高粘度齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì)

石油和化工行業(yè)用泵市場(chǎng)分析表明，石油和化工行業(yè)對(duì)高粘度齒輪泵的需求將有較大幅度的增長(zhǎng)，特別是對(duì)新型大流量、長(zhǎng)距離稠油輸送泵的需求將激增。

根據(jù)目前高粘度泵的使用情況看，今后高粘度齒輪泵的主要應(yīng)向著以下幾個(gè)方向發(fā)展：

(1)提高高粘度齒輪泵性與使用壽命，展開對(duì)軸、軸承和泵齒輪材料性能及熱處理技術(shù)研究，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)等諸多方面建立完善的檢測(cè)與體系。根據(jù)材料的熱脹冷縮特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)保溫和冷卻系統(tǒng)，對(duì)輸送流體的溫度實(shí)現(xiàn)佳控制，同時(shí)加強(qiáng)泄漏與噪聲控制。

(2)研制圓弧齒廓泵齒輪的高粘度齒輪泵。工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的漸開線齒輪傳動(dòng)，雖然具有易于加工及傳動(dòng)可分性等優(yōu)點(diǎn)，但也存在載荷沿齒寬分布不均勻、嚙合損失較大，能差等缺點(diǎn)。為此，人們?cè)谔剿餍碌膰Ш显砑靶滦妄X輪傳動(dòng)等方面進(jìn)行了大量的研究，圓弧點(diǎn)嚙合齒輪傳動(dòng)就是其中成功的例子。相互嚙合的一對(duì)圓弧齒輪的端面齒廓或法面齒廓，其齒頂均為凸圓弧，齒根均為凹圓弧。兩輪嚙合時(shí)，每對(duì)齒均有兩個(gè)嚙合點(diǎn)，一個(gè)嚙合點(diǎn)在齒頂，另一個(gè)嚙合點(diǎn)在齒根，這兩個(gè)嚙合點(diǎn)在不同的端截面上。互相嚙合的一對(duì)圓弧齒輪具有相同的齒廓，可用一把刀具來加工。與漸開線齒形的高粘度齒輪泵相比，圓弧齒廓的齒輪泵具有齒數(shù)少(齒數(shù)可以少到6-8)、體積小、無根切干涉、齒輪磨損小、和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是佳齒形。由于圓弧齒形具有一點(diǎn)連續(xù)嚙合的特點(diǎn)，所以不會(huì)出現(xiàn)困油現(xiàn)象。這種齒輪泵的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)非常小，振動(dòng)與噪聲也很低，對(duì)介質(zhì)污染的敏感性比漸開線齒輪泵小的多，作為低壓泵輸送高粘度介質(zhì)非常合適。

(3)采用行星齒輪結(jié)構(gòu)平衡徑向力。運(yùn)用齒輪“輪系”的知識(shí)，結(jié)合齒輪泵的工作原理，可以采用：一個(gè)太陽輪(主動(dòng)輪)、2~6個(gè)行星輪(從動(dòng)齒輪)、一個(gè)內(nèi)齒輪(從動(dòng)齒輪)來構(gòu)思徑向力平衡式齒輪泵。太陽輪與每個(gè)行星輪構(gòu)成外嚙合齒輪泵，內(nèi)齒輪與每個(gè)行星輪則構(gòu)成內(nèi)嚙合齒輪泵，一臺(tái)多齒輪式齒輪泵的排量相當(dāng)于兩齒輪式外嚙合齒輪泵排量的4~12倍。這種新型齒輪泵的輸出流量脈動(dòng)較小，多路排量即可分流輸出，也可合流輸出，適于高粘度液體介質(zhì)的快、電、大量輸送。在泵的殼體或前后端蓋上開設(shè)相應(yīng)的幾個(gè)進(jìn)油口與排油口，分別與吸油管及排油管相連接。各吸、排油口相對(duì)于每個(gè)齒輪(太陽輪、行星輪及內(nèi)齒輪)對(duì)稱布置，行星輪相對(duì)于太陽輪及內(nèi)齒輪也均勻分布，使液壓力及嚙合力分別達(dá)到平衡，從而減少了泵軸、軸承的載荷，提高了齒輪泵的壽命。

(4)采用軸向排油來減小軸承所受的徑向力。受結(jié)構(gòu)的限制，齒輪泵只能采用徑向尺寸較小的滑動(dòng)軸承。齒輪泵工作過程中，出口壓力作用在齒頂面上，將齒輪向吸油口方向推，引起齒輪軸變形，并使軸承受到很大的徑向力。若在輪齒嚙合處的軸向兩側(cè)布置排油口，則齒頂面可不受出口壓力的作用，軸承上的載荷減小。而軸承載荷減小30%時(shí)，其壽命可延長(zhǎng)近3倍。

(5)研制多齒差內(nèi)嚙合擺線齒輪泵。通常擺線轉(zhuǎn)子泵的內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒數(shù)只差1齒。近年來，出現(xiàn)了一種新型擺線轉(zhuǎn)子泵—多齒差內(nèi)嚙合擺線齒輪泵，其內(nèi)轉(zhuǎn)子為擺線齒輪，外轉(zhuǎn)子為圓弧齒輪，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的齒數(shù)差為2或3。這種泵在結(jié)構(gòu)及性能上兼有漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵與一齒差擺線轉(zhuǎn)子泵的雙重優(yōu)點(diǎn)，在相同體積下的輸出流量比其它齒形的齒輪泵流量大得多，適用于石油化工等行業(yè)高粘度介質(zhì)的輸送。

(6)撓性軸承、磁性軸承的齒輪泵。一般的高粘度保溫泵都采用剛性支撐，齒輪在壓力油的作用下產(chǎn)生的撓性變形使得軸頸與軸承不能均勻接觸，導(dǎo)致軸承的局部壓力增加，載荷集中于軸承端，并在該處產(chǎn)生局部磨損、發(fā)熱，造成軸承或與軸頸咬死。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了盡可能減小軸的撓度外，可把軸套孔做成錐形孔(錐度大小根據(jù)齒輪軸的撓度并通過試驗(yàn)來確定)，這樣，當(dāng)泵在高壓下工作時(shí)，軸套孔支撐面可順應(yīng)齒輪軸的撓曲變形，使載荷均勻分布。

另外，撓性軸承的支座只有一部分與泵體相連接，通過正確的設(shè)計(jì)，可以在各種壓力下，撓性軸承能順應(yīng)齒輪軸的變形而變形，從而使軸頸與軸承始終均勻配合，不會(huì)發(fā)生一端局部接觸的現(xiàn)象。除了改變軸承的形狀、優(yōu)化其設(shè)計(jì)參數(shù)或采用減摩材料等手段，運(yùn)用磁學(xué)原理，用磁性材料來制造軸頸和軸瓦，是提高軸承使用壽命的創(chuàng)新思路。由于軸頸與軸瓦具有相同的磁性，同性相斥，兩者便互不接觸而呈懸浮狀態(tài)，在旋轉(zhuǎn)過程中摩擦阻力很小。因此，大力磁性軸承的高粘度齒輪泵，必將使齒輪泵獲得較高的商業(yè)價(jià)值。