随着工业现代化技术地不断提高,在生产实践中对螺杆泵的要求越来越高,主要朝着高压化、低流量脉动、低噪音、大排量等方向发展。提高高粘度保温泵的工作压力是 螺杆泵的一个发展方向;而提高工作压力所带来的问题是 :
1.轴承寿命大大缩短;
2.泵泄漏加剧,容积效率下降。
产生这两个问题的根本原因在于齿轮上作用了不平衡的径向力,并且工作压力越高,径向力越大。
目前国内外学者针对以上两个问题所进行的研究是 :
1.对螺杆泵的径向间隙进行了补偿;
2.减小螺杆泵的径向液压力,如优化齿轮参数,缩小排油口尺寸等;
3.提高轴承承载能力,如采用复合材料滑动轴承代替滚针轴承等。
高粘度螺杆泵是 利用密封在壳 体内的一对以上的相互啮合的齿轮而工作的液压泵。啮合齿轮为外齿轮时称外啮合螺杆泵,外啮合螺杆泵结构简单紧凑、体积小、重量轻、自吸性好、对污染不敏感、工作可靠、成本低、应用广泛。缺点是 流量均匀性差、噪声大、不符合现代设计理念。在对流量均匀性要求较高场合的应用受到限制。因而以增加轮齿齿数提高流量均匀性和减少噪声污染,减小体积,提高压力为优化设计目标是 螺杆泵的发展趋势之一。
外啮合螺杆泵的工作原理。一般情况下,外啮合螺杆泵的两个齿轮具有相同的参数。两齿轮齿廓与泵体和前后盖板形成若干密封容积,啮合点沿啮合线把吸油腔和排油腔隔开。当齿轮按图示方向旋转时,啮合点下侧的轮齿逐渐退出啮合,吸油腔体积增大,形成局部真空,液体在大气压力的作用下进入吸油腔,形成吸油。啮合点上侧的轮齿逐渐进入啮合,排油腔的体积减小,液体经排油口就被挤压出去,形成排油。这就是 螺杆泵的吸、排油工作过程。齿轮不停地旋转,螺杆泵就可连续不断地吸油和排油。
液压系统工作质量的好坏与泵的瞬时流量有直接关系。如果泵的瞬时流量脉动大,不仅会影响执行元件运动速度的平稳性,而且会引起压力脉动,进而使管道、控制阀乃至整个系统振动(特别是 在共振时),发出强烈的噪声,产生气穴和气蚀,这对轴和轴承的强度,对管接头和密封都有破坏性影响。
为保证螺杆泵的齿轮平稳地转动、吸排油腔严格的密封以及连续且均匀地供油,必须使齿轮啮合的重叠系数,即在某段啮合线上同时啮合的轮齿应多于一对。因此,在前一对轮齿尚未脱开啮合之前,后一对轮齿就已开始进入啮合。这样,在两对同时啮合的轮齿与两侧板之间就形成了与吸、排油腔均不相通的闭死容积即困油容积。随着齿轮的转动闭死容积的大小会周期性地变化,形成困油现象。
由于油液的可压缩性很小,当困油容积由大变小时,困油容积内的油液受到挤压,油液压力急剧升高,会大大超过泵的工作压力。同时,困油容积内的油液会从一切可泄漏的缝隙中强行挤出,产生冲击和功率损失,并使油液发热,产生噪声和振动。而当困油容积由小变大时,其间会形成真空,使溶于油液中的空气分离出来,产生气泡,带来气蚀、噪声、振动、流量(压力)脉动等危害。
困油现象是 保温齿轮泵不可避免的。一般采用在齿轮端面的端盖(或侧板、轴套、轴承座圈)上开卸荷槽的方法来消除困油现象。
卸荷槽的结构形式多种多样,但卸荷的原则是 相同的,即:在保证高、低压腔互不相通的前提下,设法使困油容积与压油腔或吸油腔相通。卸荷槽的形式一般有三大类:
1.相对两齿轮中心连线对称布置的双卸荷槽;
2.相对两齿轮中心连线不对称布置的双卸荷槽;
3.单个卸荷槽(仅吸油腔有或仅排油腔有)。
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