Принцип на работа и приложение на вътрешно зъбчати помпи

Принцип на зацепване: Как работи вътрешнозъбчатата помпа

Вътрешнозъбчатата помпа се състои от задвижващо зъбчато колело (външно зъбчато колело, разположено вътре) и задвижвано зъбчато колело (вътрешно зъбчато колело, разположено отвън) двете зъбчати колела се въртят в една и съща посока, като върховете на зъбите им се уплътняват помежду си в точка на контакт, за да се отделят всмукващата страна от страната на подаването.

Съществуват два основни типа вътрешнозъбчати помпи. Типът с полумесец използва разделителна плоча с формата на полумесец между върховете на зъбите, за да предотврати изтичането между върховете на задвижващото и задвижваното зъбчато колело. Типът без полумесец вместо това разчита на директен контакт между върховете на зъбите на двете зъбчати колела в една точка, за да се отделят всмукващата и подаващата част, като в практиката се осигурява много малък зазор, за да се избегне заклинване .

Дизайнът без полумесец предлага ключово предимство в ефективността: тъй като обемът между зъбите на водещото и воденото зъбчато колело е по-голям, помпата може да постигне по-голямо теоретично подаване при еднаква ширина на зъбите, диаметър на върховете на водещото зъбчато колело и външен диаметър на воденото зъбчато колело спрямо помпа с полумесец. Алтернативно, при еднакво подаване външният диаметър на воденото зъбчато колело може да бъде по-малък, което намалява триенето от разрязване на вискозна масло по плъзгащите се части на зъбчатите колела и подобрява механичната ефективност — основна причина този тип да се използва широко в автомобилни автоматични скоростни кутии, включително CVT .

Изчисляване на подаването за начинаещи

Съществуват два основни подхода за изчисляване на обемната подаваемост на вътрешно зъбчати помпи. Геометричният метод изчислява обема на пространството, ограничено от зъбите на водещото и воденото зъбчато колело. Методът на теоретичния въртящ момент първо изчислява теоретичния въртящ момент на помпата, а след това извежда подаваемостта от принципа, че хидравличната енергия, предадена на маслото, е равна на мощността, необходима за въртене на вала на помпата (без загуби на енергия). .

За начинаещи практическият изчислителен метод за подаваемост е:

Q = Vd × N

където Q е обемният разход, Vd е обемната подаваемост на оборот и N е ъгловата скорост. .

Теоретичният метод за определяне на подаването традиционно е бил труден за точна употреба, тъй като изисква интегриране на обема между зъбите на предавките при всяка минимална промяна на ъгъла на въртене — което изисква чертежи на предавки за всяка позиция на въртене. CAD-инструментите направиха този подход по-практичен, но точното теоретично изчисляване на въртящия момент остава ценно, защото избягва сложността на интегрирането на обема при всяка минута. .

На практика подаването на зъбчатата помпа е пропорционално на квадрата от модула на зъбчатото колело. При предпоставката за постоянен диаметър на делителната окръжност по-големият модул води до по-голямо подаване на помпата. .

Ограничения за всмуквателното налягане

Всмуквателната производителност пряко влияе върху способността на помпата да работи надеждно без кавитация. За вътрешните зъбчати помпи важат следните ограничения:

Общо ограничение за зъбчати помпи: реалната всмуквателна височина не трябва да надвишава 0,5 м.

Специфична граница за серия NBL: Височината на самозасмукване не трябва да надвишава 500 мм, което съответства на вакуум на входа от не повече от 0,03 MPa (0,3 bar). При използване на принудително подаване на течност налягането на подаване не трябва да надвишава 0,5 MPa; в противен случай трябва да се използва маслостойка уплътнителна преграда .

Серия Rexroth PGH – референтни стойности: Минимално смукателно налягане (при празен ход) е 0,8 bar; максимално смукателно налягане (при празен ход) е 2 bar .

Надхвърлянето на тези граници води до кавитация, която предизвиква отделяне на газове, изпаряване на маслото, шум и ускорено износване на вътрешните повърхности .

Типична диагностика на неизправности

Недостатъчно или липсващо смукане

Често срещани причини включват: неподвижност на вътрешния ротор (проверете червячното предаване, червячното колело или зъбчатото колело, винтовете или штифтовете за фиксиране и позициониране на вътрешния ротор за разхлабване); несъответствие в посоката на въртене спрямо двигателния агрегат, което води до обратно свързване на входния и изходния отвор; запушване на изпускателната тръба; замърсяване на входния филтърна решетка; силно износване на вътрешния и външния ротор, което попречва образуването на затворена работна камера; допиране на торцовата повърхност на входната тръба до дъното на маслената резервоар; проникване на въздух в смукателния вход на помпата; или твърде ниско ниво на масло .

Големи колебания на налягането

Това често се дължи на: прекомерна грешка в ексцентрицитета или прекомерен зазор между външния ротор и корпуса на помпата (грешката в ексцентрицитета трябва да е в рамките на ±0,02 мм; зазорът между външния ротор и корпуса на помпата – в рамките на 0,04–0,06 мм); ниска точност на зъбния профил на вътрешния и външния ротор (често се наблюдава при ротори, произведени чрез пресоване на метални пороци); прекомерно радиално и торцево биене; прекомерен зазор между зъбите (трябва да е в рамките на 0,07 мм); или наличие на въздух в помпата .

Налягането не се повишава

Проверете за: постъпване на въздух в смукателния отвор на помпата; твърде ниска скорост на вътрешния ротор (проверете връзката за предаване на мощност от главния вал към вътрешния ротор за разхлабване или плъзгане); частично запушване на смукателния отвор; или лошо зацепване на червячна предавка/червячно колело или зъбни колела, което предизвиква колебания в скоростта на вътрешния ротор .

Пресилен шум

Причините включват: ниско ниво на масло, водещо до внасяне на въздух, или частично запушване на филтърната мрежа, водещо до недостатъчно смукане; силно износване на компоненти; или промяна в положението на точката на зацепване при предаване на мощност към помпата .

Външна теч на масло

Проверете за: разхлабени винтове за фиксиране на корпуса на помпата или съединители; повредени уплътнения; лошо уплътняне на фланеца на изпускателния отвор; или деформиран/повреден корпус или капак на помпата .

Бележки за подбор на серия NBL

Серията NBL е вътрешна зъбна помпа с прави зъбци и конюгирани профили, проектирана за надеждна самоподсмукваща способност. Основни аспекти за подбор, които трябва да се имат предвид от начинаещи:

Изместване и скорост: Съгласувайте обемното изместване на помпата с изискванията за разход на системата при предвидената работна скорост. Вътрешнозъбчатите помпи обикновено осигуряват гладък поток с ниска пулсация, което ги прави подходящи за приложения, изискващи стабилен изход.

Всмукваща конфигурация: Серията NBL изисква височина на самозасмукване ≤500 mm (вакуум на входа ≤0,03 MPa). При използване на принудително подаване на течност налягането не трябва да надвишава 0,5 MPa, освен ако не се монтира уплътнение за по-високо налягане. .

Монтиране и вал: Проверете типа фланец (SAE или ISO стандарт) и спецификацията на вала (с ключов паз или шлицов), за да съответстват на вашата система. Стандартните монтажни интерфейси SAE и ISO са налични при серия QT и подобни вътрешнозъбчати помпи. .

Приложимост: Вътрешнозъбчатите помпи предлагат предимства при високоскоростна работа, нисък шум и малка пулсация на потока, но имат сложни зъбни профили и по-висока производствена цена в сравнение с външнозъбчатите помпи. те се предпочитат там, където са необходими гладка работа и тиха експлоатация.

Основни изводи за начинаещи

Вътрешните зъбчати помпи осигуряват гладко течение с ниска пулсация, като запечатват всмукващата и подаващата страна в точката на контакт между върховете на зъбите на водещото и воденото колело. Обемната подаваемост се изчислява най-точно чрез теоретични принципи за въртящ момент; практическият разход се определя по формулата Q = Vd × N. Ограниченията за всмукване са строги — обикновено 0,5 m самовсмукваща височина и вакуум от 0,03 MPa на входа за помпите от серия NBL. Повечето аварии в експлоатация се дължат на проникване на въздух, неправилна посока на въртене, замърсени входни решетки или прекомерен износ на зазорите между роторите. При избор на помпи от серия QT или серия NBL проверете обемната подаваемост, номиналното налягане, диапазона на оборотите, конфигурацията на всмукването и монтажния интерфейс спрямо изискванията на вашата система.