Principiul de funcționare și aplicațiile pompelor cu roți dințate interioare

Principiul de angrenare: Cum funcționează o pompă cu roți dințate interioare

O pompă cu roți dințate interioare este compusă dintr-o roată dințată conducătoare (roată dințată exterioară, plasată în interior) și o roată dințată condusă (roată dințată interioară, plasată în exterior) cele două roți dințate se rotesc în același sens, vârfurile dinților lor etanșându-se reciproc într-un punct de contact pentru a separa partea de aspirație de cea de refulare.

Există două arhitecturi principale de pompe cu roți dințate interioare. Tipul cu lunulă folosește o placă separatorie în formă de lună între vârfurile dinților pentru a preveni scurgerea între vârfurile roții dințate conducătoare și cele ale roții dințate conduse. Tipul fără lunolă se bazează, în schimb, pe contactul direct între părțile vârfurilor dinților ambelor roți dințate într-un singur punct pentru a separa secțiunile de aspirație și refulare, fiind prevăzută, în practică, o joc foarte mic pentru a evita blocarea .

Designul fără lunulă oferă un avantaj cheie în ceea ce privește eficiența: deoarece volumul dintre dinții roților conduse și conducătoare este mai mare, pompa poate obține o deplasare teoretică mai mare atunci când lățimea dinților, diametrul exterior al roții conducătoare și diametrul exterior al roții conduse sunt identice cu cele ale unei pompe de tip lunulă. Alternativ, pentru aceeași deplasare, diametrul exterior al roții conduse poate fi mai mic, ceea ce reduce cuplul de frecare datorat forfecării uleiului vâscos pe părțile de alunecare ale roților și îmbunătățește eficiența mecanică — un motiv major pentru care acest tip este utilizat pe scară largă în transmisiile automate auto, inclusiv în CVT .

Calculul deplasării pentru începători

Există două abordări fundamentale pentru calcularea debitului unei pompe cu roți dințate interne. Metoda geometrică calculează volumul spațiului delimitat de dinții roților conducătoare și conduse. Metoda cuplului teoretic calculează mai întâi cuplul teoretic al pompei, apoi deduce debitul din principiul conform căruia energia hidraulică transmisă uleiului este egală cu puterea necesară pentru antrenarea arborelui pompei (fără a lua în considerare pierderile de energie). .

Pentru începători, calculul practic al debitului este:

Q = Vd × N

unde Q este debitul volumetric, Vd este volumul de debit pe rotație, iar N este turația. .

Metoda teoretică a deplasării a fost istoric dificil de aplicat cu precizie, deoarece necesită integrarea volumului dintre dinții roților pentru fiecare modificare mică a unghiului de rotație — ceea ce presupune desene ale roților pentru fiecare poziție de rotație. .

În practică, deplasarea pompei cu roți dințate este corelată cu pătratul modulului roții dințate. În ipoteza unui diametru constant al cercului de divizare, un modul mai mare produce o deplasare mai mare a pompei. .

Limitele presiunii de aspirație

Performanța la aspirație influențează direct dacă o pompă poate funcționa în mod fiabil fără cavitație. Pentru pompele cu roți dințate interioare, se aplică următoarele limite:

Limita generală pentru pompele cu roți dințate: înălțimea reală de aspirație nu trebuie să depășească 0,5 m.

Limită specifică pentru seria NBL: Înălțimea de autoamorsare nu trebuie să depășească 500 mm, ceea ce corespunde unei presiuni de vid la intrare de maximum 0.03 MPa (0.3 bar). Dacă se utilizează o metodă de alimentare forțată, presiunea de alimentare nu trebuie să depășească 0.5 MPa; în caz contrar, trebuie utilizată o garnitură etanșă rezistentă la presiune .

Referință pentru seria Rexroth PGH: Presiunea minimă de aspirație (fără sarcină) este de 0.8 bar; presiunea maximă de aspirație (fără sarcină) este de 2 bar .

Depășirea acestor limite implică riscul de cavitatie, care provoacă degajarea gazelor, vaporizarea uleiului, zgomot și uzură accelerată a suprafețelor interne .

Diagnosticul tipic al defecțiunilor

Aspirație insuficientă sau inexistentă

Cauzele frecvente includ: rotorul interior care nu se rotește (verificați angrenajul melcat, roțile melcate sau roțile dințate ale sistemului de antrenare, șuruburile de fixare sau pinoanele de poziționare ale rotorului interior pentru afloare); sensul de rotație neconform cu cel al motorului primar, ceea ce determină inversarea porturilor de intrare și ieșire; înfundarea conductei de evacuare; înfundarea ecranului filtrant de la intrare; uzură accentuată a rotorilor interior și exterior, care împiedică formarea unei cavități etanșe; contactul între fața terminală a conductei de intrare și fundul rezervorului de ulei; pătrunderea aerului la aspirația pompei; sau nivelul de ulei prea scăzut .

Fluctuații mari ale presiunii

Aceasta rezultă adesea din: eroare excesivă de excentricitate sau joc excesiv între rotorul exterior și carcasă (eroarea de excentricitate trebuie să fie în limitele ±0,02 mm; jocul dintre rotorul exterior și carcasă trebuie să fie între 0,04–0,06 mm); precizie insuficientă a profilului dinților rotorilor interior și exterior (întâlnită frecvent la rotoarele obținute prin metalurgie pe pulberi); excentricitate radială și axială excesivă; joc lateral excesiv între dinți (trebuie să fie în limitele 0,07 mm); sau amestecarea aerului în pompă .

Presiunea nu crește

Verificați: pătrunderea aerului la aspirație pompa; turația prea scăzută a rotorului interior (inspectați conexiunea de transmisie a puterii de la arborele principal la rotorul interior pentru joc sau alunecare); înfundare parțială a orificiului de aspirație; sau angrenare defectuoasă a melcului/roții melcate sau a roților dințate, provocând fluctuații ale turației rotorului interior .

Zgomot Excesiv

Cauzele includ: nivel scăzut al uleiului, care provoacă ingestia de aer, sau înfundare parțială a ecranului filtrului, care determină o aspirație insuficientă; uzură severă a componentelor; sau modificarea poziției punctului de angrenare al transmisiei de putere a pompei .

Scurgere externă de ulei

Verificați: șuruburile de fixare ale corpului pompei sau conectorii slabi; etanșări deteriorate; etanșare slabă a flanșei orificiului de refulare; sau deformare/deteriorare a corpului sau capacului pompei .

Note privind selecția seriei NBL

Seria NBL este o pompă cu roți dințate interne conjugate, cu dinți drepți, concepută pentru o performanță sigură de autoamorsare. Principalele considerente de selecție pentru începători:

Deplasare și viteză: Alegeți cilindreea pompei în funcție de cerințele de debit ale sistemului, la viteza de funcționare prevăzută. Pompele cu roți dințate interioare asigură, în general, un debit uniform, cu pulsații reduse, fiind potrivite pentru aplicații care necesită un debit stabil.

Configurația de aspirație: Seria NBL necesită înălțime de autoamorsare ≤500 mm (vid la intrare ≤0,03 MPa). În cazul alimentării forțate, presiunea nu trebuie să depășească 0,5 MPa, fără actualizarea la o garnitură etanșantă rezistentă la presiune .

Montare și arbore: Verificați dacă tipul de flanșă (standard SAE sau ISO) și specificația arborelui (cu pană sau cu caneluri) corespund sistemului dumneavoastră. Interfețele standard de montare SAE și ISO sunt disponibile la pompele cu roți dințate interioare din seria QT și similare .

Potrivirea pentru aplicații: Pompele cu roți dințate interioare oferă avantaje în ceea ce privește performanța la viteze ridicate, nivelul scăzut de zgomot și pulsațiile mici ale debitului, dar au profiluri de dinți complexe și costuri mai mari de fabricație comparativ cu pompele cu roți dințate exterioare sunt preferate acolo unde este necesară o funcționare uniformă și liniștită.

Concluzii esențiale pentru începători

Pompele cu angrenaj interior asigură un debit liniștit, cu pulsare redusă, prin etanșarea laturilor de aspirație și refulare într-un punct de contact dintre vârfurile dinților roții conducătoare și cele ale roții conduse. Deplasamentul se calculează cel mai bine pe baza principiilor teoretice ale cuplului pentru precizie, debitul practic fiind dat de relația Q = Vd × N. Limitele de aspirație sunt stricte — în mod tipic, înălțimea de autoamorsare este de 0,5 m, iar vacuumul la intrare este de 0,03 MPa pentru pompele din seria NBL. Cele mai multe defecțiuni din exploatare sunt cauzate de pătrunderea aerului, sensul incorect de rotație, obturarea ecranelor de la intrare sau uzura excesivă a jocurilor rotorului. La selectarea pompelor din seria QT sau NBL, verificați deplasamentul, presiunea nominală, domeniul de turații, configurația de aspirație și interfața de montare în concordanță cu cerințele sistemului dumneavoastră.