Αρχή λειτουργίας και εφαρμογές των αντλιών εσωτερικών οδοντωτών τροχών

Αρχή λειτουργίας της οδοντωτής αντλίας εσωτερικής οδόντωσης: Πώς λειτουργεί

Μία οδοντωτή αντλία εσωτερικής οδόντωσης αποτελείται από ένα κινητήριο γρανάζι (εξωτερικής οδόντωσης, τοποθετημένο εσωτερικά) και ένα κινούμενο γρανάζι (εσωτερικής οδόντωσης, τοποθετημένο εξωτερικά) τα δύο γρανάζια περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση, με τις κορυφές των δοντιών τους να σφραγίζουν μεταξύ τους σε ένα σημείο επαφής, ώστε να διαχωρίζεται η πλευρά αναρρόφησης από την πλευρά παροχής.

Υπάρχουν δύο κύριες αρχιτεκτονικές οδοντωτών αντλιών εσωτερικής οδόντωσης. Ο τύπος με μηνίσκο χρησιμοποιεί μια διαχωριστική πλάκα σε σχήμα μηνίσκου μεταξύ των κορυφών των δοντιών, προκειμένου να αποτρέψει τη διαρροή μεταξύ των κορυφών του κινητήριου και του κινούμενου γραναζιού. Ο τύπος χωρίς μηνίσκο, αντίθετα, βασίζεται στην άμεση επαφή των κορυφών των δοντιών και των δύο γραναζιών σε ένα σημείο για τον διαχωρισμό των τμημάτων αναρρόφησης και παροχής, ενώ στην πράξη προβλέπεται μία πολύ μικρή ανοχή για να αποφευχθεί η ακινητοποίηση. .

Ο σχεδιασμός χωρίς μηνίσκο προσφέρει ένα κλειδί ευεργέτημα απόδοσης: επειδή ο όγκος μεταξύ των δοντιών του κινούντος και του κινούμενου γραναζιού είναι μεγαλύτερος, η αντλία μπορεί να επιτύχει μεγαλύτερη θεωρητική εκτόπιση όταν το πλάτος δοντιού, η διάμετρος κορυφής του κινούντος γραναζιού και η εξωτερική διάμετρος του κινούμενου γραναζιού είναι ίδιες με εκείνες μιας αντλίας τύπου μηνίσκου. Εναλλακτικά, με την ίδια εκτόπιση, η εξωτερική διάμετρος του κινούμενου γραναζιού μπορεί να είναι μικρότερη, γεγονός που μειώνει τη ροπή τριβής από τη διάτμηση ιξώδους λαδιού στα ολισθαίνοντα τμήματα των γραναζιών και βελτιώνει τη μηχανική απόδοση — αυτός είναι ένας κύριος λόγος για τον οποίο αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται ευρέως σε αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένων των CVT .

Υπολογισμός Εκτόπισης για Αρχάριους

Υπάρχουν δύο θεμελιώδεις προσεγγίσεις για τον υπολογισμό της αντιστοιχίας εσωτερικής αντλίας οδοντωτού τροχού. Η γεωμετρική μέθοδος υπολογίζει τον όγκο του χώρου που περικλείεται από τα δόντια των κινούντων και κινούμενων οδοντωτών τροχών. Η θεωρητική μέθοδος ροπής υπολογίζει πρώτα τη θεωρητική ροπή της αντλίας, και στη συνέχεια προσδιορίζει την αντιστοιχία βάσει της αρχής ότι η υδραυλική ενέργεια που προσφέρεται στο λάδι ισούται με την ισχύ που απαιτείται για να κινηθεί ο άξονας της αντλίας (αγνοώντας τις απώλειες ενέργειας) .

Για αρχάριους, ο πρακτικός υπολογισμός της παροχής είναι:

Q = Vd × N

όπου Q είναι ο όγκος παροχής, Vd είναι ο όγκος αντιστοιχίας ανά στροφή και N είναι η στροφική ταχύτητα .

Η θεωρητική μέθοδος υπολογισμού της ανατόπισης έχει παραδοσιακά είναι δύσκολο να εφαρμοστεί με ακρίβεια, επειδή απαιτεί την ολοκλήρωση του όγκου μεταξύ των δοντιών των γραναζιών σε κάθε ελάχιστη αλλαγή της γωνίας περιστροφής — κάτι που απαιτεί σχέδια γραναζιών για κάθε θέση περιστροφής. Τα εργαλεία CAD έχουν καταστήσει αυτή τη διαδικασία πιο εφαρμόσιμη, αλλά ο ακριβής θεωρητικός υπολογισμός ροπής παραμένει πολύτιμος, επειδή αποφεύγει την πολυπλοκότητα της ολοκλήρωσης του όγκου σε ελάχιστα χρονικά διαστήματα. .

Στην πράξη, η ανατόπιση της αντλίας με γρανάζια συσχετίζεται με το τετράγωνο της μονάδας γραναζιού (gear module). Υπό την προϋπόθεση σταθερής διαμέτρου κύκλου πρόσφυσης (pitch circle diameter), μεγαλύτερη μονάδα γραναζιού παράγει μεγαλύτερη ανατόπιση αντλίας. .

Όρια πίεσης αναρρόφησης

Η απόδοση αναρρόφησης επηρεάζει άμεσα το κατά πόσο μια αντλία μπορεί να λειτουργεί αξιόπιστα χωρίς καβίταση. Για αντλίες με εσωτερικά γρανάζια, ισχύουν τα ακόλουθα όρια:

Γενικό όριο αντλίας με γρανάζια: Το πραγματικό ύψος αναρρόφησης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5 m.

Ειδικό όριο σειράς NBL: Το ύψος αυτοπρόσδεσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 500 mm, που αντιστοιχεί σε κενό στην είσοδο μέχρι 0,03 MPa (0,3 bar). Εάν χρησιμοποιείται μέθοδος τροφοδοσίας με εξαναγκασμένη ροή, η πίεση τροφοδοσίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5 MPa· διαφορετικά, πρέπει να χρησιμοποιηθεί σφράγισμα λαδιού ανθεκτικό στην πίεση. .

Αναφορά σειράς Rexroth PGH: Ελάχιστη πίεση αναρρόφησης (χωρίς φορτίο) είναι 0,8 bar· μέγιστη πίεση αναρρόφησης (χωρίς φορτίο) είναι 2 bar. .

Η υπέρβαση αυτών των ορίων ενέχει κίνδυνο καβίτωσης, η οποία προκαλεί απόσταξη αερίων, εξάτμιση λαδιού, θόρυβο και επιταχυνόμενη φθορά των εσωτερικών επιφανειών. .

Τυπική διάγνωση βλαβών

Ανεπαρκής ή καθόλου αναρρόφηση

Συνηθισμένες αιτίες περιλαμβάνουν: τον εσωτερικό δρομέα που δεν περιστρέφεται (ελέγξτε το σύστημα κίνησης, τον σπειροειδή οδοντωτό τροχό, τον σπειροειδή τροχό ή τον οδοντωτό τροχό, τις βίδες στερέωσης ή τους καρφίτσες τοποθέτησης του εσωτερικού δρομέα για χαλάρωση), την αντίθετη κατεύθυνση περιστροφής σε σχέση με την κινητήρια μονάδα, με αποτέλεσμα αντιστροφή των ακροδεκτών εισόδου και εξόδου, την απόφραξη της γραμμής εκκένωσης, την φρακτική μεταλλική σχάρα εισόδου, την έντονη φθορά των εσωτερικών και εξωτερικών δρομέων που εμποδίζει τη δημιουργία κλειστών κοιλοτήτων, την επαφή της επιφάνειας άκρου του σωλήνα εισόδου με τον πάτο της δεξαμενής λαδιού, την εισροή αέρα στην εισαγωγή της αντλίας ή το χαμηλό επίπεδο λαδιού. .

Μεγάλη διακύμανση πίεσης

Αυτό συνήθως οφείλεται σε: υπερβολικό σφάλμα εκκεντρότητας ή υπερβολική χωρητικότητα μεταξύ εξωτερικού δρομέα και σώματος αντλίας (το σφάλμα εκκεντρότητας πρέπει να είναι εντός ±0,02 mm· η χωρητικότητα μεταξύ εξωτερικού δρομέα και σώματος αντλίας πρέπει να είναι 0,04–0,06 mm), κακή ακρίβεια προφίλ δοντιών των εσωτερικών και εξωτερικών δρομέων (συνηθισμένο σε δρομείς κατασκευασμένους με συμπίεση σκόνης), υπερβολική ακτινική και πρόσοψη ροπής, υπερβολική πλευρική χωρητικότητα δοντιών (πρέπει να είναι εντός 0,07 mm) ή στην παρουσία αέρα μέσα στην αντλία. .

Η πίεση δεν αυξάνεται

Ελέγξτε για: εισροή αέρα στην εισαγωγή της αντλίας· υπερβολικά χαμηλή ταχύτητα περιστροφής του εσωτερικού δρομέα (ελέγξτε τη σύνδεση μετάδοσης ισχύος από τον κύριο άξονα στον εσωτερικό δρομέα για χαλάρωση ή ολίσθηση)· μερική απόφραξη της εισαγωγικής πόρτας· ή κακή σύμπλεξη του σπειροειδούς τροχού/σπειροειδούς τροχίσκου ή των οδοντωτών τροχών, που προκαλεί διακυμάνσεις στην ταχύτητα περιστροφής του εσωτερικού δρομέα .

Έξυπνη Έστωση

Οι αιτίες περιλαμβάνουν: χαμηλό επίπεδο λαδιού που προκαλεί εισρόφηση αέρα ή μερική απόφραξη του φίλτρου που προκαλεί ανεπαρκή εισρόφηση· σοβαρή φθορά των εξαρτημάτων· ή αλλαγή της θέσης του σημείου σύμπλεξης της μετάδοσης ισχύος της αντλίας .

Εξωτερική διαρροή λαδιού

Ελέγξτε για: χαλαρά βιδωτά στερεώματα του σώματος της αντλίας ή των συνδετήρων· κατεστραμμένα σφραγίσματα· κακή στεγανότητα της φλάντζας της εξόδου· ή παραμορφωμένο/κατεστραμμένο σώμα ή κάλυμμα της αντλίας .

Σημειώσεις επιλογής σειράς NBL

Η σειρά NBL είναι μια αντλία εσωτερικού οδοντωτού τροχού με ευθεία οδόντωση, σχεδιασμένη για αξιόπιστη αυτοπρόσωπη αναρρόφηση. Βασικά σημεία επιλογής για αρχάριους:

Μετατόπιση και ταχύτητα: Προσαρμόστε τη μετατόπιση της αντλίας στις απαιτήσεις ροής του συστήματος στην προβλεπόμενη ταχύτητα λειτουργίας. Οι εσωτερικές γραναζωτές αντλίες παρέχουν γενικά ομαλή ροή με χαμηλή παλμικότητα, καθιστώντας τις κατάλληλες για εφαρμογές που απαιτούν σταθερή παροχή.

Διάταξη αναρρόφησης: Η σειρά NBL απαιτεί ύψος αυτοπρόσδεσης ≤500 mm (κενό στην είσοδο ≤0,03 MPa). Εάν χρησιμοποιείται υποχρεωτική τροφοδοσία, η πίεση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5 MPa χωρίς αναβάθμιση σε σφράγισμα λαδιού ανθεκτικό στην πίεση. .

Στερέωση και άξονας: Επαληθεύστε ότι ο τύπος της φλάντζας (πρότυπο SAE ή ISO) και οι προδιαγραφές του άξονα (με πείρο ή με δοντιά) αντιστοιχούν στο σύστημά σας. Τυποποιημένες διεπαφές στερέωσης SAE και ISO είναι διαθέσιμες στις αντλίες QT-σειράς και σε παρόμοιες εσωτερικές γραναζωτές αντλίες. .

Καταλληλότητα εφαρμογής: Οι εσωτερικές γραναζωτές αντλίες προσφέρουν πλεονεκτήματα όσον αφορά την απόδοση σε υψηλές ταχύτητες, τον χαμηλό θόρυβο και τη μικρή παλμικότητα ροής, αλλά διαθέτουν περίπλοκα προφίλ δοντιών και υψηλότερο κόστος κατασκευής σε σύγκριση με τις εξωτερικές γραναζωτές αντλίες. προτιμώνται σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ομαλή λειτουργία και ήσυχη λειτουργία.

Βασικά συμπεράσματα για αρχάριους

Οι εσωτερικοί γερανοί αντλίες παρέχουν ομαλή ροή με χαμηλή παλμικότητα, σφραγίζοντας τις πλευρές αναρρόφησης και παράδοσης σε ένα σημείο επαφής μεταξύ των ακρών των δοντιών του κινούντος και του κινούμενου γραναζιού. Η μετατόπιση υπολογίζεται καλύτερα μέσω θεωρητικών αρχών ροπής για μεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ η πρακτική ροή δίνεται από την εξίσωση Q = Vd × N. Τα όρια αναρρόφησης είναι αυστηρά — συνήθως 0,5 m ύψος αυτοπρόσφυσης και κενό εισόδου 0,03 MPa για τις αντλίες σειράς NBL. Οι περισσότερες αστοχίες στο πεδίο οφείλονται σε εισροή αέρα, λανθασμένη κατεύθυνση περιστροφής, μολυσμένα φίλτρα εισόδου ή υπερβολική φθορά των κενών μεταξύ των δρομέων. Κατά την επιλογή αντλιών σειράς QT ή NBL, επαληθεύστε τη μετατόπιση, την ονομαστική πίεση, το εύρος στροφών, τη διάταξη αναρρόφησης και τη διεπαφή στήριξης σε σχέση με τις απαιτήσεις του συστήματός σας.