Một số vấn đề chính trong bơm bánh răng ngoài

Tạo vào 05.17

Một số vấn đề chính trong bơm bánh răng bên ngoài

a. Hệ số chồng chéo (bậc) e của sự ăn khớp bánh răng phải lớn hơn 1, tức là ít nhất hai cặp răng bánh răng phải ăn khớp cùng một lúc. Do đó, một phần dầu bị mắc kẹt giữa khoang kín được hình thành bởi hai cặp răng bánh răng, cái này cũng được gọi là khu vực dầu bị mắc kẹt. Khu vực dầu bị mắc kẹt không được kết nối với các khoang dầu áp suất cao và thấp của bơm, và thay đổi theo sự quay của bánh răng, như được thể hiện trong Hình C. Từ hình C (a) đến hình C (b), thể tích khu vực dầu bị mắc kẹt V giảm dần; từ hình C (b) đến hình C (c), thể tích khu vực dầu bị mắc kẹt V tăng dần. Sự giảm thể tích dầu bị mắc kẹt sẽ khiến dầu bị ép và tràn qua khe hở, điều này không chỉ tạo ra áp suất cao, khiến trục bơm và trục phải chịu tải định kỳ bổ sung, mà còn gây ra hiện tượng nóng dầu; khi thể tích dầu bị mắc kẹt thay đổi từ nhỏ đến lớn, chân không cục bộ và hiện tượng tạo bọt sẽ hình thành do không có dầu bổ sung, gây ra hiện tượng tạo bọt và rung động mạnh cùng tiếng ồn. Hình B cho thấy đường cong thay đổi của thể tích dầu bị mắc kẹt. Vấn đề dầu bị mắc kẹt không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của bơm bánh răng,

Nó cũng có thể rút ngắn tuổi thọ dịch vụ của nó.

Biện pháp chung để giải quyết vấn đề dầu bị mắc kẹt là thiết lập các rãnh xả (rãnh) tương ứng với khu vực dầu bị mắc kẹt trên bề mặt bên trong của nắp trước và nắp sau của bơm. Ngoài cấu trúc hình chữ nhật đôi được sắp xếp đối xứng tương đối với đường tâm của bánh răng (Hình C), còn có rãnh xả hình tròn đôi được sắp xếp đối xứng tương đối với đường tâm của bánh răng [Hình D (a)] và rãnh xả cắt chéo đôi [Hình C (b)] và rãnh xả dải mỏng được sắp xếp đối xứng tương đối với đường tâm của bánh răng [Hình D (c)]. Các đặc điểm là khác nhau, nhưng nguyên tắc xả là giống nhau, đó là, trên cơ sở đảm bảo rằng các khoang áp suất cao và thấp không kết nối với nhau, khu vực dầu bị mắc kẹt được kết nối với khoang áp suất cao (cổng áp suất dầu) khi thể tích giảm, và với khoang áp suất thấp (cổng hút dầu) khi thể tích tăng. Ví dụ, đường chấm đôi trong Hình C cho thấy một rãnh xả hình chữ nhật đôi đối xứng. Khi thể tích của khu vực dầu bị mắc kẹt giảm, nó được kết nối với khoang áp suất dầu thông qua rãnh xả bên trái [hình C (a)], và khi thể tích tăng, nó được kết nối với khoang hút dầu thông qua rãnh xả bên phải [hình C (c)].

Để đảm bảo hiệu quả xả tốt hơn và tránh sự va chạm giữa khu vực hút dầu và khu vực áp suất, kích thước của rãnh xả (chẳng hạn như chiều rộng và độ sâu của rãnh xả hình chữ nhật hoặc đường kính và độ sâu của rãnh xả hình tròn) và khoảng cách giữa hai rãnh xả nên phù hợp. Nói chung, hai rãnh xả của bơm bánh răng thường bị lệch về khu vực hút dầu và được mở không đối xứng. Như được thể hiện trong Hình e, khoảng cách a (thể tích chết tối thiểu đóng) giữa hai rãnh phải đảm bảo rằng khoang hút dầu và khoang áp suất dầu không thể va chạm với nhau vào bất kỳ thời điểm nào. Đối với bánh răng tiêu chuẩn có hình dạng involute với mô đun m (góc áp suất của đường tròn chia là a), a = 2.78m. Khi rãnh xả không đối xứng, B = 0.8m phải được đảm bảo ở phía khoang áp suất dầu. Chiều rộng rãnh Cmin > 2.5m và độ sâu rãnh h ≥ 0.8m.

b. Rào cản chính của bơm bánh răng áp suất cao là có nhiều cách rò rỉ, và việc giải quyết bằng các biện pháp niêm phong không dễ dàng. Có ba cách rò rỉ chính trong bơm bánh răng bên ngoài: khe hở trục giữa hai bên của bánh răng và nắp cuối; khe hở hướng kính giữa lỗ bên trong của vỏ và vòng ngoài của bánh răng; khe hở ăn khớp bề mặt răng của hai bánh răng. Khe hở trục có ảnh hưởng lớn nhất đến rò rỉ, vì diện tích rò rỉ lớn và đường rò rỉ ngắn. Rò rỉ có thể chiếm từ 75% đến 80% tổng lượng rò rỉ. Khe hở trục càng lớn, lượng rò rỉ càng lớn, điều này sẽ làm cho hiệu suất thể tích quá thấp; nếu khe hở quá nhỏ, tổn thất ma sát cơ học giữa mặt cuối của bánh răng và nắp cuối bơm sẽ tăng lên, điều này sẽ giảm hiệu suất cơ học của bơm.

Giải pháp cho vấn đề rò rỉ là chọn khoảng cách phù hợp để kiểm soát: nói chung, khoảng cách trục được kiểm soát ở mức 0.03 ~ 0.04mm; khoảng cách hướng kính được kiểm soát ở mức 0.13 ~ 0.16mm. Trong các bơm bánh răng áp suất trung bình cao và áp suất cao, phương pháp bù tự động khoảng cách trục thường được sử dụng để giảm rò rỉ và cải thiện hiệu suất thể tích của bơm. Việc bù tự động khoảng cách trục thường là thêm ống lót trục nổi (tấm bên nổi) hoặc tấm bên đàn hồi giữa các nắp trước và sau của bơm để nén mặt đầu bánh răng dưới tác động của áp suất thủy lực, nhằm giảm rò rỉ qua mặt đầu trong bơm và đạt được mục đích tăng áp suất. Ống lót trục nổi có thể được thay thế bất cứ lúc nào sau khi bị mòn.

Nguyên tắc bù tự động của khe hở trục được thể hiện trong Hình F. Hai bánh răng ăn khớp được hỗ trợ bởi các ổ trượt hoặc ổ bi trong các ống trục trước và sau 4 và 2, có thể trôi dạt theo chiều trục trong vỏ 1. Dầu áp suất được dẫn từ buồng dầu áp suất đến đầu ngoài của ống trục và tác động lên khu vực A1 với hình dạng và kích thước nhất định. Lực tổng hợp của áp suất thủy lực là F1 = a1pg, lực này ép ống trục vào mặt đầu của bánh răng, và kích thước của nó tỷ lệ với áp suất làm việc đầu ra PG của bơm.

Áp lực thủy lực trên bề mặt cuối của bánh răng tác động lên bề mặt cuối bên trong của ống trục, tạo ra một lực đẩy ngược trên diện tích tương đương A2, cũng tỷ lệ với áp lực làm việc, tức là, FF = a2pm (PM là áp lực trung bình tác động lên A2).

Khi bơm được khởi động, ống lót trục nổi gần với mặt đầu bánh răng dưới tác động của phần tử đàn hồi (vòng đệm cao su hoặc lò xo) đàn hồi ft để đảm bảo độ kín.

Để đảm bảo rằng ống trục có thể tự động dính vào mặt cuối của bánh răng dưới các áp lực làm việc khác nhau và tự động bù đắp sau khi mài mòn, lực ép FY (= ft) nên được điều chỉnh +F1) lớn hơn lực đẩy ngược FF, nhưng không được phép để FY lớn hơn quá nhiều so với FF. Tỷ lệ giữa lực ép và lực đẩy ngược FY / FF phụ thuộc vào giá trị [PV] của ống trục và vật liệu bánh răng cũng như hiệu suất cơ học, tức là để giảm thiểu tổn thất ma sát, giá trị của lực ép còn lại (FY FF) không nên quá lớn, nhằm đảm bảo rằng một lớp dầu thích hợp có thể được hình thành giữa ống trục và bánh răng, điều này giúp cải thiện hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ học. Tổng quát

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

Ngoài ra, cần đảm bảo rằng các đường hành động của lực ép và lực đẩy ngược trùng khớp, nếu không sẽ tạo ra mô men, điều này sẽ khiến ống trục bị nghiêng và tăng độ rò rỉ.

c. Vấn đề lực hướng tâm và các biện pháp đối phó khi bơm bánh răng đang hoạt động, lực hướng tâm F tác động lên ổ trục của bơm bánh răng được cấu thành từ lực hướng tâm FP do áp lực chất lỏng dọc theo chu vi của bánh răng và lực hướng tâm ft do sự ăn khớp của bánh răng tạo ra, như được thể hiện trong Hình G.

Khi bơm bánh răng hoạt động, trong khoảng cách hướng kính giữa bánh răng và lỗ bên trong của vỏ, sự phân bố áp lực chất lỏng từ buồng hút dầu đến buồng áp lực dầu dần dần tăng lên từng bước, và đường cong phân bố áp lực chất lỏng gần đúng được hiển thị trong Hình G. Lực hướng kính FP do áp lực chất lỏng tác động lên bánh răng dẫn động và bánh răng bị dẫn động là hoàn toàn giống nhau, và hướng của nó là thẳng đứng và hướng xuống buồng hút dầu. Lực hướng kính ft được tạo ra bởi sự ăn khớp của bánh răng trên bánh răng dẫn động và bánh răng bị dẫn động là gần như bằng nhau, nhưng hướng thì khác nhau. Theo lực hướng kính FP do áp lực chất lỏng xung quanh bánh răng và lực hướng kính ft do sự ăn khớp của bánh răng tạo ra, công thức tính gần đúng của lực tổng hợp F1 của lực hướng kính trên bánh răng dẫn động và lực tổng hợp F2 của lực hướng kính trên bánh răng bị dẫn động có thể được thu được.

F1=0.75△pBDe                           (2-2)

F2=0.85△pBDe                           (2-3)

Where △ P -- chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của bơm bánh răng;

B -- chiều rộng răng của bánh răng;

De -- đường kính của vòng thêm của bánh răng.

Rõ ràng, lực kết quả F2 của bánh răng bị dẫn lớn hơn lực F1 của bánh răng dẫn. Do đó, khi các thông số của các ổ bi trên bánh xe dẫn và bánh xe bị dẫn là như nhau, các ổ bi trên bánh xe bị dẫn sẽ mòn nhanh hơn. Để làm cho tuổi thọ của hai ổ bi bằng nhau hoặc gần bằng nhau, cổng dầu áp suất có thể được lệch sang bên có lực hướng tâm nhỏ, để làm cho F2 ~ F1.

Bởi vì lực hướng tâm là lực không cân bằng, và áp suất làm việc càng cao thì lực không cân bằng hướng tâm càng lớn. Khi tình trạng nghiêm trọng, trục bánh răng sẽ bị biến dạng, và phía cổng hút dầu của vỏ sẽ bị trầy xước bởi răng bánh răng. Đồng thời, sự mài mòn của ổ bi sẽ được tăng tốc, và tuổi thọ của bơm sẽ bị giảm. Có hai cách phổ biến để giảm lực không cân bằng hướng tâm.

Phương pháp 1: lựa chọn hợp lý mô-đun bánh răng m và chiều rộng răng b (B / M = 6-10 cho bơm bánh răng áp suất thấp và B / M = 3-6 cho bơm bánh răng áp suất trung bình và cao) có thể giảm lực hướng kính mà không làm giảm hiệu suất thể tích.

Phương pháp 2: thay đổi phân bố áp suất dọc theo chu vi, chẳng hạn như giảm kích thước của cổng dầu áp suất của bơm, để dầu áp suất chỉ tác động lên một đến hai răng, hoặc thiết lập rãnh dầu (rãnh cân bằng) trên tấm che hoặc xung quanh ống bọc để giảm lực hướng tâm. Như được thể hiện trong Hình h, các rãnh cân bằng 1 và 2 trên tấm che được kết nối với buồng áp suất thấp và buồng áp suất cao tương ứng để tạo ra một lực hướng tâm thủy lực tương ứng với buồng hút dầu và buồng áp suất dầu để cân bằng lực hướng tâm.

Để lại thông tin của bạn và
chúng tôi sẽ liên hệ với bạn.

Phone

WeChat