Belső fogaskerék-szivattyúk működési elve és alkalmazása

Hengeres fogaskerék-szivattyú működési elve

A hengeres fogaskerék-szivattyú egy hajtó fogaskerekből (külső fogazású, belső helyzetű) és egy hajtott fogaskerekből (belső fogazású, külső helyzetű) áll a két fogaskerék azonos irányban forog, és fogai csúcsaiknál érintkezve zárják le egymást egy érintkezési pontban, így elválasztva a szívó- és a nyomóoldalt.

Két fő típusa létezik a hengeres fogaskerék-szivattyúknak. A félhold-alapú típusnál egy félhold alakú elválasztó lemez helyezkedik el a fogak csúcsai között, hogy megakadályozza a hajtó és a hajtott fogaskerék fogcsúcsai közötti szivárgást. A félhold nélküli típusnál a szívó- és a nyomóoldal elválasztása a két fogaskerék fogcsúcsainak közvetlen, egyetlen ponton történő érintkezésén alapul; gyakorlatban azonban nagyon kis rés marad, hogy elkerüljék a beragadást. .

A félhold nélküli kialakítás kulcsfontosságú hatékonysági előnyt nyújt: mivel a hajtó- és hajtott fogaskerekek fogai közötti térfogat nagyobb, így a szivattyú elméleti elmozdulása nagyobb lehet ugyanakkora fogszélesség, hajtó fogaskerék csúcsátmérő és hajtott fogaskerék külső átmérő mellett, mint egy félhold típusú szivattyúnál. Alternatívaként azonos elmozdulás esetén a hajtott fogaskerék külső átmérője kisebb lehet, ami csökkenti a súrlódási nyomatékot a fogaskerekek csúszó felületein a viszkózus olaj nyírása miatt, és javítja a mechanikai hatékonyságot – ez a fő oka annak, hogy ezt a típust széles körben alkalmazzák az autóipari automata sebességváltókban, köztük a CVT-kben .

Elmozdulás kiszámítása kezdőknek

Két alapvető módszer létezik a belső fogaskerékes szivattyú elmozdulásának kiszámítására. A geometriai módszer a hajtó és a hajtott fogaskerekek fogai által bezárt térfogatot számítja ki. A teoretikus nyomaték módszere először a szivattyú teoretikus nyomatékát határozza meg, majd az elmozdulást a hidraulikus energiából vezeti le, amelyet az olajnak adnak, és amely egyenlő a szivattyú tengelyének meghajtásához szükséges teljesítménnyel (az energiaveszteséget figyelmen kívül hagyva) .

Kezdőknek a gyakorlati térfogatáram-kiszámítás:

Q = Vd × N

ahol Q a térfogatáram, Vd a fordulatonkénti elmozdulás térfogata, és N a forgási sebesség .

A elméleti kifolyási módszer hagyományosan nehezen alkalmazható pontosan, mert a fogak közötti térfogatot minden egyes apró forgásszög-változásnál integrálni kell – ehhez a fogaskerekek rajzai szükségesek minden egyes forgási helyzetben. A CAD-eszközök ezt gyakorlatiasabbá tették, de az elméleti nyomaték pontos kiszámítása továbbra is értékes, mert elkerüli a percről percre végzett térfogatintegráció bonyolultságát .

Gyakorlatban a fogaskerék-szivattyú kifolyása arányos a fogaskerék-modul négyzetével. Állandó osztókör-átmérő feltételezése mellett nagyobb modul nagyobb szivattyú-kifolyást eredményez .

Szívónyomás-határok

A szívóteljesítmény közvetlenül befolyásolja, hogy a szivattyú képes-e megbízhatóan működni kavitáció nélkül. Belső fogaskerék-szivattyúk esetén a következő korlátozások érvényesek:

Általános fogaskerék-szivattyú határ: a tényleges szívómagasság ne haladja meg a 0,5 m-t.

Az NBL-sorozatra jellemző korlátozás: az önszívó magasság nem haladhatja meg az 500 mm-t, azaz a bemeneti vákuum nem haladhatja meg a 0,03 MPa-t (0,3 bar-ot). Ha kényszerített táplálási módszert alkalmaznak, a táplálási nyomás nem haladhatja meg a 0,5 MPa-t; egyébként nyomáskárpitot kell használni .

Rexroth PGH-sorozat hivatkozása: minimális szívónyomás (terhelésmentes állapotban) 0,8 bar; maximális szívónyomás (terhelésmentes állapotban) 2 bar .

Ezen határok túllépése kavitációt eredményezhet, amely gázkiválásra, olajpárolgásra, zajkeltésre és a belső felületeken gyorsult kopásra vezethet .

Tipikus hibadiagnosztika

Elégtelen vagy hiányzó szívás

Gyakori okok: a belső rotor nem forog (ellenőrizze a hajtásrendszer csigahajtását, csigakerék vagy fogaskereket, a belső rotor rögzítőcsavarjait vagy helyezőcsapokat lazaságuk miatt); a forgásirány nem egyezik meg a hajtómotoréval, ami a bemeneti és kimeneti portok felcserélődését eredményezi; a kimeneti vezeték eldugulása; a bemeneti szűrőrács eltömődése; a belső és külső rotorok súlyos kopása, amely megakadályozza a zárt üreg kialakulását; a bemeneti cső végfelülete érintkezik az olajtartály aljával; levegő jut be a szivattyú szívó nyílásán; vagy az olajszint túl alacsony .

Nagy nyomásingadozás

Ez gyakran a következőkből adódik: túlzott excentricitási hiba vagy túlzott rés a külső rotor és a szivattyúház között (az excentricitási hibának ±0,02 mm-en belül kell lennie; a külső rotor és a szivattyúház közötti résnek 0,04–0,06 mm között kell lennie); a belső és külső rotorok fogprofiljának alacsony pontossága (gyakori a porvasútműanyagból öntött rotoroknál); túlzott sugárirányú és végfelületi futás; túlzott fogoldali rés (0,07 mm-en belül kell lennie); vagy levegő keveredése a szivattyúba .

A nyomás nem emelkedik

Ellenőrizze: levegő bejutását a szivattyú szívóoldalán; a belső rotor túl alacsony fordulatszámát (ellenőrizze a főtengelyről a belső rotorra történő teljesítményátviteli kapcsolatot lazaság vagy csúszás miatt); részleges szívóport elzáródást; vagy instabil belső rotorfordulatszámot okozó rossz fogaskerék/csiga-kerék illeszkedést vagy fogazatpárosítást .

Túlzott zaj

Lehetséges okok: alacsony olajszint levegőbefogadás miatt, vagy részleges szűrőrács-elzáródás elégtelen szívás miatt; súlyos alkatrészkopás; vagy a szivattyú teljesítményátviteli fogazatpárosítási pontjának helyzetváltozása .

Külső olajszivárgás

Ellenőrizze: laza szivattyútest rögzítőcsavarokat vagy csatlakozókat; sérült tömítéseket; rossz kifolyóport-flansz tömítést; vagy deformált/sérült szivattyútestet vagy fedelét .

NBL-sorozat kiválasztási megjegyzések

Az NBL-sorozat egy egyenesfogú konjugált belső fogaskerék-szivattyú, amelyet megbízható önkiürítő működésre terveztek. Kezdők számára fontos kiválasztási szempontok:

Kiszorítás és fordulatszám: A szivattyú kiszorítását a rendszer áramlási igényeihez kell igazítani a tervezett üzemi fordulatszámon. A belső fogaskerék-szivattyúk általában sima, alacsony pulzációjú áramlást biztosítanak, ezért alkalmasak olyan alkalmazásokra, amelyek stabil kimeneti teljesítményt igényelnek.

Szívókonfiguráció: Az NBL sorozat önszívó magassága legfeljebb 500 mm lehet (bemeneti vákuum legfeljebb 0,03 MPa). Ha kényszerített táplálást használnak, a nyomás nem haladhatja meg a 0,5 MPa értéket, kivéve, ha nyomásálló olajtömítésre történik frissítés. .

Rögzítés és tengely: Ellenőrizze, hogy a flansz típusa (SAE vagy ISO szabvány) és a tengely jellemzői (kulcsos vagy fogazott) illeszkednek-e a rendszeréhez. A QT-sorozatú és hasonló belső fogaskerék-szivattyúkon elérhetők a szabványos SAE- és ISO-rögzítési felületek. .

Alkalmazási alkalmaság: A belső fogaskerék-szivattyúk előnyöket kínálnak magas fordulatszámú üzemben, alacsony zajszinten és kis áramláspulzációban, de bonyolult fogprofiljuk és magasabb gyártási költségük van az extern fogaskerék-szivattyúkhoz képest. előnyösen alkalmazzák őket ott, ahol sima működés és csendes üzem szükséges.

Fő tanulságok kezdőknek

A belső fogaskerekes szivattyúk sima, alacsony pulzációjú áramlást biztosítanak úgy, hogy a meghajtó és a meghajtott fogaskerék fogvégeinek érintkezési pontján lezárják a szívó- és a nyomóoldalt. A térfogatáramot a legpontosabban az elméleti nyomaték elvei alapján kell kiszámítani; a gyakorlati térfogatáramra a Q = Vd × N képlet érvényes. A szívási korlátozások szigorúak: általában 0,5 m önszívó magasság és 0,03 MPa bemeneti vákuum érvényes az NBL-sorozatú szivattyúkra. A legtöbb üzemi hiba levegő bejutására, helytelen forgásirányra, szennyeződött szívószűrőkre vagy a rotorok résekben fellépő túlzott kopásra vezethető vissza. QT-sorozatú vagy NBL-sorozatú szivattyúk kiválasztásakor ellenőrizze a térfogatáramot, a nyomástartományt, a fordulatszám-tartományt, a szívókonfigurációt és a rögzítési felületet rendszerének követelményei szerint.