凸轮转子泵的结构及零部件的设计、计算方法

来源:m6米乐在线入口    发布时间:2024-04-19 05:25:31

  转子的型线设计影响泵的性能能否达到设计的基本要求,运转是否平稳,因此十分关键。对所设计的转子进行运动分析,如图4-2所示。

  设上转子是主动转子,作顺时针旋转,则左侧为泵入口,右侧为泵出口。初始时转子处在a状态下,两转子将泵内分隔成两个腔;随着转子转动至状态b,左侧腔容积变大,产生真空度,吸入介质,右侧腔容积变小,压力升高,排出介质;当转子转动至状态c时,左右两腔的吸排过程结束;转至d状态时,下一个腔的吸排过程开始。由此可见,转子每转动一圈有两次吸排过程。

  泵的吸入性能是一项重要的指标,仅与泵本身的结构有关。一般带有阀式配流结构的泵吸入性能差一些,而对于转子泵来说,其进口流道比较通畅,因此吸入性能较好。

  阻力损失:由于泵入口管路较短,沿程阻力损失很小,因此阻力损失主要是入口处局部阻力损失。

  值得注意的是,两转子在运转过程中绝对没接触。通常,相互配合的转子型线互为共轭曲线,而本设计中,转子顶圆与内圆之间的过渡曲线为圆弧线、共轭曲线线型往往较为复杂,加工困难且精度难以保障,采用近似的圆弧段代替可以大幅度简化加工。2、共轭曲线易产生闭死容积,在图4-2b、c、d中均能够准确的看出,当转子运转到过渡段时,会产生一小块相对封闭的容积,若过渡段为顶圆的共轭曲线,则这部分容积近乎完全闭死,这会导致汽蚀、振动剧烈、噪声大灯一系列问题。从图中能够准确的看出,采用圆弧线时这一容积与工作腔始终是联通的,使得以上问题得以缓解。

  同步齿轮应与转子有相同的中心距,为方便加工,尽可能地选择标准齿轮。为保证传动的稳定性,齿轮应有较高的精度。

  装配方案:左端依次安装凸轮转子和滚柱轴承,右端依次安装角接触球轴承和同步齿轮。转子与轴承间设置机械密封。

  根据上述计算方式设计的凸转子泵结构在介质粘度高的条件下使用效果最好,低粘度条件下可以兼用,适应性良好。在介质粘度较低,输送压力小于0.6MPa的情况下,可以设计别的类型的转子,如:摆线型、圆弧型、渐开线型,或更复杂的多种型线结合的转子。这些转子各有其优势,可在相应的操作环境下使泵获得最佳性能。

  转子的设计,主要满足流量参数的要求。转子的形状决定了泵的体积、输送能力和密封性能,采用如图4-1所示的转子。

  图1所示的转子,与别的类型的转子相比,其面积利用系数相比来说较高,因此输送能力更强。同时,其叶顶为一较长的圆弧段,可以轻松又有效抑制内泄漏问题。因此,选用这种转子,能兼顾输送性能和密封性能,十分适合油田运输。

  摘要:文章对凸轮转子泵的结构可以进行了概括性地描述,论述了凸轮转子泵的结构优点,并具体分析了零部件的设计、计算方法。

  在输送高粘度液体时,大都采用容积式转子泵。这是因为,泵在输送高粘度液体时,由于液体粘度较高,泵大都是在层流条件下工作。叶片式泵(即旋转动力式泵)在高速下工作,其叶轮要克服较大的粘性摩擦阻力,这样会导致泵的流量、扬程和效率的大幅度降低,轴功率增大;更重要的是由于吸入阻力增大,会使泵不能立刻吸上液体并充满泵内。容积式转子泵在理论上是在任何给定转速下泵的流量与扬程无关,液体粘度只是对泵的轴功率有影响,因此,容积式泵适用于粘液输送。

  泵体为泵内各部件提供支撑,同时为过流区域提供工作腔。泵体采用分体结构设计,泵腔部分直接与介质接触,并承受介质压力,因此选用不锈钢材料。齿轮箱部分主要容纳同步齿轮,并为泵轴提供支撑,不与介质接触且受载较小,因此可采用球铁材料,节省成本。

  为防止误操作或下游管路憋压造成泵的损坏,在泵上设置安全阀,形成泵进出口循环回路,安全阀的结构如图9-1所示:

  凸轮转子泵属于回转式容积泵,和其他容积式转子泵,如齿轮泵、螺杆泵一样,为保证正确啮合,凸轮泵转子廓线是共轭曲线,但凸轮泵两转子工作时不会产生齿轮泵工作时齿轮那样的转子间的刚性接触,属于非接触式啮合转动,无接触疲劳破坏,转子更耐用。由于两转子为非接触式啮合转动,还降低了凸轮转子的加工精度要求。

  凸轮泵的转子多设计成2~3个凸叶,叶数少,转子每转一圈的排量大,泵腔容积利用系数高,设备外观尺寸小,但径向间隙密封较差,容积效率低。对于输送高粘介质的泵来说,由于介质粘度大,且一般操作压力不高,因此其内泄漏问题比较小,其输送能力则更受关注,故选用双叶的凸轮转子更加合适,如图1所示。

  对主动轴的负载进行简化计算,仍取图5-1a所示状态做多元化的分析,此时上转子传递到主动轴上的力最大,如图6-1所示。

  该转子与轴连接处设置在工作腔外,不与介质接触,因此轴部所受液压径向力可忽略不计。

  转子上受径向力较大,因此近转子端选择圆柱滚子轴承,这种轴承能承受较大的径向力,从结构尺寸和强度等方面考虑,采用Nu2322型轴承。

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