ScrewPump]四、特点23船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]一、工作原理1.三螺杆泵[TripleScrewPump]安全(旁通调压)阀作用：①超压时开启保护；②关排出阀卸压起动；③适当调节工作压力，但不能大范围调节流量，否则引起油液发热。吸入口设于泵体中部，为了停车后泵内存液以防再起动时干转。否则短时间就会严重磨损。24船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]主动螺杆和从动螺杆都是双头螺杆。封闭容腔长度略大于一个导程。螺杆工作长度不小于导程的1.2~1.5倍，主要是为了达到足够的容积效率。凹螺杆根圆直径di，节圆直径dH，凸螺杆直径de：di:dH:de=1:3:5，导程t=10/3dH。25船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.单螺杆泵[MonoPump]螺杆与传动轴一般采用万向轴连接。万向轴的销轴靠润滑脂[Grease]润滑。26船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]单螺杆泵的螺纹头数：螺杆单头，衬套双头。工作中螺杆轴线在泵腔内的位置是变动的，泵缸轴线和传动轴轴线在工作中总在同一直线上。密封型螺杆泵：螺杆啮合线连续，能将吸排腔完全隔开的螺杆泵。单螺杆泵、三螺杆泵都属于密封型螺杆泵。27船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]3.双螺杆泵齿形不符合啮合规则，不能形成封闭的啮合线，属于非密封型。螺杆自锁，靠齿轮传动，主从螺杆不直接接触。28船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]二、螺杆泵的流量三螺杆泵：单螺杆泵：双螺杆泵：(流量与节圆直径力方成正比)主要内泄漏途径是螺杆顶圆与泵缸(衬套)的径向间隙，其次是啮合间隙。内泄漏量与径向间隙的立方及工作压差成正比，与螺杆的有效长度及液体粘度的平方根成反比。内泄漏量虽然与直径成正比，但理论流量与直径立方成正比，所以直径越大，容积效率越高。29船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]三、三螺杆泵受力分析1.轴向力[AxialForce](★★★★)凸螺杆凹螺杆排液时端面液压力指向吸入端指向吸入端螺旋面液压力指向吸入端指向排出端合力指向吸入端(较大)指向吸入端

(较小)空转时机械传动力指向吸入端指向排出端轴向力平衡方法：(1)凸螺杆设止推轴承，凹螺杆靠端面轴承承受。(2)采用双吸型式。螺杆由长度相等、旋向相反的螺旋构成，从两端吸入，中间排出。轴向力自相平衡，并可提高流量。30船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump](3)采用液力平衡装置。凸螺杆排出端有平衡活塞(大部分轴向推力靠平衡活塞所平衡)，并设卸油管。凸螺杆中有油孔，把压力油引到螺杆下端的平衡轴套，产生反向的轴向力。31船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.径向力[RadialForce]高压低压凸螺杆上液压力对称，直立时径向力平衡。凹螺杆受不平衡径向力，两根凹螺杆所受径向力大小相等、方向相反。所构成的力偶与凸螺杆转向相同。即螺杆所受液压径向力：凸螺杆平衡，凹螺杆不平衡。32船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]3.螺杆上的转矩[Torque]凸螺杆上液压力在螺旋面上产生切向分力，形成阻转矩。空转时主动螺杆带动从动螺杆，由此也产生阻转矩。凹螺杆在凹槽下螺旋面的液压力产生阻转矩，而在凹槽上螺旋面的液压力则是助转矩，这两个转矩一般因作用面积不同而不等。但是设计良好的螺杆泵排油后，凹槽中的油液除产生指向排出端的轴向推力外，还能产生一个正好可以克服凹螺杆摩擦力矩的转矩。泵工作时，凹螺杆是通过油压力驱动，而不是靠凸螺杆直接传递转矩驱动，从而大大减轻啮合线的磨损。33船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]四、螺杆泵的特点[Characteristics]容积式泵共有的特点：自吸能力、理论流量…额定排出压力…。螺杆泵无泵阀、转速高、结构紧凑。l.没有困油现象，流量和压力均匀，工作平稳，噪声和振动较小。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。且无往复运动部件，故适用于高转速，因此螺杆泵的流量范围大，常用回流法调节流量。3．三螺杆泵受力平衡和密封性能良好，

v高，允许工作压力高，可达20MPa，特殊的可达40MPa。单螺杆泵和双螺杆泵额定排出压力不宜太高，前者最大不超过2.4MPa；后者通常不超过1.6MPa。34船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]4.对所输送的液体搅动少，水力损失可忽略，适于输送不宜搅拌的液体(如供给油水分离器的含油污水)。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(主、从动螺杆不靠机械啮合力传动)。缺点：最大的缺点是刚性较差，因为螺杆的轴向尺寸较长。此外，加工和装配要求较高。在船上，三螺杆泵常用作主机的滑油泵(因为工作可靠，很少需要维修)、燃油泵以及货油泵、阀控型液压系统主液压泵(因为流量大且均匀，适用高压；而且工作可靠，很少需要维修)

。单螺杆泵多用作污水泵(因为输送过程对液体搅拌轻)、焚烧炉输送泵、渣油泵、污油泵等。双螺杆系除做各种油泵外，也可做压载泵、消防泵、卫生水泵和锅炉给水泵等。35船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]五、管理1.螺杆泵虽有自吸能力，但应防止干转，以免螺杆和缸套的工作表面严重磨损。单螺杆泵如断流干转，则橡胶制成的泵缸很快会烧毁。因此，初次使用或拆检装复后应向泵内灌入所排送的液体，以使螺杆得到润滑。工作中应严防吸空。停用时也需使泵内保存液体。2.三螺杆泵吸入管路必须装40～60目滤器，吸入油面应高出吸入管口100mm以上。注意吸入管路的清洁，保持油液的洁净，防止螺杆檫伤。3.螺杆泵不能反转。否则吸排方向改变，主从动螺杆轴向力无法平衡。36船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]4.注意起动及停车时的开关阀顺序(起动前吸排阀全开；停用时断电后先关排出阀，完全停转后关吸入阀，防止泵内存液吸空)。为轻载起动，在起动前将安全调压阀调松，达到额定转速后调至要求压力。5.螺杆较长，刚性较差，容易变形。安装时注意间隙均匀，大流量泵重心线尽可能通过船体肋骨；吸排管路应固定并与泵吸排口对中；螺杆起吊时防止受力弯曲；备用螺杆应悬吊保存。使用中应防止过热。6.防止油温太低、粘度过高、滤器脏堵等。37船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]一、工作原理二、结构三、流量五、管理第三节叶片泵[VanePump]四、特点38船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]一、工作原理1.双作用叶片泵定子型线由4段圆弧(2段半径R，2段半径r)和4段过渡曲线构成。叶片受离心力和液压力(叶片底部空间由排出腔引入压力油)。定子和转子两侧有两块配油盘，各有两对吸排口。无困油现象。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。39船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.单作用叶片泵定子型线是圆，转子也是圆，二者存在偏心距e。会产生困油现象，通过排出口边缘开三角形卸荷槽解决。定子、转子和轴承承受不平衡的径向液压力，属于非卸荷式叶片泵。40船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]3.内反馈限压式叶片泵移动定子可改变偏心的方向及偏心距大小。配油盘中线相对于定子中线顺转向偏转了一个

角。排油压力在定子中线方向产生分力Fx。若Fx大于弹簧力和摩擦力，e保持最大，实际排量随排压增加而降低(AB段)。排压大于pB时，Fx增大使定子左移，排量和排压迅速降低。达到pC时，排量为零。弹簧越紧，pB、pC越大。螺钉3可改变AB段的高度。弹簧7预紧力增加，BC段右移。弹簧7刚度越小，BC段越陡。41船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]二、结构特点1.定子、转子和叶片定子型线由4段圆弧和4段过渡曲线构成。过渡曲线前半段是等加速曲线，后半段是等减速曲线，以降低叶片在槽中的加速度，防止冲击。为了使叶片能压紧定子，双作用泵叶片底部与排出腔相通。吸入区叶片顶部通吸入区、底部通排出区，靠油压差压紧(所以定子磨损最重的是吸入区)；排出区叶片顶部、底部都通排出区，油压抵消，叶片靠摩擦力和离心力压紧定子。(叶片底端空间通排出区)42船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]二、结构特点1.定子、转子和叶片[Stator,Rotator,Vane]单作用泵转过吸入区时向外伸的加速度较小，靠离心力可使叶片压紧。为避免压力过大，配油盘油槽分两段：排油区和部分密封区较长的一段通排出腔，吸油区较短的一段与吸入腔相通。(简记：单作用泵叶片底端在吸排区分别通吸排腔)为保证径向力平衡，叶片数取偶数(12或10)。43船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.配油盘(难点★★★★)44船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.配油盘(难点★★★★)配油盘入口流速4~5m/s，最大不超过6m/s，否则流阻太大易发生气穴现象。45船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.配油盘(难点★★★★)配油盘上密封区圆心角(

)必须大于等于叶片夹角(=2/z)，否则使吸排腔沟通，造成严重漏泄。定子圆弧段圆心角(

)应大于等于配油盘上密封区圆心角(

)

，否则产生困油现象。油通过右侧配油盘上的排出口排到排出腔，左侧配油盘对应位置有盲孔，使叶片轴向力平衡。46船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]配油盘上密封区圆心角

叶片夹角

定子圆弧段圆心角

如果则容积效率降低；如果则发生困油现象；如果则容积效率降低；应有(★★★)47船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]2.配油盘(难点★★★★)配油盘入口流速4~5m/s，最大不超过6m/s，否则流阻太大易发生气穴现象。配油盘的排出口在叶片从密封区进入端的边缘处开有三角形节流槽，它使相邻叶片间的工作空间在从密封区转入排出区时，能逐渐地与排出口相沟通，减轻液压冲击和噪声，并引起流量脉动。48船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]3.叶片的倾角和倒角定子曲面法向力与叶片滑动方向的夹角称压力角(

)。如叶片径向布置，垂直方向受力很大。叶片与径向的夹角为前倾角(

)。有前倾角后，压力角可改善叶片受力情况，以防卡阻。叶片顶部倒角按转向看朝后(后倒角)。当叶片从吸入区转到排出区前位于密封区内时，后倒角可使叶片顶端有相当一部分面积只承受吸入压力的作用，从而有助于叶片贴紧定子表面。结论：双作用叶片泵叶片前倾角，后倒角。49船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]3.叶片的倾角和倒角单作用泵定子曲线相对于转子中心距离变化较缓，压力角不大，叶片移动不困难。而叶片从吸入区转到密封区的前半段时仍需外移才能贴紧定子，这时叶片两侧分别作用着吸、排压力，外移阻力大，采用后倾角和后倒角可保持叶顶朝向吸入侧，减小移动阻力。倾斜开槽有利于增加转子强度。结论：单作用泵叶片后倾角，后倒角。50船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]三、流量双作用泵求解思路：1个工作容积1次排量V-V

为1段液体环形体积，求出液体排量后减去叶片所占体积后就是泵的理论流量。单作用泵：工作容积也近似为1段圆环形。叶片底部空间也参加吸排，所以不用考虑叶片体积。51船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]四、特点具有容积式泵共有特点(?)1.流量较均匀，运转平稳，噪声低。2.双作用泵径向力平衡，轴承寿命长。密封性好，容积效率高，额定排压高。常作为液压泵。3.结构紧凑，尺寸小而流量大。4.限制叶片泵使用范围的原因是工作条件要求严格：油液的清洁程度和粘度；端面间隙和叶槽间隙；转速太高产生气穴现象，太低叶片不能压紧定子。5.结构复杂，精度要求高。52船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]五、管理要点共性：防止干转、过载、吸入空气、真空度过大。1.原理上反转改变吸排方向，但因部件的限制不能反转因为：①转子叶槽倾角、叶片后倒角、叶片底部与特定油腔相通；②配油盘节流槽和吸排口按转向配置；③配油盘吸排口通流面积不同。2.装配时配油盘和定子用定位销定位。叶片、转子、配油盘不能反装，因为叶片反装会使叶片不易贴紧定子而漏泄严重；转子反装使叶片与叶槽磨损严重；定子吸油区磨损大，可使吸排区轮流磨损，所以定子可反装。3.拆装叶片注意保持清洁，工作油液必须过滤。53船舶辅机

第2章回转泵

[RotaryPump]五、管理要点4.叶片间隙：太大漏泄，太小阻力大。叶片与叶槽的关系不能改变。叶片顶部磨损，可把底部磨成145角或圆弧后颠倒使用。5.轴向间隙对容积效率影响大。转子与配油盘接触面磨损时可研磨，叶片也应同时研磨(宽度)，定子端面也应研磨，保证轴向间隙。6.油温不宜超过