齒輪泵工作原理分析
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wxmoge 發(fā)布時間：2012-04-25 16:38:09
依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。 外嚙合雙齒輪泵的結(jié)構(gòu)。一對相互嚙合的齒輪和泵缸把吸入腔和排出腔隔開。齒輪轉(zhuǎn)動時，吸入腔側(cè)輪齒相互脫開處的齒間容積逐漸增大，壓力降低，液體在壓差作用下進入齒間。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，一個個齒間的液體被帶至排出腔。這時排出腔側(cè)輪齒嚙合處的齒間容積逐漸縮小，而將液體排出。齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒、無腐蝕性、粘度范圍較大的潤滑性液體。泵的流量可至300米3/時，壓力可達3×107帕。它通常用作液壓泵和輸送各類油品。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單緊湊,制造容易,維護方便，有自吸能力，但流量、壓力脈動較大且噪聲大。齒輪泵必須配帶安全閥，以防止由于某種原因如排出管堵塞使泵的出口壓力超過容許值而損壞泵或原動機
齒輪泵的工作原理簡介
齒輪泵的概念是很簡單的，即它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。 在術(shù)語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內(nèi)的活塞，當一個齒進入另一個齒的流體空間時，液體就被機械性地擠排出來。因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)?！ 嶋H上，在泵內(nèi)有很少量的流體損失，這使泵的運行效率不能達到100％，因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體100％地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的。然而泵還是可以良好地運行，對大多數(shù)擠出物料來說，仍可以達到93％～98％的效率。 對于粘度或密度在工藝中有變化的流體，這種泵不會受到太多影響。如果有一個阻尼器，比如在排出口側(cè)放一個濾網(wǎng)或一個限制器，泵則會推動流體通過它們。如果這個阻尼器在工作中變化，亦即如果濾網(wǎng)變臟、堵塞了，或限制器的背壓升高了，則泵仍將保持恒定的流量，直至達到裝置中最弱的部件的機械極限(通常裝有一個扭矩限制器)。 對于一臺泵的轉(zhuǎn)速，實際上是有限制的，這主要取決于工藝流體，如果傳送的是油類，泵則能以很高的速度轉(zhuǎn)動，但當流體是一種高粘度的聚合物熔體時，這種限制就會大幅度降低?！ ⊥苿痈哒沉黧w進入吸入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒有填充滿，則泵就不能排出準確的流量，所以PV值(壓力×流速)也是另外一個限制因素，而且是一個工藝變量。由于這些限制，齒輪泵制造商將提供一系列產(chǎn)品，即不同的規(guī)格及排量(每轉(zhuǎn)一周所排出的量)。這些泵將與具體的應(yīng)用工藝相配合，以使系統(tǒng)能力及價格達到最優(yōu)。 PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長的工作壽命。“D”型軸承結(jié)合了強制潤滑機理，使聚合物經(jīng)軸承表面，并返回到泵的進口側(cè)，以確保旋轉(zhuǎn)軸的有效潤滑。這一特性減少了聚合物滯留并降解的可能性。精密加工的泵體可使“D”型軸承與齒輪軸精確配合，確保齒輪軸不偏心，以防齒輪磨損。Parkool密封結(jié)構(gòu)與聚四氟唇型密封共同構(gòu)成水冷密封。這種密封實際上并不接觸軸的表面，它的密封原理是將聚合物冷卻到半熔融狀態(tài)而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在軸封內(nèi)表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反壓回到進口。為便于安裝，制造商設(shè)計了一個環(huán)形螺栓安裝面，以使與其它設(shè)備的法蘭安裝相配合，這使得筒形法蘭的制造更容易?！ ?span lang="EN-US">PEP－II齒輪泵帶有與泵的規(guī)格相匹配的加熱元件，可供用戶選配，這可保證快速加溫和熱量控制。與泵體內(nèi)加熱方式不同，這些元件的損壞只限于一個板子上，與整個泵無關(guān)?！ ↓X輪泵由一個獨立的電機驅(qū)動，可有效地阻斷上游的壓力脈動及流量波動。在齒輪泵出口處的壓力脈動可以控制在1％以內(nèi)。在擠出生產(chǎn)線上采用一臺齒輪泵，可以提高流量輸出速度，減少物料在擠出機內(nèi)的剪切及駐留時間，降低擠塑溫度及壓力脈動以提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量
齒輪泵運行維護
1、起動： ?。?span lang="EN-US">1）啟動前檢查全部管路法蘭，接頭的密封性?！ 。?span lang="EN-US">2）盤動聯(lián)軸器，無摩擦及碰撞聲音。 （3）首次啟動應(yīng)向泵內(nèi)注入輸送液體?！ 。?span lang="EN-US">4）啟動前應(yīng)全開吸入和排出管路中的閥門，嚴禁閉閥啟動。 （5）驗證電機轉(zhuǎn)動方向后，啟動電機?！ ?span lang="EN-US">2、停車： ?。?span lang="EN-US">1）關(guān)閉電動機。 （2）關(guān)閉泵的進、出口閥門。
齒輪泵常見故障及維修方法
（1）故障現(xiàn)象：泵不能排料 故障原因：a、旋轉(zhuǎn)方向相反；b、吸入或排出閥關(guān)閉； c、入口無料或壓力過低； d、粘度過高，泵無法咬料 對策： a、確認旋轉(zhuǎn)方向； b、確認閥門是否關(guān)閉； c、檢查閥門和壓力表； d、檢查液體粘度，以低速運轉(zhuǎn)時按轉(zhuǎn)速比例的流量是否出現(xiàn)，若有流量，則流入不足、 （2）故障現(xiàn)象：泵流量不足 故障原因：a、吸入或排出閥關(guān)閉； b、入口壓力低； c、出口管線堵塞； d、填料箱泄漏；e、轉(zhuǎn)速過低 對策：a、確認閥門是否關(guān)閉；b、檢查閥門是否打開；c、確認排出量是否正常； d、緊固；大量泄露漏影響生產(chǎn)時，應(yīng)停止運轉(zhuǎn)，拆卸檢查； e、檢查泵軸實際轉(zhuǎn)速； ?。?span lang="EN-US">3）故障現(xiàn)象：聲音異常 故障原因：a、聯(lián)軸節(jié)偏心大或潤滑不良 b、電動機故障； c、減速機異常； d、軸封處安裝不良； e、軸變形或磨損 對策：a、找正或充填潤滑脂； b、檢查電動機； c、檢查軸承和齒輪； d、檢查軸封； e、停車解體檢查 ?。?span lang="EN-US">4）故障現(xiàn)象：電流過大 故障原因：a、出口壓力過高； b、熔體粘度過大；c、軸封裝配不良； d、軸或軸承磨損； e、電動機故障 對策：a、檢查下游設(shè)備及管線；b、檢驗粘度； c、檢查軸封，適當調(diào)整； d、停車后檢查，用手盤車是否過重； e、檢查電動機 ?。?span lang="EN-US">5）故障現(xiàn)象：泵突然停止 故障原因：a、停電； b、電機過載保護； c、聯(lián)軸器損壞；d、出口壓力過高，聯(lián)鎖反應(yīng)；e、泵內(nèi)咬入異常； f、軸與軸承粘著卡死 對策：a、檢查電源；b、檢查電動機；c、打開安全罩，盤車檢查；d、檢查儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)；e、停車后，正反轉(zhuǎn)盤車確認； f、盤車確認
齒輪泵相關(guān)國家標準
[1] JB/T 7041-2006 液壓齒輪泵 JIS B8312-2002 齒輪泵和螺桿泵.水力性能驗收試驗 JB/T 51055-1999 農(nóng)用齒輪泵產(chǎn)品質(zhì)量分等 JB/T 53312-1999 齒輪泵產(chǎn)品質(zhì)量分等 JB/T 58211-1999 液壓齒輪泵(2.5MPA、10～25MPA)產(chǎn)品質(zhì)量分等 JIS B8352-1999 液壓齒輪泵 JB／T 9835．2-1999 農(nóng)用齒輪泵安裝法蘭和軸伸的尺寸系列和標記 JB／T 9835．1-1999 農(nóng)用齒輪泵技術(shù)條件 MT／T 573-1996 礦用液壓齒輪泵試驗方法 CB／T 3719-1995 船用高壓齒輪泵技術(shù)條件 CB／T 3701-1995 船用齒輪泵修理技術(shù)要求 SC／T 8038-1994 漁船CB型和HY01型齒輪泵修理技術(shù)要求 JIS B8408-1994 噴槍式燃燒器用齒輪泵 JB/T 7042-1993 液壓齒輪泵.試驗方法 JB/T 7041-1993 液壓齒輪泵.技術(shù)條件 JB/T 6434-1992 輸油齒輪泵 CBM 2209-1982 船用電動齒輪泵試驗方法 CBM 2207-1982 船用電動齒輪泵型式和基本參數(shù) CBM 2208-1982 船用電動齒輪泵技術(shù)條件 [2]
結(jié)構(gòu)特點
齒輪采用具有國際九十年人先進水平的新技術(shù)--雙圓弧正弦曲線齒型圓弧。它與漸開線齒輪相比，最突出的優(yōu)點是齒輪嚙合過程中齒廓面沒有相對滑動，所以齒面無磨損、運轉(zhuǎn)平衡、無困液現(xiàn)象，噪聲低、壽命長、效率高。該泵擺脫傳統(tǒng)設(shè)計的束縛，使得齒輪泵在設(shè)計、生產(chǎn)和使用上進入了一個新的領(lǐng)域?！ ”迷O(shè)有差壓式安全閥作為超載保護，安全閥全回流壓力為泵額定排出壓力1.5倍。也可在允許排出壓力范圍內(nèi)根據(jù)實際需要另行調(diào)整。但是此安全閥不能作減壓閥長期工作，需要時可在管路上另行安裝?！ ≡摫幂S端密封設(shè)計為兩種形式，一種是機械密封，另一種是填料密封，可根據(jù)具體使用情況和用戶要求確定。
困油現(xiàn)象及卸荷
1困油現(xiàn)象的危害： 2消除困油現(xiàn)象： 3齒輪泵的泄漏及補償措施 4提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 5、徑向不平衡力 1危害︰徑向不平衡力很大時能使軸彎曲，齒頂與殼體接觸，同時加速軸承的磨損，降低軸承的壽命?！ ?span lang="EN-US">2措施︰為了減小徑向不平衡力的影響，通常采取減小壓油口的辦法。減少齒輪的齒數(shù)，這樣減小了齒頂圓直徑，承壓面積減小。適當增大徑向間隙。 6、內(nèi)嚙合齒輪泵
齒輪泵性能提高的方法
提高齒輪油泵性能的可行回路 齒輪油泵因受定排量的結(jié)構(gòu)限制，通常認為齒輪泵僅能作恒流量液壓源使用。然而，附件及螺紋聯(lián)接組合閥方案對于提高其功能、降低系統(tǒng)成本及提高系統(tǒng)可靠性是有效的，因而，齒輪油泵的性能可接近價昂、復雜的柱塞泵。 在泵上直接安裝控制閥，可省去泵與方向閥之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可減少泄漏，從而提高工作可靠性。而且泵本身安裝閥可降低回路的循環(huán)壓力，提高其工作性能。下面是一些可提高齒輪泵基本功能的回路，其中有些是實踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究?！ ⌒遁d回路 卸載元件將在大流量泵與小功率單泵結(jié)合起來。液體從兩個齒輪油泵因受定排量的結(jié)構(gòu)限制，通常認為齒輪泵僅能作恒流量液壓源使用。然而，附件及螺紋聯(lián)接組合閥方案對于提高其功能、降低系統(tǒng)成本及提高系統(tǒng)可靠性是有效的，因而，齒輪油泵因受定排量的結(jié)構(gòu)限制，通常認為齒輪油泵僅能作恒流量液壓源使用。然而，附件及螺紋聯(lián)接組合閥方案對于提高其功能、降低系統(tǒng)成本及提高系統(tǒng)可靠性是有效的，因而，齒輪油泵的性能可接近價昂、復雜的柱塞泵。的性能可接近價昂、復雜的柱塞泵。的出口排出，直至達到預(yù)定壓力和（或）流量。這時，大流量泵便把流量從其出口循環(huán)到入口，從而減少了該泵對系統(tǒng)的輸出流量，即將泵的功率減少至略高于高壓部分工作的所需值。流量降低的百分比取決于此時未卸載排量占總排量的比率。組合或螺紋聯(lián)接卸載閥減少乃至消除了管路、孔道和輔件及其它可能的泄漏。 最簡單的卸載元件由人工操縱。彈簧使卸載閥接通或關(guān)閉，當給閥一操縱信號時，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機械機構(gòu)是操縱這種閥的最簡單方法。 導控（氣動或液壓）卸載閥是操縱方式的一種改進，因為此類閥可進行遠程控制。其最大的進展是采用電氣或電子開關(guān)控制的電磁閥，它不僅可用遠程控制，而且可用微機自動控制，通常認為這種簡單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的最佳情況?！ ∪斯げ倏v卸載元件常用于為快速動作而需大流量及快速動作而需大流量及為精確控制而減少流量的回路，例如快速伸縮的起重臂回路。圖1所示回路的卸載閥無操縱信號作用時，回路一直輸出大流量。對于常開閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量?！ 毫鞲行遁d閥是最普遍的方案。如圖2所示，彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置?；芈穳毫_到溢流閥預(yù)調(diào)值時，溢流閥開啟，卸載閥在液壓和作用下切換至其小流量位置。壓力傳感卸載回路多用于行程中需快速、行程結(jié)束時需高壓低速的液壓缸供液。壓力傳感卸載閥基基本上是一個達到系統(tǒng)壓力即卸的自動卸載元件，普遍用于測程儀分裂器和液壓虎鉗中?！ ×髁總鞲行遁d回路中的卸載閥也是由彈簧將其壓向大流量位置。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動機最佳速度所需流量確定。若發(fā)動機速度超出此最佳范圍，則節(jié)流小孔壓降將增加，從而將卸載閥移位至小流量位置。因此大流量泵相鄰的元件做成可對最大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達最佳范圍以提高整個系統(tǒng)的性能，或限定機器高速行駛期間的回路壓力。常用于垃圾運載卡車等?！ 毫α髁總鞲行遁d回路的卸載閥也是由彈簧壓向大流量位置，無論達到預(yù)定壓力還是流量，都會卸載。設(shè)備在空轉(zhuǎn)或正常工作速度下均可完成高壓工作。此特性減少了不必要的流量，故降低了所需的功率。因為此種回路具有較寬的負載和速度變化范圍，故常用于挖掘設(shè)備。 圖5為具有功率綜合的壓力傳感卸載回路，它由兩組略加變化的壓力傳感卸載泵組成，兩組泵由同一原動機驅(qū)動，每臺泵接受另一卸載泵的導控卸載信號。此種傳感方式稱之為交互傳感，它可使一組泵在高壓下工作而另一組泵在大流量下工作。兩只溢流閥可按每個回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺或兩臺泵卸載。此方案減少了功率需求，故可采用小容量價廉原動機?！ D6所示為負載傳感卸載回路。當主控閥的控制腔（下腔）無負載傳感信號時，泵的所有流量經(jīng)閥1、閥2排回油箱；當給此控制閥施加負載傳感信號時，泵向回路供液；當泵的輸出壓力超過負載傳感閥的壓力預(yù)定值時，泵僅向回路提供工作流量，而多余流量經(jīng)閥2的節(jié)流位置旁通回油箱。 帶負載傳感元件的齒輪油泵與柱塞泵相比，具有成本低、抗污染能力強及維護要求低的優(yōu)點。 優(yōu)先流量控制 不論齒輪油泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路需要的流量大小，定值一次流量控制閥總可保證設(shè)備工作所需的流量。在圖7所示的這種回路中，泵的輸出流量必須大于或等于一次油路所需流量，二次流量可作它用或回油箱。定值一次流量閥（比例閥）將一次控制與液壓泵結(jié)合起來，省去管路并消除外泄漏，故降低了成本。此種齒輪泵回路的典型應(yīng)用是汽車起重機上?？梢姷降霓D(zhuǎn)向機構(gòu)，它省去了一個泵。 負載傳感流量控制閥的功能與定值一次流量控制的功能十分相近：即無論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路抽需流量大小，均提供一次流量。但僅通過一次油口向一次油路提供所需流量，直至其最大調(diào)整值。此回路可替代標準的一次流量控制回路而獲得最大輸出流量。因無載回路的壓力低于定值一次流量控制方案，故回路溫升低、無載功耗小。負載傳感比列流量控制閥與一次流量控制閥一樣，其典型應(yīng)用是動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)?！ ∨月妨髁靠刂? 對于旁路流量控制，不論泵的轉(zhuǎn)速或工作壓力高低，泵總按預(yù)定最大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案限制進入系統(tǒng)的流量，使其具有最佳性能。其優(yōu)點是，通過回路規(guī)模來控制最大調(diào)整流量，降低成本；將泵和閥組合成一體，并通過泵的旁通控制，使回路壓力降至最低，從而減少管路及其泄漏?！ ∨月妨髁靠刂崎y可與限定工作流量（工作速度）范圍的中團式負載傳感控制閥一起設(shè)計。此種型式的齒輪泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動機達最佳速度的垃圾運載卡車或動力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定式機械設(shè)備?！ 「墒轿烷y 干式吸油閥是一種氣控液壓閥，它用于泵進油節(jié)流，當設(shè)備的液壓空載時，僅使極小流量（〈 18.9t/min）通過泵；而在有負載時，全流量吸入泵。如圖10所示，這種回路可省去泵與原動機間的離合器，從而降低了成本，還減小了空載功耗，因通過回路的極小流量保持了設(shè)備的原動機功率。另外，還降低了泵在空載時的噪聲。干式吸油閥回路可用于由內(nèi)燃機驅(qū)動的任何車輛中開關(guān)式液壓系統(tǒng)，例如垃圾裝填卡車及工業(yè)設(shè)備?！ ∫簤罕梅桨傅倪x擇 目前，齒輪油泵的工作壓力已接近柱塞泵，組合負載傳感方案為齒輪泵提供了變量的可能性，這就意味著齒輪泵與柱塞泵之間原本清楚的界限變理愈來愈模糊了?！ 『侠磉x擇液壓泵方案的決定因素之一，是整個系統(tǒng)的成本，與價昂的柱塞泵相比，齒輪泵以其成本較低、回路簡單、過濾要求低等特點，成為許多應(yīng)用場合切實可行的選擇方案。
齒輪泵馬達的技術(shù)特點
G5、GPC4系列齒輪泵、GM5、GMC4系列齒輪馬達引進美國威格士（VKS），技術(shù)突出特點： 1.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕 由鋁合金制造前蓋、中間體、后蓋,合金鋼制造的齒輪和鋁合金制造的壓力板等零部件組成，前、后蓋內(nèi)各壓裝兩個DU軸承，DU材料是齒輪泵的理想軸承材料，可大大提高齒輪泵的壽命。 2.工作可靠 壓力板是徑向和軸向壓力補償?shù)闹饕?，可以減輕軸承載荷和自動調(diào)節(jié)齒輪泵軸向間隙，從而有效地提高了齒輪泵的性能指標和工作可靠性;GM5、GPC4系列齒輪馬達可以提供單旋向不帶前軸承，雙旋向不帶前軸承和單旋向帶前軸承，雙旋向帶前軸承四種結(jié)構(gòu)型式，其中帶前軸承的齒輪馬達可以承受徑向力和軸向力?！ ?span lang="EN-US">3.轉(zhuǎn)速高,壓力大 轉(zhuǎn)速高3000~4000轉(zhuǎn)/每分,理論扭矩為17N.m(牛頓.米)～64N.m，可達20-25MPa。 4.連接方式適用于進口機械和工程機械 符合SAE和國家標準GB安裝法蘭、軸伸、進油口及出油口連接行式。廣泛適用于汽車、拖拉機、工程機械、農(nóng)業(yè)機械以及其他機械液壓系統(tǒng)中。
齒輪泵輸出流量不夠原因及排除方法
1、產(chǎn)生原因 ?、?內(nèi)外轉(zhuǎn)子的齒側(cè)間隙太大，使吸壓油腔互通．容積效率顯著降低，輸出流量不夠； ?、?軸向間隙大大； ?、?吸油管路中的結(jié)合面處密封不嚴等原因，使泵吸進空氣，有效吸入流量減少； ④ 吸油不暢．如因油液粘度過大，濾油器被污物堵塞等導致吸入流量減少； ?、?溢流閥卡死在半開度位置，泵來的流量一部分通過溢流閥返回油箱，而使得進入系統(tǒng)的流量不夠．此時伴隨出現(xiàn)系統(tǒng)壓力上不去的故障。 2、排除方法 ① 更換內(nèi)外轉(zhuǎn)子，使齒側(cè)隙在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般小于0.07mm）； ?、?研磨泵體兩端面，保證內(nèi)外轉(zhuǎn)子裝配后軸向間隙在0.02~0.05mm 范圍內(nèi)； ③ 更換破損的吸油管密封，用聚四氟乙烯帶包扎好管接頭螺紋部分再擰緊管接頭； ?、?選用合適粘度的油液，清洗進油濾油器使吸油暢通。并酌情加大吸油管徑； ?、?修理溢流閥，排除溢流閥部分短接油箱造成泵有效流量減少的現(xiàn)象。
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