齿轮泵困油现象与单螺杆泵工作

发布时间:2017-02-11  发布者:星河泵业

齿轮泵拥有结构尺寸小、质量轻便、工作原理简单、方便维护与维修、自吸能力和抗污染的优势,是液压系统的“心脏”——动力元件的要选择,在实践中具有的作用。但是齿轮泵由于自身的工作原理会产生困油现象,这就限制了齿轮泵的使用范围。开设卸荷槽是解决齿轮泵困油的常用手段,本课题就针对卸荷槽进行了优化设计。

本文对齿轮泵的啮合原理与困油机理进行了详细的介绍,以此为基础提出了基于Pro/e5.0齿轮泵困油面积虚拟测量法和困油面积数学模型,并将测量值与计算值进行比对,两者互相验证;应用FLUENT12流体仿真软件,对齿轮泵泵腔流场进行了仿真,了泵腔内的速度分布和压力分布;根据困油面积和困油压力的变化,基于AUTOCAD提出了四种卸荷槽设计方案,其中单侧卸荷槽,将卸荷槽只开在排油腔一侧,并配合轮齿卸荷降压槽来使用,效果好。

本文卸荷槽的设计方法,可以作为设计工作者的一种设计手段,也可以作为卸荷槽设计完成后的验证手段。外啮合齿轮泵是一种将原动机的机械能转化为液压能的动力装置,凭借着自己小巧、经济、易制造安装却又抗油液污染强的优势,被作为液压系统“心脏”的。但是由于自身的工作原理,在齿轮泵工作时会出现困油现象,由此带来的噪音污染、齿轮泵的两个齿轮径向受力不平衡、气蚀现象等会严重损害齿轮泵的使用寿命。为了使齿轮泵的为我们服务,使其创造的经济效益,齿轮泵的“心脏病”——解决齿轮泵的困油现象,就显得尤为。

齿轮泵的困油现象是限制齿轮泵使用范围的一个重要原因,如由此引起的噪音、振动,使齿轮泵不适宜用在需要平稳传输的固定设备上。同时由齿轮泵困油容积的周期性变化,造成的困油压力的骤降和骤升、气穴和气蚀现象严重影响了齿轮泵的使用寿命。

近30来都对齿轮泵的“心脏病”做了大量的研究,但都没从根本上齿轮泵的困油现象,只是通过采取各种手段(如不同形式的卸荷槽)来进一步消弱困油的危害。之所以这一“心脏病”不能是因为齿轮泵在工作时分为两个腔即吸油腔和排油腔,这两个腔是独立的,吸油腔压力低,通过大气压的作用吸油;排油腔压力高,将油液挤出。为了齿轮泵的正常工作,使吸油腔和排油腔始终处于相互隔离状态,而这个隔离是靠相互啮合的轮齿来完成的。因此在开设卸荷槽时要严格控制卸荷槽的间距,使齿轮泵的高低压腔不能相连通。该间距过大,不能很好地困油现象;间距过小,吸油腔和排液腔相通,不满足齿轮泵的工作条件,使其不能正常工作。基于以上分析,我们可以看到,优化卸荷槽或改变齿轮泵的结构以困油现象还有很大的研究空间。

本文就针对齿轮泵的工作特点,以优化卸荷槽的开设方法为手段,进一步齿轮泵困油现象为目的,对影响齿轮泵的困油原因进行分析,提出卸荷槽开设的新方案。这对降低齿轮泵的噪音、减弱困油压力的危害、减少齿轮泵的端面泄露提高容积效率以及延长齿轮泵的使用寿命具有重要意义。

单螺杆泵在发达已广泛使用,多数称单螺杆泵“莫诺泵”《MONOPUMPS》,德国称“偏心转子泵”。由于其优良的性能,近年来在国内的应用范围也在扩大。它的大特点是对介质的适应性强、流量平稳、压力脉动小、自吸能力高,这是其它任何泵种所不能替代的。

单螺杆泵属于转子式容积泵,它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的。它是一种内啮合的密闭式螺杆泵,主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套(定子)和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆(转子)组成。当输入轴通过万向节驱动转子绕定子中心作行星回转时,定子—转子副就连续地啮合形成密封腔,这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动,把输送介质从吸入端经定子—转子副输送至压出端,吸入密闭腔内的介质流过定子而不被搅动和破坏。

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