齒輪泵作為一種能量轉換的通用機械,以其轉速快、體積相對較小、重量輕、、流量、揚程及性能范圍較廣,結構簡(jiǎn)單、性能平穩、容易操作和維護等優(yōu)點(diǎn),廣泛應用。但是隨著(zhù)高流量、高揚程齒輪泵的應用,對齒輪泵的性提出了 加高的要求,因為齒輪泵性原因可能導致泵運行不良,甚至造成事故,給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失,因此對齒輪泵性的研究成為齒輪泵設計中的環(huán)節。
一、影響性的相關(guān)原因
齒輪泵的運行中,會(huì )出現各種各樣的不穩定現象,例如: 出現回流和出口出現脫流,致使泵流量揚程曲線(xiàn)容易出現駝峰;由于泵的流量功率曲線(xiàn)呈現上升趨勢,致使泵在大流量工作時(shí)配套電機容易出現過(guò)載;還可能由于泵的汽蝕,使泵出現振動(dòng);以及泵整個(gè)結構方面的強度及性能要求,如支承系統、密封裝置、潤滑系統、監控系統都可能出現故障,導致泵的運行偏離正常。故在齒輪泵的設計中, 要增強泵的性,使其在各個(gè)工況下能夠平穩運行。
二、提高性的基本措施
影響泵性的因素很多,為了避免這些干擾因素的影響,提高齒輪泵運行的性,可從下面幾個(gè)方面入手。
1、設計和制造環(huán)節
1)水力設計。(1)合理地設計葉輪及流道,使葉輪內少發(fā)生汽蝕和脫流;合理選擇葉片數、葉片出口角、葉片寬度、葉片出口排擠系數等參數,揚程曲線(xiàn)駝峰;合理設計泵葉輪出口與蝸殼隔舌的距離,有資料認為該值為葉輪外徑的之一時(shí),脈動(dòng)壓力 ??;把葉片的出口邊緣做出傾角,來(lái)減小沖擊;葉輪與蝸殼之間的合理間隙等等措施,來(lái)提高泵的運行的穩定性。同時(shí),對泵的出水流道等相關(guān)流道進(jìn)行優(yōu)化設計,減少水力損失引起的振動(dòng),合理設計吸入室,減小壓力脈動(dòng),可流場(chǎng)穩定,減小能量損失,提高泵運行中動(dòng)態(tài)性能的穩定性。(2)汽蝕振動(dòng)是泵不穩定的很重要的一部分。當齒輪油泵的入口壓力低于相應水溫下的飽和壓力時(shí),會(huì )發(fā)生伴隨劇烈振動(dòng)的汽蝕。采取各種措施提高泵的汽蝕性能,也是提高泵性的很重要的方法。
2)機械設計。(1)軸的設計:增加傳動(dòng)軸支撐軸承的數目,減小支撐間距;在適當范圍內減小軸長(cháng),適當加大軸的直徑,增加軸的剛度;當泵軸轉速逐漸增加并接近或整數倍于泵轉子的固有振動(dòng)頻率時(shí),泵就會(huì )猛烈振動(dòng)起來(lái),所以在設計時(shí),應使傳動(dòng)軸的固有頻率避開(kāi)電機轉子角頻率;提高軸的制造質(zhì)量,防止質(zhì)量偏心和過(guò)大的形位公差。(2)軸承的選擇:軸承具有良好的潤滑性能;合理設計其結構使軸承固定;葉輪密封環(huán)和泵體密封環(huán)處宜采用摩擦因數小的摩擦副;限制 高轉速,提高軸瓦承載能力有軸承座的剛度。(3)使用應力釋放系統;設計時(shí)注意將泵體變形而引起的連接件之間的結構應力及時(shí)釋放;在泵體地腳螺栓上面增加螺栓套,避免泵體直接和剛度很大的基礎接觸。
3)制造環(huán)節。泵在制造過(guò)程中,對尺寸公差、精度等要求相當 ,因此在加工過(guò)程中 要合理的使用各種車(chē)床,以加工精度的要求。特別是一些配合面:主軸上包括與葉輪、軸套、軸承、對輪等的配合面;葉輪口環(huán)與殼體口環(huán)的配合面,這些配合面不但粗糙度要達到要求,而且配合間隙也要達到要求。對主軸的加工要求 高,特別是長(cháng)軸, 要軸的同軸度,防止在加工過(guò)程中軸變彎或偏心。另外葉輪鑄造完畢后 要做動(dòng)平衡實(shí)驗,合格后方可安裝使用,以免因葉輪不平衡而造成齒輪泵的振動(dòng)。
2、安裝和維護環(huán)節
1)軸和軸系。安裝前要檢查泵軸、電機軸、傳動(dòng)軸有沒(méi)有彎曲變形、質(zhì)量偏心的情況,若有,則 矯正或者進(jìn)一步加工;檢查與導軸承接觸的傳動(dòng)軸,是否彎曲而摩擦軸瓦或襯套而使自己受激振力;同時(shí),檢查軸的端間隙值是否過(guò)大,確定是否磨損過(guò)度需要 換。
2)葉輪。檢查葉輪的動(dòng)、靜平衡是否合格;適當調整葉輪與渦殼的間隙;定期檢查、 換葉輪口環(huán)等易磨損零件。
3)聯(lián)軸器。螺栓間距是否良好;彈性柱銷(xiāo)和彈性套圈結合不能過(guò)緊;聯(lián)軸器內孔與軸的配合是否達到過(guò)渡配合所要求的尺寸。
4)軸承。間隙值是否符合標準;各處潤滑是否良好;提高泵的軸瓦檢修工藝水平,嚴格遵循先刮瓦、后研磨、再刮瓦的循環(huán)程序,軸瓦與軸頸的接觸面積達到規定的標準。
3、齒輪泵的選型、操作、檢修等環(huán)節
1)合理的選擇。運行條件、軸承和密封是齒輪泵選擇時(shí)的重要考慮因素。齒輪泵通常應在或接近工藝設計規定的流量和壓力條件下運行。這個(gè)工況通常就是 佳效率點(diǎn)。齒輪泵葉輪和壓水室的幾何形狀和尺寸是只按照 佳運行點(diǎn)進(jìn)行設計的;對于其它流量點(diǎn),則這些葉輪、泵體流道不是太大就是太小,就會(huì )出現不穩定因素,影響泵運行的性。泵的軸承把葉輪等旋轉部件保持在正確位置上,其大小要能承受泵在運行過(guò)程中所產(chǎn)生的徑向力和軸向力。對于軸承現有的技術(shù)水平來(lái)說(shuō),是可以泵運行的性,但軸承結構中的某些細節卻能提高泵的性,例如用于隔開(kāi)滾動(dòng)體并按規定路線(xiàn)使滾動(dòng)體通過(guò)負荷區的保持架其材料的選擇,可以根據實(shí)際情況選擇酚醛的、鍍銀鋼的、青銅機械加工的、黃銅沖壓的等等。而對于鉚接或點(diǎn)焊的鋼質(zhì)保持架易于出現疲勞損壞。
2)合理的操作。齒輪泵雖能在較寬的流量和壓頭范圍內工作,但若處于低流量狀態(tài)下,在泵體內會(huì )造成環(huán)流渦旋,嚴重時(shí)造成汽蝕引起泵的振動(dòng),并產(chǎn)生徑向力使葉輪處于不平衡狀態(tài),增加軸承載荷,引起密封和軸承受損。流量過(guò)低,泵容易抽空,機封靜環(huán)被抽出錯位而破碎或失效,流量過(guò)低會(huì )使流體升溫從而錯位而破碎或失效,同時(shí)也會(huì )使葉輪和泵體受損,并增加泵軸的偏斜,甚至使泵軸發(fā)生疲勞斷裂,因此我們提倡齒輪泵大流量運行。為防止低流量運行, 簡(jiǎn)便的方法就是通過(guò)旁路管使部分流體循環(huán),回到流體貯槽,當然,從根本上解決此問(wèn)題,那就應該選擇流量與壓頭均與所需相匹配的合適型號的齒輪泵。
3)合理的檢修。齒輪油泵在運行過(guò)程中會(huì )出現各種各樣的故障,這就要求檢修者對其進(jìn)行處理。檢修者要嚴格按檢修規程和有關(guān)質(zhì)量標準對齒輪泵進(jìn)行檢修,葉輪口環(huán)與殼體口環(huán)配合間隙是否在規定的范圍之內,是否同心,葉輪與流道是否對準,軸承的磨損程度以及間隙如何,軸的同軸度及端面圓跳動(dòng)度是否在標準之內都是檢修當中應考慮的因素。泵的機械密封是泵的易損失之一,它的使用壽命直接關(guān)系到泵故障平均間隙時(shí)間的長(cháng)短。流體水力負荷不斷變化、污物太多、軸偏轉、頻繁的拆裝修理等都是機械密封使用壽命縮短的重要因素,應該盡量減少它們的影響。如果在密封艙上鉆一個(gè)直徑為2.5~3.5mm的小孔就可明顯延長(cháng)機械密封的壽命,因為這樣可以將其間工作中產(chǎn)生的或積累的氣體排除。另外對機械密封增加合理的自沖洗和外部沖洗也可延長(cháng)機械密封的使用壽命;因此這樣可以防止雜質(zhì)沉積的機械密封的彈簧盒或波紋管上引起機封失效,帶走動(dòng)、靜環(huán)因摩擦而產(chǎn)生的熱量,降低動(dòng)、靜環(huán)的磨損;及時(shí)補償機封防止泵抽空出現干磨。
總之,造成齒輪泵故障的因素是多方面的,而且大部分因素與技術(shù)管理水平、安裝、保養、操作人員的重視程度直接有關(guān)。所以提高齒輪泵的性,除了充分重視齒輪泵的設計和制造環(huán)節外,還要加強安裝、維護、檢修、使用等環(huán)節的管理工作,防患于未然,才能使齒輪泵的性充分。