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三螺杆泵的工作原理与结构解析


更新日期:2020-12-12 19:53:31
关键词: 三螺杆泵 三螺杆泵原理 三螺杆泵结构 瑞典IMO泵

三螺杆泵的工作原理与结构解析

工作原理

 

   

在垂直于轴线的剖面内,主动螺杆和从动螺杆的齿形由几对摆线共轭曲线所组成(见三螺杆泵的工作原理图)。螺杆的啮合线把主动螺杆和从动螺杆的螺旋槽分割成若干密闭容积。当主动螺杆旋转时,即带动从动螺杆旋转。由于三根螺杆的螺纹是相互啮合的,因此,随着空间啮合曲线的移动,密闭容积就沿着轴向移动。主动螺杆没旋转一转,各密闭容积就移动一个导程(双头螺杆时为两个螺距之和)的距离。在吸油腔一端,密闭容积逐渐增大,完成吸油过程;在压油腔一端,密闭容积逐渐减小,完成压油过程。

三螺杆泵的工作原理与结构解析

三螺杆泵的工作原理

 

主动螺杆与从动螺杆相啮合,在每一个导程中形成一个包容在外套内腔和啮合面间的密封工作容腔。主从动螺杆旋转时,由于啮合线沿螺旋面的滑动,工作容腔将沿轴向由螺杆的一端连续地向另一端移动,这样工作容腔中充满的油液(工作介质)也就从吸油腔带到排油腔而输往液压系统,后续的螺杆面不断形成新的密闭工作容腔,因而连续地输出油液。螺杆泵轴向尺寸比较长,这是因为外套长度至少应盖住一个螺杆的导程T(往往多个),外套内壁就三螺杆的齿顶圆构成径向间隙密封,互相啮合的螺旋面上的接触线构成轴向密封。但由于制造误差,径向密封和轴向密封均较难实现,所以螺杆泵的容积效率不高。三螺杆泵在工作时,主动螺杆受到的径向液压力和从动螺杆的啮合反力可以互相平衡,但从动螺杆仅单侧承受主动螺杆的驱动力,两侧受到的液压力也不相等,其径向力是不平衡的。这一般从设计上适当选择好主、从动螺杆的直径比例及从动螺杆的凹螺线截面尺寸,可以利用液压力产生的转矩使从动螺杆自行旋转而卸去大部分机械驱动力,通过适当限制每一个导程级所建立的压差,也可将从动螺杆的径向力控制在合理范围内。

三螺杆泵的工作原理与结构解析

 

结构

 

   

上图所示为瑞典依莫(IMO)公司的三螺杆泵结构,泵常用工作压力可达21MPa,个别品种可达35-40MPa,转速为1500~5000r/min,每转排量³/r,噪声不大于70dB。主要用于精密机床、载客用电梯液压系统以及船舶甲板机械、石油工业和食品工业中。

三螺杆泵的工作原理与结构解析

IMO公司三螺杆结构

 

螺杆泵中工作介质的压力沿轴线逐渐升高,这一压差对螺杆副产生一个由排油腔指向吸油腔的轴向推力,他将使螺杆间的摩擦力增大,加剧磨损,为补偿轴向力三螺杆泵中采取了以下措施:

① 将排油腔设置在主动螺杆轴伸端一侧(右侧),这样可减少工作油液压力对螺杆的作用面积。

② 在排油腔侧--泵的轴伸端处设置一直径较大轴向力平衡圆盘,此盘与外壳内壁构成间隙密封,这样轴向力平衡圆盘左侧受排油腔压力油作用,平衡圆盘右边被隔成了卸荷腔,这样作用到平衡圆盘左右两侧的压差产生的液压力可抵消主动螺杆上所受到的大部分轴向力。

③ 将排油腔的压力油通过主动螺杆中心通道引到螺杆左端轴承后腔内,平衡衬套隔开轴承后腔与泵吸油腔,这样在轴承后腔形成压力油腔,产生一部分向右推力,即在从动螺杆上仍保留一小部分向右推力(轴向力),以保证啮合线上的压紧密封。主动螺杆上最后剩余的轴向力由设在吸油腔一侧的推力轴承平衡。



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