在生产实践中高粘度转子泵正朝高压化、低流量脉动方向发展。虽然高压螺杆泵和低压螺杆泵的工作原理是 相同的,但低压螺杆泵却不能在高压下使用。提高压力后,会产生两个问题:
一个问题是 :泵的容积效率很低。因为低压螺杆泵的端面间隙是 一个定值。在螺杆泵中,端面间隙所泄漏的流量占泵总泄漏流量的75~80%,当压力提高后,固定间隙中的泄漏量大大增加,使泵的容积效率很快下降,严重时甚至连压力也打不上去。在保证一定容积效率的情况下,欲提高螺杆泵的使用压力,就要设法减小螺杆泵的端面间隙,否则泵只能用于低压。要把螺杆泵的端面间隙做得很小,在工艺上是 有一定困难的,即使能把端面间隙做得很小,机械磨损就会增大,当端面间隙磨大后,容积效率又会很快下降,较终压力还是 提不高。
第二个问题是 :轴承的寿命缩短。作用在齿轮上较大的不平衡径向力为0.85 DeB4p,随着压力的提高,不平衡径向力也随之提高。低压螺杆泵的压力一般小于2. 5Mpa,而中高压和高压螺杆泵的压力为831.5 Mpa。由此可见,中高压和高压螺杆泵的轴承负载要比低压螺杆泵轴承负载大3~13倍,因此低压螺杆泵压力提高后,轴承也就很快地磨损。
可以这样说,螺杆泵压力能否提高,主要是 解决上述两个问题,这两个问题解决得好,泵的工作压力就能够提高,否则,泵的寿命很短,甚至达不到所要求的压力。
高粘度沥青泵的结构原理,其主要由传动轴、传动齿轮(同步齿轮),隔板、吸排液齿轮、轴承、泵体及前后泵盖等组成。原动机动力由传动轴通过传动齿轮传递给吸排液齿轮,吸排液齿轮与传动轴做成齿轮轴,齿轮传动的啮合力由同步齿轮承受,吸排液齿轮只承受因吸排液而产生的液压力。
对于普通螺杆泵,由于动力传递和吸排液共用同一对齿轮,使得齿轮(轴)上同时作用啮合力和液压力,尤其是 从动齿轮(轴),在啮合力和液压力的共同作用下,承受着很大的合力,致使支撑从动齿轮(轴)的轴承过早失效,并且随着螺杆泵工作压力的提高,从动齿轮(轴)上的合力也越大。为了降低从动齿轮(轴)上的合力,同步螺杆泵是 将动力传递与吸排油分开设计的。传递动力的啮合力由同步齿轮承担,其设计方法与一般传动齿轮相同,主要考虑 齿轮的强度及齿面硬度。液压力由吸排液齿轮承担,其设计方法以考虑 齿轮精度、轮齿表面粗糙度及耐磨性为主,其材料除了采用普通螺杆泵所选用的高性能合金钢以外,还可以采用普通钢材(经表面处理)、耐磨铸铁、陶瓷及高分子材料等。由于吸排液齿轮所受径向力降低,为泵的高压化创造了条件,同时,减小了齿顶圆与泵体之间的间隙,提高了泵的容积效率。
双联螺杆泵由于体积小、重量轻、结构简单、制造方便、价格低、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感、维护方便、输出流量大等特点广泛应用于各种类型的工程机械。同时由于双联螺杆泵基本上都采用轴向间隙补偿措施,因此,这类螺杆泵出现故障后,大多通过换件或喷涂技术使螺杆泵再生,但在维修后重新装配时,人们 很容易疏忽一个关键的问题,即双联螺杆泵的流量脉动问题。
过大的流量脉动,不但会产生振动、噪声和执行机构速度不稳定,更严重的是 当流量脉动的频率与设备或机构的固有频率接近或重合时,会产生强烈的振动,甚至损毁设备或机构,造成事故。因此,对于外啮合螺杆泵,人们 寻求各种途径来减小流量脉动,如通过增大齿数和选择其他类型的齿廓曲线。而有的则采用多个齿轮或泵并联组合的方法,如双联螺杆泵。
但人们 在保温齿轮泵维修后安装时,往往不注意其流量脉动问题,甚至某些新出厂的产品也存在此类问题,认为只要将2个螺杆泵用细牙花键联接起来即可,致使机构故障。正确地设计和安装双联螺杆泵可有效地降低螺杆泵的流量脉动,相反不合理的设计和安装,不但对螺杆泵的流量脉动起不到减弱的作用,甚至还会加强。
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