齒輪泵工作原理PPT課件

1、2-1-1 齒輪泵的工作原理 簡(jiǎn)單構(gòu)造 一對(duì)互相嚙合的齒輪 (The teeth meshed) 主動(dòng)齒輪由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，齒頂和端面被泵體和前后端蓋包圍 由于相嚙合齒的分隔，吸入腔和排出腔隔開 吸入和排出 圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，齒C退出嚙合，其齒間V增大，P降低，液體在吸入液面P作用下，經(jīng)吸入口流入 隨著齒輪回轉(zhuǎn)，吸滿液體的齒間轉(zhuǎn)過吸入腔，沿殼壁轉(zhuǎn)到排出腔 當(dāng)重新進(jìn)入嚙合時(shí)，齒間的液體即被輪齒擠出 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 泵如果反轉(zhuǎn)，吸排方向相反 由于嚙合緊密，齒頂和端面間隙都小，液體不會(huì)大量漏回吸入腔 磨擦面較多，只用來排送有潤(rùn)滑性的油液。第1頁/共40頁圖21為外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(external ge

2、ar rotary pump)第2頁/共40頁2-1-2 齒輪泵的困油現(xiàn)象 外齒輪泵一般采用漸開線 (involute) 齒形 為轉(zhuǎn)運(yùn)平穩(wěn)，要求齒輪的重迭系數(shù)大于1 前一對(duì)嚙合齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)齒便已進(jìn)入嚙合。 在部分時(shí)間內(nèi)相鄰兩對(duì)齒會(huì)同時(shí)處于嚙合狀態(tài)，形成一個(gè)封閉空間，使一部分油液困在其中， 而這封閉空間的容積又將隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化 (先縮小，然后增大)，從而產(chǎn)生困油現(xiàn)象。第3頁/共40頁圖22 齒輪泵的困油現(xiàn)象第4頁/共40頁2-2-2 困油現(xiàn)象的危害和排除 危害（當(dāng)封閉V減小時(shí)，液體受擠壓而P急劇升高，油液將從縫隙中強(qiáng)行擠出） 產(chǎn)生噪音和振動(dòng) 使軸承受到很大的徑向力 功率損失增加

3、。 容積效率降低（而當(dāng)封閉V增大時(shí)，P下降，析出氣泡） 對(duì)泵的工作性能和使用壽命都有害 排除(設(shè)法在封閉V變小時(shí)使之和排出腔溝通，而在增大時(shí)和吸入腔溝通) 開卸荷槽(圖22(b)的虛線)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，且對(duì)稱布置，泵正、反轉(zhuǎn)時(shí)都適用，因此被廣泛采用。 對(duì)稱卸荷槽還不十分完善（還有噪音和振動(dòng)）第5頁/共40頁2-2-2 困油現(xiàn)象的危害和排除(1) 不對(duì)稱卸荷槽 兩個(gè)卸荷槽同時(shí)向吸入側(cè)移過適當(dāng)距離 延長(zhǎng)了Va和排出腔相通的時(shí)間 推遲了Vb和吸入腔相通的時(shí)間 Vb中可能出現(xiàn)局部真空，但不十分嚴(yán)重 這種卸荷槽能更好地解決困油問題 能多回收一部分高壓液體 泵不允許反轉(zhuǎn)使用 采用卸荷槽后困油現(xiàn)象影

4、響大大減輕。第6頁/共40頁2-1-3 齒輪泵的徑向力-圖2-3 徑向力增加軸承的負(fù)荷，影響泵的壽命 工作P越高，徑向力就越大 對(duì)高壓齒輪泵，要設(shè)法限制徑向力，提高軸承壽命第7頁/共40頁2-1-4齒輪泵的流量-圖24 理論上帶到排出腔的油液體積應(yīng)等于齒間工作容積 每轉(zhuǎn)的Qt應(yīng)為兩個(gè)齒輪全部齒間工作容積之和。 可假設(shè)齒間工作容積與齒的有效體積相等。 每轉(zhuǎn)Qt 是一個(gè)齒輪的齒間工作容積與輪齒有效體積的總和 近似等于齒的有效部分所掃過的一個(gè)徑向?qū)挾葹?m的環(huán)形體積第8頁/共40頁2-1-4 齒輪泵的流量公式 用上述計(jì)算泵的Qt時(shí)，數(shù)值偏小 應(yīng)乘上修正系數(shù)K。平均Qt為： 式中：D分度圓直徑，mm；

5、 m模數(shù)(m=Dz，z為齒數(shù))，mm； B齒寬，mm； n轉(zhuǎn)速，rmin； ， K修正系數(shù)，一般為105115。min/1026LBnmDkQt第9頁/共40頁2-1-4 齒輪泵的流量公式 中、低壓齒輪泵為使流量公式 Qt6.66zm2Bn 10-6 Lmin (24) 高壓齒輪泵的流量公式：Qt7zm2Bn 10-6 Lmin (25)第10頁/共40頁2-1-4 提高齒輪泵理論流量的途徑 增加齒輪的直徑、齒寬、轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù)。 n過高會(huì)使輪齒轉(zhuǎn)過吸入腔的時(shí)間過短 n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大 增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導(dǎo)致Q減小，造成振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲，甚至使泵

6、無法工作。 故最大圓周速度應(yīng)根據(jù)所輸油的粘度而予以限制， 最大圓周速度不超過56ms， 最高轉(zhuǎn)速一般在3000rmin左右。 加大齒寬會(huì)使徑向力增大，齒面接觸線加長(zhǎng)，不易保持良好的密封。 減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加，但會(huì)使Q的不均勻度加重。第11頁/共40頁2-1-4 影響齒輪泵v的主要因素1. 密封間隙 (內(nèi)漏)齒輪端面和蓋板間的軸向間隙齒頂和泵體內(nèi)側(cè)的徑向間隙輪齒的嚙合線這些漏泄量約占總漏泄量的7080，漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對(duì)泵的v影響甚大。2. 排出壓力漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。內(nèi)漏較多，在排P升高時(shí)，Q的下降要比往復(fù)泵大3. 吸入壓力

7、吸入真空度增加時(shí)，氣體析出量增加， v亦將降低。 第12頁/共40頁2-1-4 影響齒輪泵v的主要因素4. 油液的溫度和粘度 (viscosity) 油液的T越高，越低，漏泄量就越大但油T過低則太大，又會(huì)使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會(huì)使v下降。5. 轉(zhuǎn)速 漏泄量與n關(guān)系不大n低Qt就小，會(huì)使v降低當(dāng)n200300 rmin， v將降到不能容許的地步n過高又會(huì)造成吸入困難，也使v降低。6. 外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置時(shí)， v可達(dá)0.80.96。第13頁/共40頁2-1-4 齒輪泵的特點(diǎn)1有一定的自吸能力 能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。 排送

8、氣體時(shí)密封性差，故自吸能力不如往復(fù)泵 應(yīng)注意： 齒輪泵摩擦部位較多 間隙較小 線速度較高 起動(dòng)前齒輪表面必須有油，不允許干轉(zhuǎn)。2Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關(guān)。3額定Pd與工作部件尺寸、n無關(guān) Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力 為防泵過載，一般應(yīng)設(shè)安全閥。第14頁/共40頁2-1-4高壓齒輪泵采取的措施 液壓間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置 軸向間隙補(bǔ)償 在齒輪端面與泵體之間設(shè)浮動(dòng)元件 將排出壓力引至該元件的外側(cè) (靠排出側(cè),橡皮圈限定區(qū)域內(nèi)) 使其液壓力稍大于內(nèi)側(cè)向外的液壓力（使浮動(dòng)元件貼靠齒輪） 自動(dòng)補(bǔ)償齒輪端面磨損而增加的間隙（軸向間隙始終很?。?徑向間隙自動(dòng)補(bǔ)償-有些高壓泵采用第15

9、頁/共40頁2-1-4高壓齒輪泵采取的措施 徑向力平衡措施 用平衡或減小徑向力的措施 用承載能力高的軸承，并改善軸承的潤(rùn)滑和冷卻條件。 按額定排出壓力pH高低可分為： 低壓齒輪泵(pH 2.5MPa)； 中壓齒輪泵(pH 2.58MPa) 高壓齒輪泵(pH 8MPa)。 第16頁/共40頁2-1-4 齒輪泵的特點(diǎn) 4.流量連續(xù)，有脈動(dòng) 外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內(nèi)，噪聲較大 Z越少， Q越大 內(nèi)齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。 5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。 工作部件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 無泵閥 允許采用較高n，通常可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián) 與同樣Q的往復(fù)泵相比，尺寸、重量小 易損件少，耐撞擊工作可靠 6磨擦面較

10、多 用于排送不含固體顆粒并具有潤(rùn)滑性的油類。第17頁/共40頁2-1-4 齒輪泵的特點(diǎn) 使用場(chǎng)合 一般被用作排出P不高、Q不大，以及對(duì)Q和Pd的均勻性要求不很嚴(yán)的油泵,如： 滑油泵 駁油泵 液壓傳動(dòng)中的供油泵 由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，又不易損壞，因而已開發(fā)了高壓齒輪泵。如： 液壓泵。第18頁/共40頁2-1-6 典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵 有直齒、斜齒、人字齒等幾種齒輪，一般采用漸開線齒形。見下圖 主動(dòng)和從動(dòng)齒輪是由右和左螺旋齒輪拼成的入字齒輪 既能承受較大負(fù)荷，又可避免產(chǎn)生軸向推力。 齒輪4空套在從動(dòng)軸上 以補(bǔ)償制造、安裝時(shí)出現(xiàn)的誤差 具有一定的自整位能力 齒輪兩端面有配合良好的蓋板 泵軸

11、裝在單列向心球軸承上。 在泵體和端蓋之間墊有紙墊16 紙墊厚度可改變齒輪端面與蓋板之間的軸向間隙。第19頁/共40頁圖25 外嚙合齒輪泵第20頁/共40頁2-1-6 典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵 防超過額定Pd，裝設(shè)有安全閥 (safety valve) 安全閥閥體是一空心的圓柱體 左端帶有錐形密封面 當(dāng)作用在環(huán)形凸肩上的壓力超過彈簧值時(shí)，閥開啟，溝通排、吸兩端 泵的轉(zhuǎn)向必須符合規(guī)定 為防止油液外漏，設(shè)有機(jī)械軸封 是廣泛使用的一種密封方式 主要密封面是軸靜環(huán)11和動(dòng)環(huán)12構(gòu)成 動(dòng)、靜環(huán)的材料分別為硬質(zhì)材料和軟質(zhì)材料做成第21頁/共40頁2-1-6 典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵 靜環(huán)與軸封蓋之間靠密封圈密封

12、 動(dòng)環(huán)靠彈簧壓緊在靜環(huán)上，（摩擦力使轉(zhuǎn)） 密封圈防止動(dòng)環(huán)與軸之間漏泄 安裝時(shí)手推動(dòng)環(huán)壓縮彈簧 松手后動(dòng)環(huán)應(yīng)能緩緩滑出 太松則漏泄量過大 太緊則不能自動(dòng)滑出補(bǔ)償 動(dòng)、靜環(huán)密封圈是機(jī)械密封的輔助密封元件 機(jī)械軸封的基本特點(diǎn)： 將由填料與軸之間的徑向曲面密封轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)環(huán)與靜環(huán)間的軸向端面密封。第22頁/共40頁2-1-6 典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵 與填料密封相比，機(jī)械軸封的主要優(yōu)點(diǎn)是： (1)密封性能好 (2)使用壽命長(zhǎng)。 (3)摩擦功耗少。 (4)軸或軸套基本不被磨損 (5)適用范圍廣，（用于高溫、高壓、有毒或有腐蝕性）第23頁/共40頁2-1-6 典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵 缺點(diǎn)： 制造工藝性要求高,價(jià)

13、格較貴 密封元件的拆裝更換比較麻煩 對(duì)使用條件的要求也比較嚴(yán)格。如液體帶有磨料性懸浮固體顆粒，則機(jī)械軸封必須采用特殊的設(shè)計(jì)。 回轉(zhuǎn)泵在低壓條件下也常采用皮碗密封第24頁/共40頁思考題17. 與填料密封相比，采用機(jī)械密封有哪些優(yōu)點(diǎn)?18機(jī)械密封在使用上要注意什么問題?19齒輪泵有自吸能力，為什么新泵和大修后的泵起動(dòng)前要向泵內(nèi)灌油？20齒輪泵有何特點(diǎn)?高壓齒輪泵在結(jié)構(gòu)上有何特點(diǎn)?第25頁/共40頁選擇題 判斷齒輪泵轉(zhuǎn)向的依據(jù)是 。 A 原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向 B 安全閥的位置 C 吸排口方向 D 齒輪嚙合狀況 吸入管漏氣是齒輪泵產(chǎn)生嘈音的主要原因，一般可用 方法來檢測(cè)漏氣點(diǎn)。 A 澆油 B 燭火 C 煤油白

14、粉法 D 鹵素?zé)魴z漏 齒輪泵困油現(xiàn)象不會(huì)導(dǎo)致 。 A 軸承負(fù)荷增大 B 工作噪聲增大 C 容積效率降低 D 排出壓力增大第26頁/共40頁選擇題消除齒輪泵困油的常用方法是 。 A 降低油溫 B 減少流量 C 在端蓋上開卸荷槽 D 調(diào)整齒輪嚙合間隙在拆檢和裝配齒輪泵時(shí)應(yīng)注意檢查 間隙。 A 齒頂與泵殼 B 齒輪端面部位 C 齒嚙合處 D 泵軸伸出泵殼處第27頁/共40頁選擇題 齒輪泵開卸荷槽其流量 : A.稍有下降 B.稍有增加 C.不受影響 D.明顯增加 齒輪泵會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象的原因 。 A 排出口太小 B 轉(zhuǎn)速較高 C齒輪端面間隙調(diào)整不當(dāng) D 部分時(shí)間兩對(duì)相鄰齒同時(shí)嚙合 限制齒輪泵轉(zhuǎn)速提高的主

15、要原因是 。 A 原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速難以提高 B 會(huì)使軸承負(fù)荷過大 C 會(huì)增加吸入困難 D 會(huì)使齒輪磨損過大第28頁/共40頁2-1-6 內(nèi)嚙合齒輪泵 有兩種形式 帶月牙形隔板的內(nèi)齒輪泵 擺線轉(zhuǎn)子泵。 圖26所示為一種帶月牙形隔板的可逆轉(zhuǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵。第29頁/共40頁2-1-6 內(nèi)嚙合齒輪泵 齒環(huán)3與圓盤泵軸一體。 底盤6上有月牙形隔板2和與泵軸偏心的短軸，短軸上空套著齒輪1。 當(dāng)泵軸帶齒環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與其內(nèi)嚙合的齒輪也轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生吸排作用。 底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球， 當(dāng)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合力使底盤轉(zhuǎn)至其銷釘4卡到半圓形環(huán)槽的最右端位置為止(右上圖)，泵是下吸上排。 當(dāng)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嚙合力使底

16、盤轉(zhuǎn)過180(右下圖)，泵的吸排方向不變。第30頁/共40頁2-1-6 內(nèi)嚙合齒輪泵 優(yōu)點(diǎn)（與外嚙合齒輪泵相比） 泵的吸油區(qū)大、流速低、吸入性能好， 流量脈動(dòng)小，流量脈動(dòng)率Q =13 嚙合長(zhǎng)度較長(zhǎng)，工作平穩(wěn)， 特殊齒形將困油現(xiàn)象減輕，或在齒環(huán)各齒谷中開徑向孔導(dǎo)油，從而完全消除困油現(xiàn)象， 噪聲很低。 缺點(diǎn) 是制造工藝較復(fù)雜 且漏泄途徑多，v低，6575。 第31頁/共40頁2-1-6 轉(zhuǎn)子泵-圖27 外轉(zhuǎn)子比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)齒，二者軸線偏心，異速轉(zhuǎn)動(dòng)。采用擺線齒形。采用皮碗軸封。 皮碗的制造、安裝和維護(hù)較簡(jiǎn)單，成本低，但唇邊的磨損較重，功率消耗較大。第32頁/共40頁2-1-6 轉(zhuǎn)子泵特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子泵優(yōu)

17、點(diǎn) 轉(zhuǎn)子泵配流口的中心角較大；且為側(cè)向吸入，不受離心力影響，故吸入性能好 能用于高速運(yùn)轉(zhuǎn) 齒數(shù)較少，工作空間容積較大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 兩個(gè)轉(zhuǎn)子同向回轉(zhuǎn)且只差一個(gè)齒，故相對(duì)滑動(dòng)速度很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，壽命長(zhǎng)。 缺點(diǎn) 齒數(shù)少時(shí)流量和壓力脈動(dòng)較大 而且密封性較差， v較低 制造工藝不如漸開線齒輪簡(jiǎn)單。 第33頁/共40頁2-1-7 齒輪泵管理要點(diǎn)1. 注意泵的轉(zhuǎn)向和連接 反轉(zhuǎn)會(huì)使吸排方向相反 泵和電機(jī)保持良好對(duì)中，最好用撓性連接（flexibility）2. 齒輪泵雖有自吸能力 起動(dòng)前泵內(nèi)要存有油液（否則嚴(yán)重摩損） 吸油高度一般不大于0.5m。3. 機(jī)械軸封屬于較精密的部件 拆裝時(shí)要防止損傷密封元

18、件 安裝時(shí)應(yīng)在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動(dòng)環(huán)時(shí)應(yīng)有浮動(dòng)性。 上緊軸封蓋時(shí)要均勻，機(jī)械軸封一定要防止干摩擦。第34頁/共40頁2-1-7 齒輪泵管理要點(diǎn)4. 不宜超額定P工作 會(huì)使原動(dòng)機(jī)過載，加大軸承負(fù)荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴(yán)重時(shí)造成卡阻。5. 要防止吸口真空度大于允許吸上真空度 否則不能正常吸入 當(dāng)吸入P過低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象” 油在低壓區(qū)析出許多氣泡，Q降低 當(dāng)氣泡到高壓區(qū)時(shí)，空氣重新溶入油中，形成局部真空，四周的高壓油液就會(huì)以高速流過來填補(bǔ) 產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲第35頁/共40頁2-1-7 齒輪泵管理要點(diǎn)6. 保持合適的油溫和粘度 運(yùn)動(dòng)粘度以2533 mm2s為宜 粘度太小