/SNF1700R46UM3NW21三螺桿泵/黃山市螺桿泵

     1. 解決軸向力的平衡 泵在高壓工況下運(yùn)行,螺桿所受的軸向力是很大的,必須采用平衡軸向力的結(jié)構(gòu),泵才能正常運(yùn)行。

     為平衡軸向力通常采用平衡活塞結(jié)構(gòu),并采用液力卸載的方法,即從排出腔引一股高壓液流至螺桿的底部使軸向螺桿泵軸封找力平衡,這種平衡方法使螺桿處于受壓狀態(tài)。對(duì)大流量低壓三螺桿泵,由于螺桿粗而短,且在低壓工況下運(yùn)行,軸向壓力相對(duì)較小,故螺桿變形也較小,而且低壓工況允許螺桿螺旋型面之間及螺桿螺旋外圓表面與襯套內(nèi)孔之間有較大的間隙,故這種平衡軸向力的結(jié)構(gòu)對(duì)泵的影響較小。但在高壓工況下的泵,由于密封腔數(shù)隨工作壓力增加而增加,這樣高壓三螺桿泵的螺桿工作長(zhǎng)度就較長(zhǎng),因此,當(dāng)高壓引起的軸向壓力作用于螺桿兩端,將使螺桿產(chǎn)生較大的彎曲變形;尤其是高壓小流量泵,螺桿為細(xì)長(zhǎng)形,更易變形。其結(jié)果是螺旋面之間不能正常嚙合,油膜破壞,產(chǎn)生嚴(yán)重磨損,甚至在運(yùn)行時(shí)因螺桿變形而出現(xiàn)“咬死”現(xiàn)象。為了避免產(chǎn)生這種現(xiàn)象,就必須增大螺旋型面之間的間隙及螺旋外圓與襯套內(nèi)孔之間的間隙。顯然,其代價(jià)是降低了泵的容積效率。

     為克服上述軸向力平衡結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn),國(guó)外一些產(chǎn)品采用了一種新的結(jié)構(gòu),使螺桿從受壓變?yōu)槭芾鞝顟B(tài)。這種結(jié)構(gòu)即使在高壓工況下,螺桿基本上沒有變形,從而解決了圖1結(jié)構(gòu)找的問題,使高壓三螺桿泵在達(dá)到較高容積效率的同時(shí),運(yùn)行更為可靠。

     然而,筆者在設(shè)計(jì)高壓三螺桿泵時(shí),發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)。因?yàn)閺膭?dòng)螺桿的平衡活塞襯套是易磨損件,常需更換,從圖2可以看出,改進(jìn)后的結(jié)構(gòu),襯套處于靠近電動(dòng)機(jī)端的泵蓋排出腔處,若更換該襯套,必須將電動(dòng)機(jī)從機(jī)座上卸掉,幾乎需把整臺(tái)泵拆開才行。而圖1結(jié)構(gòu)的泵,這些平衡活塞襯套處于泵后蓋的吸入腔處,更換時(shí)只需拆卸泵的后蓋,十分方便。

     為此我們?cè)O(shè)計(jì)了的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,主要是把圖1結(jié)構(gòu)中采用的靠近電動(dòng)機(jī)端泵前蓋處的排出腔改變?yōu)槲肭?靠近泵后蓋處的吸入腔改變?yōu)榕懦銮?當(dāng)然采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)需要考慮高壓介質(zhì)經(jīng)過從動(dòng)螺桿平衡活塞襯套的回流。此外,可知,因機(jī)械密封腔處于高壓狀態(tài),尚需考慮機(jī)械密封腔內(nèi)介質(zhì)的回流(腔內(nèi)保持較低的壓力)。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)使機(jī)械密封腔處于吸入真空壓力下。由于吸入壓力較低,且進(jìn)口介質(zhì)處于較低溫度的流動(dòng)狀態(tài)下,帶走了部分熱量,不需考慮機(jī)械密封發(fā)熱的問題。經(jīng)試驗(yàn)證明,圖3結(jié)構(gòu)運(yùn)行可靠合理。

    找 2. 減小從動(dòng)螺桿與螺桿襯套內(nèi)孔的支承壓力 泵在高壓狀態(tài)下運(yùn)行,螺桿承受的軸向力和徑向力都較大。軸向力可采用上述方法平衡。而徑向力對(duì)主動(dòng)螺桿來說,由于從動(dòng)螺桿對(duì)稱布置在兩邊,且同一軸截面的主動(dòng)螺桿的兩個(gè)螺旋槽內(nèi)的壓力相同,因此主動(dòng)螺桿承受的徑向力趨于平衡,不會(huì)出現(xiàn)主動(dòng)螺桿被推向螺桿襯套內(nèi)孔的情況。然而,徑向力從動(dòng)螺桿不存在自然平衡,從動(dòng)螺螺桿泵軸封找桿只有一側(cè)與主動(dòng)螺桿嚙合,徑向力將從動(dòng)螺桿推向襯套內(nèi)孑L壁的一側(cè)。運(yùn)行表明:螺桿襯套的磨損處正是徑向力作用的方向。

     顯然,從動(dòng)螺桿受到的徑向力,是通過從動(dòng)螺桿螺旋外圓表面作用于螺桿襯套內(nèi)孔壁面的,即其螺旋外圓表面就是徑向力的支承面。由于對(duì)同一壓力,支承面的面積越大,則支承面承受排泵的徑向力壓強(qiáng)就越小。因此,高壓工況的泵,應(yīng)采取適當(dāng)擴(kuò)大從動(dòng)螺桿徑向力的支承面積,以減小其徑向力壓強(qiáng),即采取較寬的螺旋外圓表面,較狹的螺旋槽,以減小襯套的單位面積磨損率。這意味著設(shè)計(jì)時(shí)需采取較小的從動(dòng)螺桿軸截面齒形根圓所對(duì)的中心角α。

     雖然據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論,擺線嚙合三螺桿泵構(gòu)成螺桿螺旋型面的幾何要素是固定不變的,圖4中從動(dòng)螺桿螺旋橫截面的α角通常定為32°24’。但實(shí)際上,三螺桿泵螺桿工作長(zhǎng)度部分的過流斷面面積僅與螺桿的節(jié)圓直徑d一有關(guān),而與α角無關(guān),即泵的理論流量與α角的大小無關(guān)

     3. 適當(dāng)減小螺桿螺旋導(dǎo)程的大小 高壓工況下,要求螺桿嚙合的密封腔數(shù)較多,而密封腔的長(zhǎng)度取決于螺桿螺旋的導(dǎo)程。若采用通常導(dǎo)程h=3/10dh的長(zhǎng)導(dǎo)程,則高壓三螺桿泵的螺桿長(zhǎng)度勢(shì)必很長(zhǎng),這樣不僅影響螺桿的精度與剛度,也影響提高泵體剛度所需要的緊湊結(jié)構(gòu)。故采用較短導(dǎo)程的螺旋對(duì)高壓泵較為有利。但導(dǎo)程縮短,節(jié)圓直徑不變,會(huì)使流量下降;要保持流量不變,必須增大節(jié)圓直徑。更主要的是采用成型銑加工螺桿螺旋,導(dǎo)程縮短到一定程度,就會(huì)受到從動(dòng)螺桿螺旋的齒形限制,加工時(shí)會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。通常的導(dǎo)程為h≥5/3dh。。若采用旋風(fēng)切削方式加工螺旋型面,則可使h進(jìn)一步縮短,筆者曾設(shè)計(jì)h=dn的產(chǎn)品,采用旋風(fēng)切削加工。螺桿短而粗,從而降低了精度要求。當(dāng)然這種加工方式不適宜于批量生產(chǎn),因?yàn)樯a(chǎn)效率較低。
 

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