Driftsprinsipp og anvendelse av indre tannhjulspumper

Prinsipp for tannhjulsmeshing: Hvordan en indre tannhjuls pumpe fungerer

En indre tannhjuls pumpe består av et drivhjul (et ytre tannhjul plassert inni) og et drevet hjul (et indre tannhjul plassert utenfor) de to hjulene roterer i samme retning, og tenner på hjulene tettes mot hverandre ved et kontaktpunkt for å skille sugesiden fra trykksiden.

Det finnes to hovedarkitekturer for indre tannhjuls pumper. Crescent-typen bruker en halvmåneformet skillevegg mellom tenner for å hindre lekkasje mellom tenner på driv- og drevethjulet. Crescentløs typen er i stedet avhengig av direkte kontakt mellom tenner på begge hjulene ved ett punkt for å skille suge- og trykkseksjonene, med en svært liten spalt som faktisk opprettholdes for å unngå låsing .

Designet uten halvmåne gir en viktig effektivitetsfordel: fordi volumet mellom tenner på driv- og drevne tannhjul er større, kan pumpen oppnå en større teoretisk fortrengning når tannbredden, tipptilstanden på det drivende tannhjulet og den ytre diameteren på det drevne tannhjulet er identiske med en halvmåne-typepumpe. Alternativt kan den ytre diameteren på det drevne tannhjulet være mindre ved samme fortrengning, noe som reduserer friksjonstorsjonen fra skjæring av viskøs olje på glidende tannhjulsoverflater og forbedrer mekanisk effektivitet – en viktig grunn til at denne typen brukes mye i bilers automatiske girkasser, inkludert CVT-er .

Beregning av fortrengning for nybegynnere

Det finnes to grunnleggende metoder for å beregne volumutvekslingen i en indre tannhjulspumpe. Den geometriske metoden beregner volumet av rommet som omgis av tenner på driv- og drevethjulene. Den teoretiske dreiemomentmetoden beregner først pumpeens teoretiske dreiemoment, og deretter utledes volumutvekslingen fra prinsippet om at den hydrauliske energien som overføres til oljen er lik effekten som kreves for å drive pumpeakselen (uten å ta hensyn til energitap) .

For nybegynnere er den praktiske strømningsberegningen:

Q = Vd × N

der Q er volumetrisk strømningshastighet, Vd er volumutveksling per omdreining og N er omdreiningshastigheten .

Den teoretiske fortrengningsmetoden har historisk vært vanskelig å bruke nøyaktig, fordi den krever integrasjon av volumet mellom tennene ved hver liten endring i rotasjonsvinkel – noe som krever tannhjulstegninger for hver rotasjonsposisjon. CAD-verktøy har gjort dette mer praktisk, men en nøyaktig teoretisk dreiemomentberegning er fortsatt verdifull, fordi den unngår kompleksiteten ved volumintegrering skritt for skritt .

I praksis korrelaterer tannhjulsforfremmingskapasiteten med kvadratet av tannhjulsmodulen. Under forutsetningen om konstant pitch-sirkeldiameter gir en større modul større pumpeforfremmingskapasitet .

Sugetrykkbegrensninger

Sugedyktighet påvirker direkte om en pumpe kan driftes pålitelig uten kavitasjon. For interne tannhjulspumper gjelder følgende begrensninger:

Generell tannhjulspumpebegrensning: Den faktiske sugehøyden bør ikke overstige 0,5 m.

Spesifikk grense for NBL-serien: Selvansugshøyde må ikke overstige 500 mm, tilsvarende et inntaksvakuum på maksimalt 0,03 MPa (0,3 bar). Ved bruk av tvungen tilførsel må tilførselstrykket ikke overstige 0,5 MPa; ellers må en trykkbestandig oljetetting brukes .

Referanse for Rexroth PGH-serien: Minimum sugetrykk (uten last) er 0,8 bar; maksimalt sugetrykk (uten last) er 2 bar .

Å overskride disse grensene øker risikoen for kavitasjon, som fører til gassutskillelse, oljeforstamping, støy og akselerert slitasje på indre overflater .

Vanlige feildiagnostikkprosedyrer

Utilstrekkelig eller ingen sug

Vanlige årsaker inkluderer: indre rotor roterer ikke (sjekk drivsystemets skruvorm, skruvormhjul eller tannhjul, skruer eller lokaliseringssperre for fastening av indre rotor for løsning); rotasjonsretning er feil i forhold til primærmotoren, noe som fører til ombytting av inn- og utløpsportene; utløpsledning er blokkert; innsugningsfilteret er tilstoppet; kraftig slitasje på indre og ytre rotor som hindrer dannelse av lukkede rom; endeflate på innsugningsrøret berører oljetankens bunn; luft trenger inn ved pumpeinnsugningen; eller oljenivået er for lavt .

Stor trykksvingning

Dette skyldes ofte: for stor eksentrisitetsfeil eller for stort spillet mellom ytre rotor og pumpeskrå (eksentrisitetsfeilen skal være innenfor ±0,02 mm; spillet mellom ytre rotor og pumpeskrå skal være 0,04–0,06 mm); dårlig tannprofilnøyaktighet på indre og ytre rotor (vanlig hos sintermetallformede rotorer); for stor radial og aksial runout; for stort sidespill på tenner (skal være innenfor 0,07 mm); eller luft er blitt blandet inn i pumpen .

Trykket stiger ikke

Sjekk for: luftinntrengning ved pumpeinnløpet; for lav omdreiningstall til innerrotoren (inspiser kraftoverføringsforbindelsen fra hovedakselen til innerrotoren for løsning eller glidning); delvis blokkering av innløpsåpningen; eller dårlig inngrep mellom skrugevindel og skruhjul eller mellom tannhjul som fører til svingende omdreiningstall til innerrotoren .

For mye støy

Årsaker inkluderer: lav oljenivå som fører til luftinntrengning, eller delvis blokkering av filternettet som fører til utilstrekkelig sug; alvorlig slitasje på komponenter; eller endring i posisjonen til inngringspunktet for kraftoverføringen til pumpen .

Utadrett oljelekkasje

Sjekk for: løse festeskruer eller tilkoblinger på pumpens karosseri; skadede tetninger; dårlig tetting av utløpsflensen; eller deformert/skadet pumpkarosseri eller -deksel .

Valgnotater for NBL-serien

NBL-serien er en intern tannhjulpumpe med rette tenner og konjugert profil, utformet for pålitelig selvsugende ytelse. Viktige valgbetraktninger for nybegynnere:

Forflytning og hastighet: Tilpass pumpens forflytning til systemets strømningskrav ved den avsedde driftshastigheten. Interne tannhjulspumper gir vanligvis en jevn strømning med lav pulsasjon, noe som gjør dem egnet for applikasjoner som krever stabil ytelse.

Sugkonfigurasjon: NBL-serien krever selvansugningshøyde ≤ 500 mm (innsugsvakuum ≤ 0,03 MPa). Ved bruk av tvungen tilførsel må trykket ikke overstige 0,5 MPa uten oppgradering til en trykkbestandig oljetetting. .

Montering og aksling: Sjekk at flens-typen (SAE eller ISO-standard) og akselspesifikasjonen (med nøkkel eller splin) passer ditt system. Standard SAE- og ISO-monteringsgrensesnitt er tilgjengelige på QT-serien og lignende interne tannhjulspumper. .

Bruksområde: Interne tannhjulspumper har fordeler når det gjelder høydriftshastighet, lav støy og liten strømningspulsasjon, men har komplekse tannprofiler og høyere produksjonskostnader enn eksterne tannhjulspumper. de foretrekkes der jevn drift og stille drift er påkrevd.

Viktige innfallsvinkler for nybegynnere

Indre tannhjulspumper leverer en jevn strøm med lav pulsasjon ved å tette sug- og trykk-sidene ved et kontaktpunkt mellom tennene på det drivende og det drevne tannhjulet. For å oppnå nøyaktighet er det best å beregne fortrengningen ved hjelp av teoretiske dreiemomentprinsipper, mens den praktiske strømmen er gitt ved Q = Vd × N. Sugsgrensene er strenge — typisk 0,5 m selvsugende høyde og 0,03 MPa innsugingsvakuum for NBL-seriens pumper. De fleste feil i feltet skyldes luftinntrengning, feil rotasjonsretning, forurenet innsugningsgitter eller overdreven slitasje på rotoravstandene. Ved valg av QT-seriens eller NBL-seriens pumper må du bekrefte fortrengning, trykkklasse, hastighetsområde, sugskonfigurasjon og monteringsgrensesnitt i henhold til systemkravene dine.