0202A螺杆结构管理

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三、单螺杆泵结构和工作
• 泵缸由丁晴橡胶制成 • 当螺杆回转时，各分隔剖面即从右向左移动。而 排出液体。 • 螺杆轴线相对于泵缸轴线有圆周运动。所以设有 万向轴3。
螺杆与传动轴一般采用万向轴连接。万向 轴的销轴靠润滑脂润滑。 密封型螺杆泵：螺杆啮合线连续，能将吸排腔 完全隔开的螺杆泵。单螺杆泵、三螺杆泵都属 于密封型螺杆泵。 单螺杆泵的理论流量为: Qt 480eRTn
轴向力平衡方法： (1)凸螺杆设止推轴承，凹螺杆靠端面轴承承受。 (2)采用双吸型式。螺杆由长度相等、旋向相反的螺
旋构成，从两端吸入，中间排出。轴向力自相平衡， 并可提高流量。
船舶辅机第2章 回转泵 [Rotary Pump]
(3)采用液力平衡装置。 凸螺杆排出端有平衡活 塞(大部分轴向推力靠平 衡活塞所平衡)，并设卸 油管。凸螺杆中有油孔， 把压力油引到螺杆下端 的平衡轴套，产生反向 的轴向力。
成反比
理论流量与转速和螺杆直径立方成正比
所以,当螺杆泵的转速和直径增大时, ηV相应提高
机械轴封将径向动密封转换成了能自动补偿的动环 与静环的端面密封. D≤50mm,δ ≯3mL/h 泄漏量小 50＜D＜100mm,δ ≯5mL/h D≥100mm,δ ≯8mL/h 使用寿命长,t≮1年 密封性好
图2—8 船用三螺杆泵的典型结 构
吸入口设于泵体中部，为 了停车后泵内存液以防再 起动时干转。否则短时间 就会严重磨损。
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图2—8 三螺杆泵的几何形状和密 封
凹螺杆根圆直径di，节圆直 径dH，凸螺杆直径de：di:dH: de=1:3:5，导程t=10/3 dH。 主动螺杆和从动螺杆都是双头 螺杆。封闭容腔长度略大于一 个导程。螺杆工作长度不小于 导程的1.2~1.5倍，主要是为了 达到足够的容积效率。
螺杆反转，则吸、排方向相反。
2.螺杆泵的工作原理
• 在螺杆一端,螺牙逐渐退出螺旋槽,使螺旋槽容 积增大(如容积Ⅳ),经泵的进口吸入液体,直至该 螺旋容积被封闭；在此同时,螺杆的另一端,螺旋 槽的容积减小(如容积Ⅰ),槽内油液被挤压经泵 的排出口排出直到该螺旋容积消失.螺杆转一圈, 螺杆两端分别形成和消失一个封闭容积,中间各 封闭容积向排出端移动一导程.
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五、三螺杆泵受力分析 1. 轴向力[Axial Force](★★★★) 凸螺杆 端面液压力 指向吸入端 排液时 螺旋面液压力 指向吸入端 合 力 指向吸入端 (较大) 空转时 机械传动力 指向吸入端 凹螺杆 指向吸入端 指向排出端 指向吸入端 (较小) 指向排出端
三螺杆泵的啮合线是连续的,能形成封闭的容腔将 吸排腔 完全隔开,这种泵称为密封型螺杆泵 三螺杆泵的过流面积和轴向流速均不随时间变化, 故其流量均匀. 标准型三螺杆泵的理论流量为
Qt=60Atn=248.6dH3×10-9
螺杆泵的 主要是螺杆顶圆与缸套的径向间隙δ 泄漏途径 其次是啮合螺杆间的啮合间隙
{
螺杆泵的额定排压越高,其螺杆的长径比越大.
机械轴封
结构如图所示
密 动密封面(主要):动环与静环之间 封 面 静密封面(辅助) 静环与端盖之间 动环与泵轴之间
{
{
三螺杆泵的密封性较好,η V=0.75～0.95 与径向间隙δ ³ 螺杆直径 工作压差
螺杆泵 泄漏量
{
与螺杆有效长度 液体粘度
} }
成正比
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五、管理
1. 螺杆泵虽有自吸能力，但应防止干转，以免螺杆和 缸套的工作表面严重磨损。单螺杆泵如断流干转，则 橡胶制成的泵缸很快会烧毁。因此，初次使用或拆检 装复后应向泵内灌入所排送的液体，以使螺杆得到润 滑。工作中应严防吸空。停用时也需使泵内保存液体。 2. 三螺杆泵吸入管路必须装 40～60目滤器，吸入油面 应高出吸入管口 100 mm以上。注意吸入管路的清洁， 保持油液的洁净，防止螺杆檫伤。
第三章
第一节
螺杆泵
螺杆泵的结构和工作原理
一、三螺杆泵的结构和工作原理 1.结构如图 (2-18)所示
由缸套，主, 动螺杆组成。
主、从动螺杆转向相反。 各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套间的间隙很小，在泵内形成多个彼此分隔的容腔
转动时，下部容腔V增大，吸入液体，然后封闭。
封闭容腔沿轴向上升 新的吸入容腔又在吸入端形成。 一个接一个的封闭容腔上移，液体就不断被挤出。
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2. 径向力[Radial Force] 低压 凸螺杆上液压力对称，直立 时径向力平衡。 高压 凹螺杆受不平衡径向力，两 根凹螺杆所受径向力大小相 等、方向相反。所构成的力 偶与凸螺杆转向相同。
即螺杆所受液压径向力： 凸螺杆平衡，凹螺杆不平衡。
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螺杆泵(screw pump)的流量
• 运转时，液体将从缸套与螺杆端面之间的 空隙部分连续流出，因此，其过流面积: A=缸套内腔横截面积-螺杆端面横截面积 而轴向流速: V=导程 转速 • 由于过流面积A和轴向流速都不随时间而 变，故螺杆泵的流量十分均匀，其理论流 量 Q = 60Atn m2／h
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四、螺杆泵的特点[Characteristics] 容积式泵共有的特点：自吸能力、理论流量… 额定排出压力…。螺杆泵无泵阀、转速高、结 构紧凑。
l. 没有困油现象，流量和压力均匀，工作平稳，噪声 和振动较小。 2. 轴向吸入，不存在妨碍液体吸入的离心力的影响， 吸入性能好。且无往复运动部件，故适用于高转速， 因此螺杆泵的流量范围大，常用回流法调节流量。 3．三螺杆泵受力平衡和密封性能良好，v高，允许工 作压力高，可达20MPa，特殊的可达40MPa。单螺杆 泵和双螺杆泵额定。
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4. 对所输送的液体搅动少，水力损失可忽略，适于输 送不宜搅拌的液体(如供给油水分离器的含油污水)。 5. 零部件少，相对重量和体积小，磨损轻，维修工作 少，使用寿命长(主、从动螺杆不靠机械啮合力传动)。
缺点：最大的缺点是刚性较差，因为螺杆的轴向尺寸 较长。此外，加工和装配要求较高。 在船上，三螺杆泵常用作主机的滑油泵(因为工作可 靠，很少需要维修)、燃油泵以及货油泵、阀控型液 压系统主液压泵(因为流量大且均匀，适用高压；而 且工作可靠，很少需要维修) 。单螺杆泵多用作污水 泵(因为输送过程对液体搅拌轻)、焚烧炉输送泵、渣 油泵、污油泵等。双螺杆系除做各种油泵外，也可做 压载泵、消防泵、卫生水泵和锅炉给水泵等。
齿形不符合啮合规则， 不能形成封闭的啮合 线，属于非密封型。 螺杆自锁，靠齿轮传 动，主从螺杆不直接 接触。 理论流量为
Qt=60λR2tn×10-9m3/h
图2—21 双螺杆泵
• 外轴承式 - 同步齿 轮和轴承装在泵体 外面，单独润滑 • 内轴承式 - 齿轮和 轴承置于泵体内部 • 上图是两侧吸入、 中间排出结构，轴 向力可基本平衡。
3. 螺杆上的转矩[Torque] 凸螺杆上液压力在螺旋面上产生切向分力，形 成阻转矩。空转时主动螺杆带动从动螺杆，由 此也产生阻转矩。 凹螺杆在凹槽下螺旋面的液压力产生阻转矩， 而在凹槽上螺旋面的液压力则是助转矩，这两 个转矩一般因作用面积不同而不等。但是设计 良好的螺杆泵排油后，凹槽中的油液除产生指 向排出端的轴向推力外，还能产生一个正好可 以克服凹螺杆摩擦力矩的转矩。泵工作时，凹 螺杆是通过油压力驱动，而不是靠凸螺杆直接 传递转矩驱动，从而大大减轻啮合线的磨损。
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四、螺杆泵的流量
Qt 60Atn 3 Qt 248.6d H n (流量与节圆直径力方成正比) 三螺杆泵： Qt 480eRTn 单螺杆泵： 2 Qt 480R tn 双螺杆泵：
主要内泄漏途径是螺杆顶圆与泵缸(衬套)的径向 间隙，其次是啮合间隙。内泄漏量与径向间隙 的立方及工作压差成正比，与螺杆的有效长度 及液体粘度的平方根成反比。内泄漏量虽然与 直径成正比，但理论流量与直径立方成正比， 所以直径越大，容积效率越高。
机 械 密 封 优 点
{
摩擦功耗少,为填料密封的1/3～1/5 轴与轴套基本不被磨损 适用范围广
二、双螺杆泵的结构和工作原理
• 双螺杆泵有密封和非密封型两类。
– 密封型
• 由渐开线和摆线组合而成 • 其ηv略逊于摆线啮合的螺杆泵 • 但能使工艺简化，成本降低。
– 非密封型
• 采用两根D相同、单头、定螺距、矩形或梯形齿形的螺杆 • 不能形成完全封闭的啮合线，属于非密封型螺杆泵。 • 为减少漏泄，需增加导程数，又要限制螺杆的长度，故不得 不减小螺旋的升角，从而导致螺杆自锁。 • 因此，传递扭矩需靠齿轮，主动和从动螺杆彼此不直接接触。
3. 螺杆泵不能反转。否则吸排方向改变，主从动螺 杆轴向力无法平衡。
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4. 注意起动及停车时的开关阀顺序(起动前吸排阀全开； 停用时断电后先关排出阀，完全停转后关吸入阀，防 止泵内存液吸空)。为轻载起动，在起动前将安全调压 阀调松，达到额定转速后调至要求压力。 5. 螺杆较长，刚性较差，容易变形。安装时注意间隙 均匀，大流量泵重心线尽可能通过船体肋骨；吸排管 路应固定并与泵吸排口对中；螺杆起吊时防止受力弯 曲；备用螺杆应悬吊保存。使用中应防止过热。 6. 防止油温太低、粘度过高、滤器脏堵等产生噪声 7.机械轴封是精密部件，拆装要防止损伤密封元件