1、,第一節(jié) 齒 輪 泵,2-1-1 齒輪泵的工作原理,簡單構造 一對互相嚙合的齒輪 (The teeth meshed) 主動輪由原動機帶動回轉，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 圖示方向回轉時，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 隨齒輪回轉，吸滿液體的齒間轉過吸入腔，沿殼壁轉到排出腔 當重新進入嚙合時，齒間的液體即被輪齒擠出 結構特點 泵如果反轉，吸排方向相反 嚙合緊密，齒頂和端面間隙都小，液體不會大量漏回吸入腔 磨擦面較多，只用來排送有潤滑性的油液,圖21外嚙合齒輪泵的結構,(external gear

2、rotary pump),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 為轉運平穩(wěn)，要求齒輪的重迭系數(shù)大于1 前一對嚙合齒尚未脫離嚙合時，后一對齒便已進入嚙合。 在部分時間內相鄰兩對齒會同時處于嚙合狀態(tài)，形成一個封閉空間，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動而變化 (先縮小，然后增大)，從而產生困油現(xiàn)象。,圖22 齒輪泵的困油現(xiàn)象,2-2-2 困油現(xiàn)象的危害和排除,危害（當封閉V減小時，液體受擠壓而P急劇升高，油液將從縫隙中強行擠出） 產生噪音和振動 使軸承受到很大的徑向力 功率損失增加。 容積效率降低（當封閉V增大時，P下降，析出氣

3、泡） 對泵的工作性能和使用壽命都有害 排除(設法在封閉V變小時使之和排出腔溝通，而在增大時和吸入腔溝通) 開卸荷槽(圖22(b)的虛線)。 結構簡單，容易加工，且對稱布置，泵正、反轉時都適用，因此被廣泛采用。 對稱卸荷槽還不十分完善（還有噪音和振動）,2-2-2 困油現(xiàn)象的危害和排除(1),不對稱卸荷槽 兩個卸荷槽同時向吸入側移過適當距離 延長了Va和排出腔相通的時間 推遲了Vb和吸入腔相通的時間 Vb中可能出現(xiàn)局部真空，但不十分嚴重 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 泵不允許反轉使用 采用卸荷槽后困油現(xiàn)象影響大大減輕。,2-1-3 齒輪泵的徑向力-圖2-3,徑向力增加軸

4、承的負荷，影響泵的壽命 工作P越高，徑向力就越大 對高壓齒輪泵，要設法限制徑向力，提高軸承壽命,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等于齒間工作容積 每轉的Qt應為兩個齒輪全部齒間工作容積之和。 可假設齒間工作容積與齒的有效體積相等。 每轉Qt 是一個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徑向寬度為2m的環(huán)形體積,2-1-4 齒輪泵的流量公式,用上述計算泵的Qt時，數(shù)值偏小 應乘上修正系數(shù)K。平均Qt為： 式中：D分度圓直徑，mm； m模數(shù)(m=Dz，z為齒數(shù))，mm； B齒寬，mm； n轉速，rmin； ， K修正系數(shù)，一般為1051

5、15。,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),2-1-4 提高齒輪泵理論流量途徑,增加齒輪的直徑、齒寬、轉速和減少齒數(shù)。 n過高會使輪齒轉過吸入腔的時間過短 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，導致Q減小，造成振動和產生噪聲，甚至使泵無法工作。 故最大圓周速度應根據(jù)所輸油的粘度而予以限制， 最大圓周速度不超過56ms， 最高轉速一般在3000rmin左右。 加大齒寬會使徑向力增大，齒面接觸線加長，不

6、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，但會使Q的不均勻度加重。,2-1-4 影響齒輪泵v的主要因素,密封間隙 (內漏) 齒輪端面和蓋板間的軸向間隙 齒頂和泵體內側的徑向間隙 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泵的v影響甚大。 排出壓力 漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。 內漏較多，在排P升高時，Q的下降要比往復泵大 吸入壓力 吸入真空度增加時，氣體析出量增加， v亦將降低。,2-1-4 影響齒輪泵v的因素,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，又會使

7、吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會使v下降。 轉速 漏泄量與n關系不大 n低Qt就小，會使v降低 當n200300 rmin， v將降到不能容許的地步 n過高又會造成吸入困難，也使v降低。 外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動補償裝置時， v可達0.80.96。,2-1-4 齒輪泵的特點,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。 排送氣體時密封性差，故自吸能力不如往復泵 應注意： 齒輪泵摩擦部位較多 間隙較小 線速度較高 起動前齒輪表面必須有油，不允許干轉。 2Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關。 3額定Pd與工作部件尺寸、n無關 Pd取決于

8、泵的密封性能和軸承承載能力 為防泵過載，一般應設安全閥。,2-1-4高壓齒輪泵采取的措施,液壓間隙自動補償裝置 軸向間隙補償 在齒輪端面與泵體之間設浮動元件 將排出壓力引至該元件的外側 (靠排出側,橡皮圈限定區(qū)域內) 使其液壓力稍大于內側向外的液壓力（使浮動元件貼靠齒輪） 自動補償齒輪端面磨損而增加的間隙（軸向間隙始終很小） 徑向間隙自動補償-有些高壓泵采用,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

9、(pH 8MPa)。,2-1-4 齒輪泵的特點,4.流量連續(xù)，有脈動 外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內，噪聲較大 Z越少， Q越大 內齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。 5結構簡單，價格低廉。 工作部件作回轉運動 無泵閥 允許采用較高n，通?？膳c電動機直聯(lián) 與同樣Q的往復泵相比，尺寸、重量小 易損件少，耐撞擊工作可靠 6磨擦面較多 用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類。,2-1-4 齒輪泵的特點,使用場合 一般被用作排出P不高、Q不大，以及對Q和Pd的均勻性要求不很嚴的油泵,如： 滑油泵 駁油泵 液壓傳動中的供油泵 由于齒輪泵結構簡單，價格低廉，又不易損壞，因而已開發(fā)了高壓齒輪泵。如： 液

10、壓泵。,2-1-6 典型結構-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 主動和從動齒輪是由右和左螺旋齒輪拼成的入字齒輪 既能承受較大負荷，又可避免產生軸向推力。 齒輪4空套在從動軸上 以補償制造、安裝時出現(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。,圖25 外嚙合齒輪泵,2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵,防超過額定Pd，裝設有安全閥 (safety valve) 安全閥閥體是一空心的圓柱體 左端帶有錐形密封面 當作用在環(huán)形凸肩上的壓力超過彈簧值

11、時，閥開啟，溝通排、吸兩端 泵的轉向必須符合規(guī)定 為防止油液外漏，設有機械軸封 是廣泛使用的一種密封方式 主要密封面是軸靜環(huán)11和動環(huán)12構成 動、靜環(huán)的材料分別為硬質材料和軟質材料做成,2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵,靜環(huán)與蓋之間靠密封圈密封 動環(huán)靠彈簧壓緊在靜環(huán)上，（摩擦力使轉） 密封圈防動環(huán)與軸之間漏泄 安裝時手推動環(huán)壓縮彈簧 松手后動環(huán)應能緩緩滑出 太松則漏泄量過大 太緊則不能自動滑出補償 動、靜環(huán)密封圈是機械密封的輔助密封元件 機械軸封的基本特點： 將由填料與軸之間的徑向曲面密封轉變?yōu)閯迎h(huán)與靜環(huán)間的軸向端面密封。,2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵,與填料密封相比，機械軸封的主要

12、優(yōu)點是： (1)密封性能好 (2)使用壽命長。 (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）,Mechanical seals(1),The provision of rotary shaft seals instead of the usual stuffing box and gland, where conditions are suitable, possesses many advantages. The power absorbed is lower and is constant, whereas a gland exces

13、sively tightened causes a considerable increase in power absorbed. In small pumps this may result in overloading the motor.,Mechanical seals(1),In addition maintenance costs are reduced, the rotary seal operating for long periods without wear or attention. A standard seal consists of a stationary ca

14、rbon ring insert in the casing, or seal cover where such is provided, and against this a metal ring of easy clearance on the shaft sleeve rotates, contact between the faces being ensured by a lightly loaded coil spring.,Mechanical seals(2),The rubbing faces of both carbon and metal rings are indepen

15、dently lapped to give a dead flat surface. A synthetic rubber ring, of circular cross-section, contained between shaft sleeve and metal ring, in a groove in the latter, effectively prevents leakage between them. The diameter of the groove is such that a squeeze is exerted on the rubber ring, thus a

16、sufficient frictional force is provided to rotate the metal ring, with certain exceptions. The width of the groove is, however, made considerably greater so that the metal ring is capable of free axial float with accompanying rolling action of the rubber ring.,Mechanical seals(3),Materials used for

17、the various seal parts are as follows: Carbon stationary ring. Synthetic rubber ring. Bronze rotating ring with bronze spring for standard and all gunmetal pumps. Stainless steel rotating ring for all iron pumps. For non-lubricating liquids, such as ammonia, glycol, petrol, paraffin, transformer and

18、 quenching oil, etc., the rotating ring is made of stainless steel to give a harder surface. These seals are specially designed to suit the dimensions of the standard shaft sleeves and stuffing boxes.,2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵,缺點： 制造工藝性要求高,價格較貴 密封元件的拆裝更換比較麻煩 對使用條件的要求也比較嚴格。如液體帶有磨料性懸浮固體顆粒，則機械軸封必須采用特殊的設計。 回轉泵在

19、低壓條件下也常采用皮碗密封,思考題,1. 與填料密封相比，采用機械密封有哪些優(yōu)點? 2機械密封在使用上要注意什么問題? 3齒輪泵有自吸能力，為什么新泵和大修后的泵起動前要向泵內灌油？ 4齒輪泵有何特點?高壓齒輪泵在結構上有何特點?,選擇題,判斷齒輪泵轉向的依據(jù)是 。 A 原動機轉向 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生嘈音的主要原因，一般可用 方法來檢測漏氣點。 A 澆油 B 燭火 C 煤油白粉法 D 鹵素燈檢漏 齒輪泵困油現(xiàn)象不會導致 。 A 軸承負荷增大 B 工作噪聲增大 C 容積效率降低 D 排出壓力增大,選擇題,消除齒輪泵困油的常用方法是 。 A

20、降低油溫 B 減少流量 C 在端蓋上開卸荷槽 D 調整齒輪嚙合間隙 在拆檢和裝配齒輪泵時應注意檢查 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,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 齒輪泵會產生困油現(xiàn)象的原因 。 A 排出口太小 B 轉速較高 C齒輪端面間隙調整不當 D 部分時間兩對相鄰齒同時嚙合 限制齒輪泵轉速提高的主要原因是 。 A 原動機轉速難以提高 B 會使軸承負荷過大 C 會增加吸入困難 D 會使齒輪磨損過大,2-1-6 內嚙合齒輪泵,有兩種形式 帶月牙形隔板的內齒輪泵 擺線轉子泵。 圖26所示為一種

21、帶月牙形隔板的可逆轉內嚙合齒輪泵。,2-1-6 內嚙合齒輪泵,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。 當泵軸帶齒環(huán)轉動時，與其內嚙合的齒輪也轉動，產生吸排作用。 底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球， 當軸逆時針旋轉時，嚙合力使底盤轉至其銷釘4卡到半圓形環(huán)槽的最右端位置為止，泵是下吸上排。 當軸順時針轉動時，嚙合力使底盤轉過180，泵的吸排方向不變,2-1-6 內嚙合齒輪泵,優(yōu)點（與外嚙合齒輪泵相比） 泵的吸油區(qū)大、流速低、吸入性能好， 流量脈動小，流量脈動率Q =13 嚙合長度較長，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油，

22、從而完全消除困油現(xiàn)象， 噪聲很低。 缺點 是制造工藝較復雜 且漏泄途徑多， v低，6575。,2-1-6 轉子泵-圖27,外轉子比內轉子多一個齒，二者軸線偏心，異速轉動。采用擺線齒形。采用皮碗軸封。 皮碗的制造、安裝和維護較簡單，成本低，但唇邊的磨損較重，功率消耗較大。,2-1-6 轉子泵特點,轉子泵優(yōu)點 轉子泵配流口的中心角較大；且為側向吸入，不受離心力影響，故吸入性能好 能用于高速運轉 齒數(shù)較少，工作空間容積較大 結構簡單緊湊 兩個轉子同向回轉且只差一個齒，故相對滑動速度很小，運轉平穩(wěn)，噪聲低，壽命長。 缺點 齒數(shù)少時流量和壓力脈動較大 而且密封性較差， v較低 制造工藝不如漸開線齒輪簡單。,2-1-7 齒輪泵管理要點,1. 注意泵的轉向和連接 反轉會使吸排方向相反 泵和電機保持良好對中，最好用撓性連接（flexibility） 2. 齒輪泵雖有自吸能力 起動前泵內要存有油液（否則嚴重摩損） 吸油高度一般不大于0.5m。 3. 機械軸封屬于較精密的部件 拆裝時要防止損傷密封元件 安裝時應在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動環(huán)時應有浮動性。 上緊軸封蓋時要均勻，機械軸封一定要防止干摩擦。,2-1-7 齒輪泵管理要點,4. 不宜超額定P工作 會使原動機過載，