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0102A齿轮泵
第二章回转泵
第一节齿轮泵
齿轮泵属于容积式,具有容积式泵DisplacementPump的共性和特点。
与往复泵相比,具有下列优点Strongpoints:
1.转速范围大;2.结构紧凑;3.易损件少,无须设吸排阀;4.供液较为均匀
一、工作原理★★★★1
利用齿轮副旋转时,其啮合Mesh容积变化,完成吸入和压出过程,以抽送液体的泵称为齿轮泵。
作为齿轮泵使用的齿轮有:
圆柱齿轮、斜齿轮Bevelwheel、人字齿轮以及其它特种齿轮等。
齿轮泵的类型
1.外齿轮泵(正齿轮泵、斜齿轮泵、人字形齿轮泵)
2.内齿轮泵(渐开线形、摆线形—转子泵)
齿轮泵在船上应用场合
可作为液压泵、输油泵、滑油泵;内齿轮泵可作为小型油泵(制冷压缩机的润滑油泵);转子泵常作为润滑油泵。
1.外啮合齿轮泵的结构原理
结构组成
三片式:
一壳、两轮、两盖
齿型:
直齿、斜齿、人字齿(均为渐开线齿形)
2.工作原理[WorkingPrinciple]
泵轴带动一对互相啮合的齿轮转动,退出啮合的一侧,容积空间逐渐增大,形成真空,油液便被吸入;而进入啮合的一侧,容积空间逐渐减小,油压升高,就将油液推入压力管路。
吸排方向取决于转向,脱开啮合的一侧与吸入管连通,进入啮合的一侧与排出管连通。
(退出啮合的是吸油腔,进入啮合的是压油腔---转动方向改变,吸排油方向也就跟着改变。
)
啮合点处的齿面接触线一直起着分隔高、低压腔的作用,因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构。
3齿轮泵的泄漏与解决方法
•内泄漏:
①齿轮端面与前后盖板
•②轮顶与泵壳内壁;
•③啮合齿轮间
•内泄漏:
泵轴伸出处,
•解决方法:
齿轮泵的轴封(皮碗,油封,机械轴封)
一﹑单选题:
1.齿轮泵漏泄一般主要发生在。
A.齿轮端面间隙B.齿顶间隙
C.啮合齿之间D.轴封
提示:
齿轮端面漏泄途径既短又宽,漏泄量约占总漏泄量的70%~80%。
2.在拆检和装配齿轮泵时主要应注意检查间隙。
A.齿顶与泵壳B.齿轮端面
C.齿啮合处D.泵轴伸出泵壳处
提示:
齿轮端面漏泄量对容积效率影响最大,它与端面间隙的立方成正比,该间隙超过要求时应予修复。
3.齿轮泵不宜用来输水主要是因为______。
A.漏泄严重B.效率太低C.磨损严重D.锈蚀严重
4.关于齿轮泵的以下说法:
Ⅰ、吸排方向取决于齿轮的转向Ⅱ、齿轮退出啮合的一侧与排出管连通
A.Ⅰ正确B.Ⅱ正确C.Ⅰ和Ⅱ都正确D.Ⅰ和Ⅱ都不正确
5.齿轮泵常作为燃油输送泵使用,主要原因是:
A.工作压力高B.效率高C.污染敏感度低D.维修方便
6.齿轮泵在船上一般不用作。
A.驳油泵B.辅机滑油泵
C.货油泵D.液压辅泵
提示:
齿轮泵适合作为那些流量小、对流量均匀性要求不高的油泵。
7.齿轮泵是回转式容积泵,下列说法不正确的是:
A.可以自吸B.额定排压与尺寸无关
C.可与电动机直联,无须减速D.流量连续均匀,无脉动
参考答案
1.A2.B3.C4.A5.C6.C7.D
二、困油现象★★★★1
部分时间两对相邻齿同时啮合,形成封闭空间,其容积先减小后增大,产生困油现象。
困油现象的危害:
使封闭容积中的压力急剧升高,使轴承受到很大的附加载荷,同时产生功率损失及液体发热等不良现象; 封闭容积中的压力急剧下降时,溶解于液体中的空气便析出产生气泡,产生气蚀现象,引起振动和噪声。
困油现象导致:
①轴承负荷(径向力)增大,②噪音和振动增大,③容积效率降低,功率损失等。
解决方法(消除、减轻的基点是泄压):
①修正齿形——使封闭空间的容积变化减到最小,该法应用较少。
②泄压孔法——在从动齿轮的齿顶到齿根钻径向通孔,在从动齿轮轴上铣出两条沟槽(加工复杂)。
③泄压槽(卸荷槽)法——在泵两侧盖的内侧,沿轮齿节圆的公切线方向,开出四个长方形的凹槽(在每个侧盖的进排油方向各开一个)。
凹槽的距离,必须大于一个轮齿齿间的厚度,以免使吸排腔直接沟通。
最常用的方法是开卸荷槽:
在两端盖内侧各挖两个矩形凹槽,它们的内边缘正好与封闭容积最小时两啮合点相接。
为更好地解决问题,可使用非对称卸荷槽:
一对槽向吸入端偏移适当距离。
齿轮泵中需开卸荷槽解决困油现象的是正齿轮泵。
斜齿轮或人字齿轮一对齿在排出腔端刚啮合形成齿封空间时,靠吸入腔的另一端已即将脱开,困油现象不严重。
在常用的船用泵中,需要解决困油现象的泵有齿轮泵和叶片泵。
问题:
齿轮泵端盖开卸荷槽后,如果对漏泄没有影响,那么泵的流量比不开卸荷槽之前如何变化?
流量稍有增加:
因为封闭空间的油可从卸荷槽挤入到排出腔;而不开卸荷槽时这部分油被带回到吸入腔。
一﹑单选题:
1.齿轮泵端盖近啮合齿处常开有一对矩形槽,其作用是。
A.存油防干磨B.平衡轴向液压力
C.防止汽蚀D.防止困油
提示:
该槽即为卸荷槽。
2.齿轮泵端盖开卸荷槽后,若对漏泄影响不明显,则泵流量应。
A.稍有增加B.稍有减少C.保持不变D.脉动增加
提示:
开卸荷槽后,两对啮合齿之间的封闭的油可从卸荷槽挤入排出腔中,不开则更多被挤出吸入腔。
3.解决齿轮泵困油现象的最常用方法是。
A.减小压油口B.增大吸油口
C.开卸荷槽D.采用浮动端盖
4.齿轮泵非对称卸荷槽是。
A.只在排出端有槽B.只在吸入端有槽
C.一对槽向吸入端偏移D.一对槽向排出端偏移
提示:
卸荷槽向吸入端偏移可延长困油空间和排出腔沟通的时间,减轻困油现象。
5.齿轮泵困油现象不会导致。
A.轴承负荷增大B.工作噪声增大
C.容积效率降低D.排出压力增大
提示:
困油会使两对啮合齿之间的密封容积中的油压升高,而排压是取决于排出条件。
6.需要开卸荷槽解决困油现象的是齿轮泵。
A.正B.斜C.人字形D.所有
提示:
斜齿轮(或人字齿轮)一对齿在排出腔端刚啮合形成齿封空间时,其靠吸入腔的另一端已即将脱胎换骨开,困油现象不严重。
7.消除不了齿轮泵齿封现象的措施是。
A.降低泵的转速B.降低油温
C.开卸荷槽D.A+B
8.需要在结构上采取措施来防止困油现象发生的泵是。
A.齿轮泵B.往复泵C.叶片泵D.A+C
9.不须在结构上采取措施来防止困油现象发生的泵是。
A.旋涡泵B.螺杆泵C.离心泵D.A+B+C
10.齿轮泵会产生困油现象的原因是。
A.排出口太小B.转速较高
C.齿轮端面间隙调整不当D.部分时间两对相邻齿同时啮合
参考答案
1.D2.A3.C4.C5.D6.A7.D8.D
9.D10.D
三、径向力[RadialForce]★★★1
产生原因作用在齿轮外圆上的压力分布是不相同的,从压油腔到吸油腔油液的压力分布是逐步分级降低,有压差存在;齿顶与泵体内表面有径向间隙Clearance;油液的不均匀力的合力作用在泵轴PumpShaft上,使轴承受到单向压力,这就是径向力。
油泵工作压力越高,径向力越大。
主、从动齿轮所受径向力大小不等(从动齿轮受力较大),方向不同。
径向力大小与转速无关,与齿宽B、齿顶圆直径De,吸排压力差p有关。
主动齿轮
从动齿轮
结论:
从动齿轮所受的径向力比主动齿轮大(即从动齿轮的轴承磨耗大)。
2.造成危害振动Vibration、噪音Noises,导致轴承Bearing早期损坏,影响使用寿命。
(端面泄漏的油对轴承进行润滑)
3.减少径向力的措施①减少径向力的作用面积;
②采用缩小排出口的方法;
③在泵的端盖上开平衡槽。
减小径向力的常用方法是缩小排出口。
使齿轮的承压面减小,仅作用在1~2牙上。
.压力平衡槽-将高压液体引入低压齿间、低压液体引入高压齿间。
四、流量[Capacity]★★★★1
D-分度园直径m-模数D/zz为齿数一般在13~20z<13易发生根切B-齿宽n-转速K-修正系数
中低压齿轮泵:
高压齿泵轮:
影响齿轮泵容积效率的因素:
P19
(1)密封间隙:
齿轮端面间隙(是最主要的泄漏)、齿顶间隙、啮合齿之间。
泄漏量与间隙的立方成正比,主要检查齿轮端面间隙。
(2)排出压力:
泄漏量与间隙两端的压差成正比。
(3)吸入压力:
吸入压力低,气体析出,容积效率低。
(4)油的温度和粘度:
温度高则粘度低,泄漏大;油温过低粘度太大,吸入真空度大,析出气体多,容积效率低。
(5)转速:
转速低理论流量小,转速高吸入困难,都会使容积效率低。
五、特点[Characteristics]
1.有自吸能力。
摩擦面多,不许干转。
2.理论流量由尺寸和转速决定,与排压无关。
(转速不宜太低,否则容积效率太低)
3.额定排压由密封性和轴承承载能力决定,与尺寸、转速无关。
4.流量连续,但有脉动(其它条件相同,齿数越少流量不均匀程度越大)。
5.结构简单。
6.摩擦面多,用来排送油类。
一﹑单选题:
1.齿轮泵主、从动齿轮的不平衡径向力。
A.大小相等,方向相反B.大小不等,方向相同
C.大小相等,方向相同D.大小不等,方向不同
2.齿轮泵工作时所受径向力大小与无关。
A.齿宽B.齿顶圆直径
C.吸、排压力差D.转速
提示:
齿轮所受径向力与承压面积和吸、排压差有关,与转速无关。
3.减小齿轮泵径向不平衡力的常用方法是。
A.缩小排出口B.修正齿形
C.开泄压槽D.缩小吸油口
4.齿轮泵工作时主动齿轮和从动齿轮。
A.不受径向力B.受相等径向力
C.前者所受径向力较大D.与C相反
提示:
主动齿所受径向液压力和啮合作用力的夹角大于90°,故其合力小;从动齿所受径向液压力和啮合作用力的夹角小于90°,故其合力大。
5.下列条件中单改变项不会使齿轮泵流量增加。
A.增大齿宽B.增大节圆直径
C.减小齿数D.增加齿数
提示:
如节圆直径不变,齿数增加会使齿间容积减小。
6.不会使齿轮泵容积效率减小。
A.油温低B.转速太低
C.吸入真空度低D.转速太高
提示:
油温低或转速太高都会使吸入困难,转速太低则漏泄相对增加,吸入真空度低则有利于吸入。
7.齿轮泵如齿轮外径、宽度相同,齿数越少则。
A.流量越小B.流量不均匀程度增大
C.与流量无关D.排压越低
提示:
齿数不仅与流量脉动的频率有关,而且齿数少则瞬时排量脉动幅度也大。
参考答案
1.D2.D3.A4.D5.D6.C7.B
六、典型结构[TypicalStructure]★★★1
1.外啮合齿轮泵
齿轮共4个,2个主动齿轮和1个从动齿轮固定在轴上,另1个从动齿轮套在轴上,以弥补误差。
机械轴封一定要防止干摩擦。
在泵体和端盖之间有纸垫[PaperShim](可用海图纸制作),用于调整端面间隙、密封作用。
排压过高,安全阀开启沟通吸排腔。
因为安全阀作用方向已定,所以齿轮泵一般不宜反转。
高压齿轮泵内部漏泄,不平衡径向力影响齿轮泵工作压力升高
(1)为了减少内部漏泄,采用液压间隙自动补偿装置。
(2)采取平衡或减小径向力的措施并采用承载能力高的轴承。
2.内啮合齿轮泵---------带月牙形隔板的内啮合齿轮泵
基本组成:
内齿轮,外齿轮(也称齿环gearedring)、月牙形隔板crescentshapedseparator、泵体、端盖。
装配关系:
外齿轮与驱动泵轴连成一体,内齿轮空套在带有月牙板的泵端盖的短轴上,一同安装在泵体内。
内外齿轮齿数通常相差2~3齿。
齿轮的转向改变,吸、排方向不变。
(★★★)(在改变转动方向时,借助(啮合力)移动月牙板的位置——180°,可保持吸排油方向不变。
)
齿轮比齿环齿数少,齿轮与齿环转向相同,齿轮比齿环转速大。
优点:
吸入性能好,易消除困油现象,流量脉动率小。
P20
内啮合齿轮泵特点:
①吸油区大、流速低、吸入性能好;
②流量脉动小,流量脉动率1%~3%,仅为外啮合齿轮泵的1/10~1/20。
③啮合长度较长,工作平稳,噪声很低。
④制造工艺较复杂;容积效率比外啮合式低,一般为65%~75%。
(2)转子泵
外转子比内转子齿数多1个(7-6=1,或5-4=1)。
皮碗轴封由弹性体、金属骨架和弹簧组成。
优点:
吸入性能好,适用于高转速;运转平稳,寿命长;齿数少,工作容积大;缺点:
齿数少时流量和压力脉动大;密封性差,容积效率低。
一﹑单选题:
1.关于齿轮泵下列说法正确的。
A.内齿轮泵齿环与齿轮转向相同
B.机械轴封无须润滑
C.所输油粘度大则漏泄少,容积效率高
D.排压升高时实际流量不变
提示:
机械轴封无油润滑会摩损很快;油粘度大吸入困难;排压高齿轮泵漏泄严重。
2.内啮合齿轮泵不比外啮合齿轮泵。
A.流量脉动小B.容积效率高
C.吸入性能好D.困油现象轻
提示:
内啮合齿轮泵漏泄途径比外啮合式多。
3.内啮合齿轮泵中齿轮与齿环的转速。
A.前者大B.后者大C.相同D.A或B
提示:
内啮合齿轮泵中齿轮的齿数比齿环数要少。
4.带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵反转时靠使隔板转过180°,从而吸、排方向不变。
A.摩擦力B.液压力
C.啮合齿作用力D.手动调节
提示:
这种泵齿轮的啮合齿作用力会使装齿轮的偏心短轴受一转矩,转向改变时该转矩方向也变,从而使偏心短轴和月牙形隔板所在底盘转180°(背后销钉卡到盖板上的半圆形环槽的另一端)。
5.带月牙形隔板的可逆转内啮合齿轮泵反转时。
A.吸、排方向改变,但隔板位置不动
B.吸、排方向不变,隔板位置不动
C.隔板转过180°,吸、排方向改变
D.隔板转过180°,吸、排方向不变
6.内啮合齿轮泵中的齿轮和齿环的齿数。
A.相等B.前者多
C.后者多D.A、B、C都可能
7.内啮合转子泵内、外转子的齿数。
A.相等B.前者多一个
C.后者多一个D.A、B、C都不对
提示:
内啮合齿轮泵齿环在外面,齿轮在中间。
8.内啮合齿轮泵主、从动元件转向。
A.相同B.相反
C.A、B都有D.顺时针转相同,逆时针转相反
9.内啮合转子泵与外啮合齿轮泵相比的优点之一是。
A.流量较均匀B.容积效率较高
C.吸入性能好,适用高转速D.适用工作压力高
提示:
转子泵侧向吸入,不受离心力影响,而且吸入口大,故吸入性能好;但是齿数少,流量脉动大;密封性也较差。
10.内啮合转子泵的缺点之一是。
A.吸入性能差B.不适用于高转速
C.流量脉动率大D.使用寿命较短
11.内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵相比,其。
A.流量脉动大B.易消除困油
C.容积效率高D.吸油区小
12.不是限制齿轮泵工作压力提高的障碍。
A.不平衡径向液压力B.容积效率下降
C.困油现象D.泵壳强度不足
提示:
不平衡径向力和容积效率下降往往是限制泵排压提高的障碍,当然机构强度和原动机功率也要满足需要。
困油与工作压力提高无关。
13.高压齿轮泵采用间隙自动补偿的结构形式是为了。
A.消除困油B.减少内部漏泄
C.减少磨损D.减少噪音振动
参考答案
1.A2.B3.A4.C5.D6.C7.C8.A9.C10.C11.B
12.C13.B
七、管理[Management]★★★★1P21
1.管理要点
(1)注意泵的转向和连接。
(2)齿轮泵虽有自吸能力,但起动前摩擦部件表面要有油液,吸高一般不大于0.5m。
(3)机械轴封的安装:
用手推动环压缩弹簧,松手后应能缓缓滑出。
太紧不能自动补偿,太松泄漏大。
(4)不宜在超出额定压力的情况下工作,否则会使原动机过载,加大轴承负荷变形,磨损和漏泄增加。
(5)吸入真空度太高不能吸入(气穴现象,主要是溶于油中的空气逸出)。
(6)保持适当的油温和粘度。
(7)防止吸入空气。
否则流量减少,产生噪音,可在管接头处浇油检查。
(8)端面间隙对自吸能力和容积效率影响最大。
保持合适的端面间隙(压铅法)外齿轮泵0.04~0.08mm、内齿轮泵0.02~0.03mm。
用压铅丝方法测量端面间隙,用垫片调整或研磨端盖。
(9)低压齿轮泵污染敏感度低(高压泵敏感度大),吸口可用150目滤器。
30-40μm<20μm
2.故障分析[Trouble-shooting](★★★1)
(一)不能排油或流量不足
吸入方面原因
真空度不足
①泵内间隙过大,或泵内无油。
②卡阻或转速过低。
③吸入管漏气或吸口露出液面。
真空度过大
④吸高太大(一般应<0.5m)。
⑤油温太低,粘度太大。
⑥吸入管堵塞(滤器、阀件)。
⑦油温过高。
排出方面原因
⑧排出管漏泄或旁通,安全阀弹簧太松。
⑨排出阀未开或排出滤器堵塞导致安全阀打开。
(二)噪声太大
(1)液体噪声:
常见原因是吸入空气,发生气穴现象。
(2)机械噪声:
泵与原动机对中不良,轴承损坏或松动,安全阀跳动,齿轮啮合不良,泵轴弯曲或导致机械摩擦。
3.泵磨损太快
原因分析:
油液含颗粒磨料;超负荷(排压过高)运行;长期空转;泵对中不良等。
一﹑单选题:
1.限制齿轮泵转速提高的主要原因是。
A.原动机转速难以提高B.会使轴承负荷过大
C.会增加吸入困难D.会使困油现象加剧
2.齿轮油泵一般不宜反转使用是因为。
A.电机换向困难B.安全阀作用方向已定
C.困油现象会加重D.液压径向力会不平衡
提示:
电机接线相序改变即反转;困油与转向无关;径向力正反转都不平衡。
3.齿轮泵排出压力超过额定值不会导致。
A.轴承负荷加大B.磨损加剧
C.电机过载D.流量急剧减小
提示:
排压过大则不平衡径向液压力和输出功率都显著增加,理论流量不变,漏泄有所增加。
4.齿轮泵不宜在太低转速使用的原因主要是。
A.磨损严重B.噪声太大
C.会发生“气穴”现象D.容积效率太低
提示:
转速低则理论流量成正比地降低,但漏泄流量并无明显变化。
5.在拆检和装配齿轮泵时,应特别注意检查处的间隙。
A.齿顶与泵壳内壁B.齿轮端面
C.齿轮啮合线D.齿顶与齿根
6.齿轮泵的齿轮端面间隙常用测出。
A.塞尺B.千分表C.游标卡尺D.压铅丝
7.齿轮泵的齿轮端面间隙增大不会使。
A.流量减小B.自吸能力降低
C.排压降低D.功率增大
8.齿轮滑油泵吸入压力过低时发生“气穴”现象一般是由于。
A.油液气化B.油中水分汽化
C.溶于油中空气逸出D.A或B或C
提示:
大多数油液的饱和蒸气压力较低,含不量也不多,但溶解空气量较多。
参考答案
1.C2.B3.D4.D5.B6.D7.D8.C
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