Vários problemas-chave na bomba de engrenagem externa

Criado em 05.17

Vários problemas-chave na bomba de engrenagem externa

a. O coeficiente de sobreposição (grau) e do engrenamento de engrenagens deve ser maior que 1, ou seja, pelo menos dois pares de dentes de engrenagem devem se engatar ao mesmo tempo. Portanto, uma parte do óleo fica presa entre a cavidade fechada formada por dois pares de dentes de engrenagem, que também é chamada de área de óleo aprisionado. A área de óleo aprisionado não está conectada com as cavidades de óleo de alta e baixa pressão da bomba e muda com a rotação da engrenagem, como mostrado na Figura C. Da figura C (a) para a figura C (b), o volume da área de óleo aprisionado V diminui gradualmente; da figura C (b) para a figura C (c), o volume da área de óleo aprisionado V aumenta gradualmente. A diminuição do volume de óleo aprisionado fará com que o óleo aprisionado seja espremido e transborde pela folga, o que não apenas produzirá alta pressão, fazendo com que o eixo de acionamento da bomba e o eixo suportem carga periódica adicional, mas também causará aquecimento do óleo; quando o volume de óleo aprisionado muda de pequeno para grande, um vácuo local e cavitação serão formados devido à falta de suprimento de óleo, causando cavitação e forte vibração e ruído. A figura B mostra a curva de mudança do volume de óleo aprisionado. O problema do óleo aprisionado não afeta apenas a qualidade de trabalho da bomba de engrenagem,

Isso também pode encurtar sua vida útil.

A medida comum para resolver o problema do óleo aprisionado é definir canais de descarga (canais) correspondentes à área de óleo aprisionado na superfície interna das capas frontal e traseira da bomba. Além da estrutura retangular dupla disposta simetricamente em relação à linha central do engrenagem (Fig. C), também existem o canal de descarga circular duplo disposto simetricamente em relação à linha central do engrenagem [Fig. D (a)] e o canal de descarga de corte oblíquo duplo [Fig. C (b)] e o canal de descarga em faixa fina disposto simetricamente em relação à linha central do engrenagem [Fig. D (c)]. As características são diferentes, mas o princípio de descarga é o mesmo, ou seja, com a premissa de garantir que as cavidades de alta e baixa pressão não estejam conectadas entre si, a área de óleo aprisionado é conectada com a cavidade de alta pressão (porta de pressão do óleo) quando o volume é reduzido, e com a cavidade de baixa pressão (porta de sucção do óleo) quando o volume é aumentado. Por exemplo, a linha pontilhada dupla na Figura C mostra um canal de descarga retangular duplo simétrico. Quando o volume da área de óleo aprisionado diminui, ele é conectado com a câmara de pressão do óleo através do canal de descarga à esquerda [figura C (a)], e quando o volume aumenta, ele é conectado com a câmara de sucção do óleo através do canal de descarga à direita [figura C (c)].

Para garantir um melhor efeito de descarregamento e evitar a sucção de óleo e a colisão da área de pressão, o tamanho do canal de descarregamento (como a largura e a profundidade do canal de descarregamento retangular ou o diâmetro e a profundidade do canal de descarregamento circular) e o espaçamento entre dois canais de descarregamento devem ser apropriados. Em geral, os dois canais de descarregamento da bomba de engrenagem estão frequentemente deslocados para a área de sucção de óleo e abertos assimetricamente. Como mostrado na Figura e, o espaçamento a (volume morto fechado mínimo) entre os dois canais deve garantir que a cavidade de sucção de óleo e a cavidade de pressão de óleo não possam colidir entre si a qualquer momento. Para a engrenagem involuta padrão com módulo m (o ângulo de pressão do círculo de divisão é a), a = 2,78m. Quando o canal de descarregamento é assimétrico, deve-se garantir que B = 0,8m no lado da cavidade de pressão de óleo. A largura do slot Cmin > 2,5m e a profundidade do slot h ≥ 0,8m.

b. O principal obstáculo da bomba de engrenagem de alta pressão é que existem muitas vias de vazamento, e não é fácil resolver por medidas de vedação. Existem três principais vias de vazamento na bomba de engrenagem externa: o folga axial entre os dois lados da engrenagem e a tampa de extremidade; o folga radial entre o furo interno da carcaça e o círculo externo da engrenagem; o folga de engrenagem de superfície de dente das duas engrenagens. O folga axial tem a maior influência no vazamento, porque a área de vazamento é grande e o caminho de vazamento é curto. O vazamento pode representar de 75% a 80% do vazamento total. Quanto maior o folga axial, maior o vazamento, o que fará com que a eficiência volumétrica seja muito baixa; se o folga for muito pequeno, a perda de atrito mecânico entre a face final da engrenagem e a tampa de extremidade da bomba aumentará, o que reduzirá a eficiência mecânica da bomba.

A solução para o problema de vazamento é selecionar um folga apropriada para controle: geralmente, a folga axial é controlada em 0,03 ~ 0,04 mm; a folga radial é controlada em 0,13 ~ 0,16 mm. Em bombas de engrenagem de média alta pressão e alta pressão, o método de compensação automática da folga axial é geralmente utilizado para reduzir vazamentos e melhorar a eficiência volumétrica da bomba. A compensação automática da folga axial geralmente consiste em adicionar um manguito flutuante (placa lateral flutuante) ou placa lateral elástica entre as tampas frontal e traseira da bomba para comprimir a face final da engrenagem sob a ação da pressão hidráulica, a fim de reduzir o vazamento através da face final na bomba e alcançar o objetivo de aumentar a pressão. O manguito flutuante pode ser substituído a qualquer momento após o desgaste.

O princípio da compensação automática do folga axial é mostrado na Figura F. As duas engrenagens em malha são suportadas por rolamentos deslizantes ou rolamentos de esferas nas mangas do eixo dianteiro e traseiro 4 e 2, que podem flutuar axialmente na carcaça 1. O óleo sob pressão é conduzido da câmara de óleo sob pressão para a extremidade externa da manga do eixo e atua na área A1 com uma certa forma e tamanho. A força resultante da pressão hidráulica é F1 = a1pg, que pressiona a manga do eixo contra a face final da engrenagem, e seu tamanho é proporcional à pressão de trabalho de saída PG da bomba.

A pressão hidráulica na face final da engrenagem atua na face final interna do manguito do eixo, formando uma força de empuxo reversa na área equivalente A2, que também é proporcional à pressão de trabalho, ou seja, FF = a2pm (PM é a pressão média atuando em A2).

Quando a bomba é acionada, a manga do eixo flutuante está próxima à face final do engrenagem sob a ação do elemento elástico (anel de vedação de borracha ou mola) para garantir a vedação.

Para garantir que a manga do eixo possa aderir automaticamente à face final da engrenagem sob várias pressões de trabalho e compensar automaticamente após o desgaste, a força de pressão FY (= ft) deve ser ajustada +F1) é maior que a pressão reversa FF, mas FY não pode ser muito maior que FF. A relação entre a força de pressão e a pressão reversa FY / FF depende do valor [PV] do material da manga do eixo e da engrenagem e da eficiência mecânica, ou seja, para reduzir a perda por atrito, o valor da força de pressão remanescente (FY FF) não deve ser muito grande, de modo a garantir que um filme de óleo adequado possa ser formado entre a manga do eixo e a engrenagem, o que ajuda a melhorar a eficiência volumétrica e a eficiência mecânica. Geral

Fy/Ff=1.0～1.2                         (2-1)

Além disso, é necessário garantir que as linhas de ação da força de pressão e do empuxo reverso coincidam, caso contrário, um casal será produzido, o que fará com que a manga do eixo se incline e aumente o vazamento.

c. O problema da força radial e suas contramedidas quando a bomba de engrenagem está em funcionamento, a força radial F atuando no rolamento da bomba de engrenagem é composta pela força radial FP gerada pela pressão do líquido ao longo da circunferência da engrenagem e pela força radial ft gerada pelo engrenamento da engrenagem, conforme mostrado na Figura G.

Quando a bomba de engrenagem funciona, na folga radial entre a engrenagem e o furo interno da carcaça, a distribuição da pressão do líquido da câmara de sucção de óleo para a câmara de pressão de óleo aumenta gradualmente passo a passo, e a curva de distribuição aproximada da pressão do líquido é mostrada na Fig. G. A força radial FP produzida pela pressão do líquido na engrenagem motriz e na engrenagem movida é exatamente a mesma, e sua direção é vertical e para baixo em direção à câmara de sucção de óleo. A força radial ft gerada pelo engate das engrenagens na engrenagem motriz e na engrenagem movida é aproximadamente igual, mas a direção é diferente. De acordo com a força radial FP gerada pela pressão do líquido ao redor da engrenagem e a força radial ft gerada pelo engate das engrenagens, pode-se obter a fórmula de cálculo aproximada da força resultante F1 da força radial na engrenagem motriz e da força resultante F2 da força radial na engrenagem movida.

F1=0.75△pBDe                           (2-2)

F2=0.85△pBDe                           (2-3)

Onde △ P -- diferença de pressão entre a entrada e a saída da bomba de engrenagem;

B -- largura do dente da engrenagem;

De -- diâmetro do círculo de adição da engrenagem.

Obviamente, a força resultante F2 da engrenagem movida é maior do que a F1 da engrenagem motriz. Portanto, quando as especificações dos rolamentos na roda motriz e na roda movida são as mesmas, os rolamentos na roda movida se desgastam mais rapidamente. Para fazer com que a vida útil dos dois rolamentos seja igual ou próxima, o porta-óleo de pressão pode ser deslocado para o lado com menor força radial, de modo a fazer F2 ~ F1.

Porque a força radial é uma força não equilibrada, e quanto maior a pressão de trabalho, maior é a força radial não equilibrada. Quando é sério, o eixo do engrenagem será deformado, e o lado da porta de sucção de óleo da carcaça será arranhado pelos dentes da engrenagem. Ao mesmo tempo, o desgaste do rolamento será acelerado, e a vida útil da bomba será reduzida. Existem duas maneiras comuns de reduzir a força de desbalanceamento radial.

Método 1: seleção razoável do módulo de engrenagem m e da largura do dente b (B / M = 6-10 para bomba de engrenagem de baixa pressão e B / M = 3-6 para bomba de engrenagem de média e alta pressão) pode reduzir a força radial sem reduzir a eficiência volumétrica.

Método 2: mudar a distribuição de pressão ao longo da circunferência, como reduzir o tamanho do porta-óleo de pressão da bomba, de modo que o óleo de pressão atue apenas em um dente a dois dentes, ou configurar um canal de óleo (canal de equilíbrio) na placa de cobertura ou ao redor do mancal do eixo para reduzir a força radial. Como mostrado na Fig. h, os canais de equilíbrio 1 e 2 na placa de cobertura estão conectados com a câmara de baixa pressão e a câmara de alta pressão, respectivamente, para gerar uma força radial hidráulica correspondente à câmara de sucção de óleo e à câmara de pressão de óleo para equilibrar a força radial.

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