第四章 液压泵和液压马达-内啮合齿轮泵及螺杆泵3.3

内啮合齿轮泵和螺杆泵华侨大学机电及自动化学院主讲人：任好玲2019年9月8日23.3内啮合齿轮泵和螺杆泵主要内容3.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点3.3.2螺杆泵的工作原理重点难点内啮合齿轮泵工作原理和特点螺杆泵的工作原理和特点是否满足液压泵正常工作的三个基本条件？内啮合齿轮泵工作原理33.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点商用齿轮泵产品内啮合齿轮泵工作过程内啮合齿轮泵的基本结构从动轮泵壳体吸油口主动轮月牙形隔板排油口渐开线齿轮泵摆线齿轮泵转子比定子少一齿3.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点3.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点摆线齿轮泵6内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵（摆线转子泵）两种，它们的工作原理与外啮合齿轮泵基本相同。渐开线齿轮泵摆线齿轮泵3.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点在渐开线齿形的内啮合齿轮泵中，小齿轮与大齿轮（内齿轮）之间安装有一半月形的隔板，从而将吸油腔和排油腔隔开。而在摆线齿轮泵中，小齿轮和大齿轮（内齿轮）之间相差一个齿，依靠小齿轮的齿顶和内齿轮的齿顶的配合来将吸油区和排油区隔开，因而不需要单独的隔板。在内啮合齿轮中，小齿轮是主动轮。定量泵摆线齿轮泵7与外啮合齿轮泵相比，内啮合齿轮泵具有以下特点：结构紧凑、尺寸小、质量轻；齿轮转向相同，因此相对滑动速度小，磨损小，寿命长；流量脉动小，因此压力脉动和噪音也小；自吸能力好；因齿数不同，不会发生困油现象。

内啮合齿轮泵的缺点：齿形复杂，加工精度要求高，制造工艺复杂；由于吸油区和压油区面积大，因此径向载荷大；泄漏途径多，容积效率低，仅为65％~75％。摆线式内啮合齿轮泵还具有以下特点：（1）由于没有隔板，结构更简单；（2）啮合的重叠系数大，因此传动平稳；（3）吸油区大，流速低，自吸性能更加优良；（4）流量脉动相对大。渐开线齿轮泵外啮合齿轮泵3.3.1内啮合齿轮泵工作原理和特点83.3.2螺杆泵的工作原理阿基米德螺杆（287–212B.C.),三螺杆泵双螺杆泵单螺杆泵螺杆泵是利用螺杆传动将液体沿轴向输送的一种转子型容积式泵。根据螺杆根数，螺杆泵可以分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵；根据螺杆的截面齿形，螺杆泵可分为摆线齿形螺杆泵、摆线-渐开线齿形螺杆泵和圆齿形螺杆泵。93.3.2螺杆泵的工作原理单螺杆泵单螺杆泵，是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用。螺杆泵的转子、定子副（也叫螺杆——衬套副）在空间形成封闭腔室，并随着转子的转动作轴向移动，将其中的液体从一端输送到另一端，实现由机械能到液体压力能的转化。螺杆泵有单头(或单线)螺杆泵和多头（或多线）螺杆泵之分。单头螺杆泵两头螺杆泵三头螺杆泵四头螺杆泵103.3.2螺杆泵的工作原理双螺杆泵主要由衬套（或泵体）和两根相互啮合的螺杆（螺套）以及同步齿轮组成。当泵的工作时，通过主从动螺杆的相互啮合，以及螺杆和衬套的配合，在泵体中形成一个个密封，通过同步齿轮实现螺杆转动时，这些密封容腔连续向前移动，推动密封腔中的液体到出口排出，实现输送液体的目的。双螺杆泵有密封和非密封型两类。

密封型:渐开线或摆线齿形非密封型:矩形或梯形齿形,不能形成完全封闭的啮合线。

为减少漏泄，需增加导程数又要限制螺杆的长度，故不得不减小螺旋的升角，从而导致螺杆自锁。

传递扭矩需靠齿轮，主动和从动螺杆彼此不直接接触密封型：渐开线齿形或摆线齿形非密封型:矩形或梯形齿形113.3.2螺杆泵的工作原理三螺杆泵主动螺杆从动螺杆三螺杆泵的主要工作零件由一根主动螺杆、两根从动螺杆以及衬套组成，主从动螺杆相互啮合，与衬套配合形成密封腔室。在工作时，介质被吸入密封腔室中，并被密封腔室密封住，密封腔室随螺杆旋转沿着轴向向排出口连续运动，在排出口排出介质，这样就实现了液体的输送。每台螺杆泵的吸油腔与压油腔之间至少要有一个完整的密封容腔，这样才能使吸油腔与压油腔的隔离，保证螺杆泵的正常工作。螺杆泵的级数（即螺旋槽封闭工作腔的个数）越多，其额定压力越高。一般情况下，每级所允许的压差不超过1.5~2.0MPa。123.3.3螺杆泵的流量特性三螺杆泵的排量和流量螺杆泵的任一横截面可以分为两部分：一部分是螺杆的实体部分，另一个是充满油液的部分。由于三螺杆即泵壳体内部容腔在任意径向截面上的面积都相等，因此在任一截面上，液体的截面积也都相等在螺杆在啮合过程中，螺杆泵上的所有假想截面都随主动螺杆的转动，沿轴向平移主动螺杆每转动一周，所有假想截面就沿轴向平移一个导程V=

AP对于从动螺杆齿根圆直径、从动螺杆齿顶圆直径与主动螺杆齿顶圆直径的比值为1：3：5的标准三螺杆泵，其截面积A=1.243d2因此，泵的排量为：V=

1.243Pd2133.3.3螺杆泵的流量特性三螺杆泵的排量和流量qt=

Vnq=

ηVVn根据工程经验，螺杆泵的容积效率一般在0.75~0.95之间理论平均流量实际平均流量143.3.3螺杆泵的流量特性螺杆泵的主要特点理论上无流量脉动。螺杆泵中油液的轴向移动速度是恒定的（螺杆每转一周，油液前进一个导程，因此，在理论上，螺杆泵的输出流量是绝对均匀的；）螺杆的啮合可以看作斜齿轮传动，工作平稳、噪声低。自吸性强，吸入通道压力损失小，适于抽送高粘度液体使用寿命长。通过合理设计，可以做到从动螺杆基本不受压力阻力矩的作用，只作为密封部件参与运动，因此主动螺杆与从动螺杆之间基本不存在啮合力，使螺杆的磨损量非常微小，工作寿命可达数十年。153.3.2螺杆泵的工作原理单螺杆泵可以广泛用于下列工业部门，输送各种介质化学工业：酸、碱、盐液，各种粘滞、糊状乳状化学浆液。勘探采矿：各种钻探泥浆、采矿用水、浆状物和浮液。造船业：船底污水、污油、各种燃油淡水。陶瓷工业：陶土、粘土、釉料。能源工业：各种燃油、油煤浆、水煤浆、煤泥及核废料。污水处理：污水、污油、淤泥。造纸业：各种纤维素纸浆、涂料、黑液。医药、食品、化妆工业：各种粮浆果浆、淀粉糊、膏剂、母液、薯泥、酒及酒糟等。其它农林牧副渔业：也有广泛用途。163.3.3螺杆泵的流量特性各种螺杆泵的特点和应用范围类型压力（MPa）流量（m3/h）输送的液体特性结构特点应用举例单螺杆泵低于4，特殊可达100.3--40可含固体颗粒，有腐蚀性液体，粘度范围大泵内衬套用橡胶制作，螺杆与衬套形成工作容积大，密封性较好使用普遍，常用作高粘度泵，化工泵，污水泵，深井泵双螺杆泵低于1.5，特殊可达80.4--400可含微小固体颗粒，有腐蚀性液体，粘度范围较大螺杆与螺杆，螺杆与泵体之间不接触，有一定间隙，密封性较差使用较普遍，常用作燃油泵，输油泵，化工泵，粘胶泵三螺杆泵低于20，特殊可达400.6--600不含固体颗粒，无腐蚀性润滑液体，粘度范围较大螺杆与螺杆，螺杆与泵体内衬套或与泵体接触，相互间隙很小，密封性好使用普遍，常用于：滑油泵，燃油泵螺杆泵在高压场合应用非常有限。这是由于为了提高压力，必须增加泵的级数，有时要达到10级至20级之多，导致螺杆十分细长，难以加工。因此螺杆泵一般应用于工作压力在7MPa以下的的场合。17小结内啮合齿轮泵工作原理依靠齿轮啮合传动时，齿廓和壳体组成的密封腔体的容积，随轮齿的啮合和脱开周期性变化，实现吸油和排油啮合脱开

吸油；啮合开始