【文章內(nèi)容簡介】 壓很低，在通常吸入壓力下不會汽化。但礦物油在常溫和大氣壓下溶有 6%～ 12%的空氣，壓力低于某數(shù)值時溶于油中的氣體會大量逸出，該壓力稱為空氣分離壓，它隨液體種類和空氣的溶解量而異，溫度高則空氣分離壓也高。當吸入壓力低至泵內(nèi)最低壓力低于空氣分離壓時，油在低壓區(qū)會析出許多氣泡，使流量降低；當氣泡隨油來到高壓區(qū)時，空氣重新溶入油中，形成局部真 空，四周的高壓油液就會以高速流過來填補，產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲，產(chǎn)生 “氣穴現(xiàn)象 ”。 吸入空氣不但會使流量減少，而且是產(chǎn)生噪聲的主要原因，故除保持吸入油面有足夠高度外，還要防止吸入管漏泄。如果泵工作時噪聲很大，可在吸入管各接口處逐個澆油檢查，如果噪聲下降，則說明該處漏氣。 （ 5）所送油應保持合適的溫度和黏度。油溫太高或黏度太低則漏泄增加，還容易 “產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象 ”；黏度過高同樣也會使吸入困難，容積效率降低。 （ 6）應保持適當?shù)拿芊忾g隙。端面間隙對齒輪泵的自吸能力和容積效率影響最大， 齒輪泵漏泄量與其立方成正比。 （ 7）低壓齒輪泵對污染敏感度不高，而液壓泵要求較高。 對齒輪泵常見故障的分析如下： 1．啟動后不能排油或流量不足 不能形成足夠大吸入真空度的原因有： （ 1）密封間隙過大，內(nèi)漏嚴重； （ 2）新泵及拆修過的泵齒輪表面未澆油，難以自吸； （ 3）泵轉(zhuǎn)速過低（一般當 n＜ 200～ 300 r/min時， η v太低，不能正常工作）、反轉(zhuǎn)或卡阻； （ 4）吸入管漏氣或吸口露出液面。 有較大吸入真空度而不能正常吸入的原因有： （ 1）吸高太大（液壓泵一般≯ 500mm）； （ 2）油溫太低，黏度太大； （ 3）吸入管路阻塞，如吸入濾器臟堵或公稱流量太小、吸入閥未開等。 （ 4）油溫過高或吸入油中的氣泡太多，產(chǎn)生 “氣穴現(xiàn)象 ”。 屬于排出方面的問題有： （ 1）排出管漏泄或旁通，安全閥或彈簧太松； （ 2）排出閥未開或排出管濾器堵塞，安全閥頂開。 2．工作噪聲太大 原因可分為兩類： （ 1）液體噪聲，是由于漏入空氣或產(chǎn)生 “氣穴現(xiàn)象 ”而引起，后者可見前條； （ 2）機械噪聲，可能是與原動機對中不良、滾動軸承損壞或松動、安全閥跳動、齒輪磨損嚴重而嚙合不良、齒輪在軸上的鍵松動、泵軸彎曲或因加工、安裝不良引起泵內(nèi)機械摩擦等。 3．泵磨損太快 主要原因有： （ 1）油液含磨料性雜質(zhì)； （ 2）長期空轉(zhuǎn)； （ 3）排出壓力過高，泵軸變形嚴重； （ 4）裝配失誤引起中心線不正。 機械軸封是旋轉(zhuǎn)軸廣泛使用的一種密封方式，圖 32示出其典型結構。它的動密封面由靜環(huán) 2和動環(huán) 3構成，它們的材料通常分別由硬質(zhì)材料（金屬、硬質(zhì)合金或陶瓷材 料等）和軟質(zhì)材料（浸漬過金屬或樹脂的石墨、有充填物的塑料等）做成。靜環(huán)與端蓋間的密封靠靜環(huán)密封圈 1來實現(xiàn)。動環(huán)則靠彈簧 6通過彈簧座 動環(huán)密封圈4壓緊在靜環(huán)上，靠密封圈的摩擦力隨軸一起旋轉(zhuǎn)。動環(huán)和靜環(huán)的密封圈是機械軸封的輔助密封元件。 圖 32 機械軸封 1靜環(huán)密封圈； 2靜環(huán)； 3動環(huán)； 4動環(huán)密封圈； 7彈簧座； 6彈簧 機械軸封將動密封面做成了能自動補償?shù)膭迎h(huán)與靜環(huán)間的端面密封。其主要優(yōu)點是： （ 1）密封性能好。 （ 2）使用壽命長。安裝和使用條件恰當時，使用期應不短 于一年。 （ 3）摩擦功耗少，僅為軟填料密封的 1/5～ 1/3。 （ 4）軸或軸套基本不被磨損。 （ 5）適用范圍廣。 選用不同的結構設計和密封材料，可分別適用于高溫、高壓及有毒或有腐蝕性等各類流體。但機械軸封使用條件要求較嚴，而且靜環(huán)與動環(huán)間必須實現(xiàn)液膜潤滑，如泵送的液體有懸浮固體顆粒，則須采用特殊設計。此外，機械軸封價格較貴。 密封型雙螺桿泵螺旋的常用齒形由漸開線和擺線組合而成。若螺桿的螺旋表面用滲氮處理，軸頸表面鍍鉻，則即使輸送含固體微粒的液體也能可靠工作。 圖 33所示為臥式非密封型雙螺桿泵。它采用的主、從動螺桿 10是兩根直徑相同、單頭螺旋、齒形為矩形或梯形的螺桿，有兩段長度相等、旋向相反的螺紋，工作時液體從螺桿兩端吸入，從中部的排口排出，可使軸向液壓力基本平衡，而徑向液壓力由軸承承受。停用時泵內(nèi)能存液，以便再啟動時保持良好的自吸能力。這種螺桿不能形成連續(xù)的嚙合線將吸、排端完全隔開，為減少漏泄需增加螺旋的導程數(shù)以增加漏泄路徑長度，為使螺桿不致太長只好減小螺旋升角，從而導致螺桿自鎖；故這種泵螺桿間傳遞扭矩需依靠一對同步齒輪，其主、從動螺桿彼此不接觸，相 互之間及與泵體之間的間隙靠同步齒輪和軸承來保證，長期工作螺桿也磨損甚少。這種泵的同步齒輪 13和滾動軸承 12裝在泵體 8外面，設有單獨的潤滑系統(tǒng)，屬外軸承式。它既能輸送潤滑性液體，也能輸送非潤滑性和含固體雜質(zhì)的液體；即使干轉(zhuǎn)也無磨壞螺桿的危險。螺桿兩端共設有四個填料函 6，其軟填料 5之間設有截面為 H形的液封環(huán)，吸入壓力低于大氣壓時可將排出液體引入填料函，潤滑和冷卻填料。只輸送潤滑性液體的雙螺桿泵可將同步齒輪和滾動軸承裝在泵體內(nèi)部，僅須設一處軸封，稱為內(nèi)軸承式。 圖 33 雙螺桿泵 1壓蓋； 12滾 動軸承； 11填料函； 4填料壓蓋； 5填料； 6填料函本體；7襯套； 8泵體； 10主、從動螺桿； 13同步齒輪； 14齒輪箱； 15安全閥 雙螺桿泵的過流面積與螺桿根圓與頂圓半徑比 r/R、導程和齒形有關。在保持泵缸直徑不變的情況下?lián)Q用導程或半徑比 r/R不同的螺桿，可獲得不同的流量。半徑比（螺紋深度）減小雖可增加流量，但會使螺旋面之間的間隙增大，使容積效率 η V降低，僅適合排送排出壓力較低或黏度較高的液體。 螺桿泵 圖 34示出單螺桿泵的結構圖。其螺桿 1用金屬制成，屬單頭螺 紋。泵缸 2由丁腈橡膠制成，內(nèi)表面呈雙頭螺紋。螺桿和泵缸的嚙合也能將吸、排口完全隔斷，屬于密封型螺桿泵。當泵運轉(zhuǎn)時，螺桿與泵缸之間與右端吸口相通的工作容積不斷增大而吸入液體，然后形成與吸口隔離的封閉容腔，繼而左移與排口相通，該空間容積又不斷減小而排出液體。單螺桿泵導程數(shù)較少，密封性稍差。 圖 34 單螺桿泵的結構圖 1螺桿； 2泵缸； 3萬向軸； 4傳動軸； 5軸承； 6填料函； 7小活塞； 8彈簧；9撓性保護套； 10銷軸； 11銷軸套； 12注油口 單螺桿泵運轉(zhuǎn)時泵缸和傳動軸 4的軸線位置 不變，而螺桿軸線相對于泵缸軸線則按與螺桿相反轉(zhuǎn)向做圓周運動，故主動軸與螺桿間需設萬向軸 3。為保護萬向軸連接部分不受工作液體侵蝕，通常設有起隔離作用的撓性保護套 9，如圖 34（ b）所示。萬向聯(lián)軸節(jié)的銷軸 10與軸套 11間的潤滑，靠從注油口 12向聯(lián)軸節(jié)內(nèi)注入潤滑脂來保證。注油時小活塞 7克服彈簧 8的張力移動，讓出空間存油；以后靠彈簧推活塞擠出潤滑脂補充其損耗。 螺桿泵的受力分析如下： 1．軸向力 三螺桿泵在尚未開始排液的空轉(zhuǎn)期間，主動螺桿通過棱邊的嚙合線向從動螺桿傳遞轉(zhuǎn)矩以克服其摩擦 扭矩，這時傳給從動螺桿的力會產(chǎn)生指向排出端的軸向力。而在開始排送液體后，會因螺桿兩端液壓力不同而產(chǎn)生指向吸入端的軸向推力，主動螺桿所受軸向液壓力比從動螺桿大。 為了平衡螺桿的軸向力，常用的措施有： （ 1）工作壓力小于 MPa的泵，在軸向推力較大的凸螺桿上設止推軸承，而凹螺桿則靠螺桿端面承受軸向力。 （ 2）每根螺桿都由兩段長度相等、旋向相反的螺旋組成，泵從兩端吸入，中間排出。這樣不僅可平衡軸向力，同時還可降低吸入流速，改善吸入性能，適用于大流量泵。 （ 3）采用液力平衡裝置 。如圖 31所示，凸螺桿在排出端帶有平衡活塞 2，其背后設泄油管 19將漏油泄回吸入腔，保持低背壓。于是平衡活塞受向上的作用力，可將螺桿所受的大部分軸向力平衡。此外，在凸螺桿中央還鉆有油孔，將排出端的壓力油引到各螺桿下端的平衡軸套 10之中，產(chǎn)生向上的平衡力。此外，泵還裝有推力墊圈 8和推力墊塊 12，以彌補液力平衡系統(tǒng)可能出現(xiàn)的平衡力不足。 圖 31 立式三螺桿泵 8推力墊圈； 2平衡活塞； 5從動螺桿； 4主動螺桿； 6泵體； 7缸套； 10平衡軸套； 11蓋板； 12推力墊塊； 13端蓋套筒； 1 17彈簧； 15調(diào)節(jié)螺桿；16調(diào)壓閥閥體； 18調(diào)節(jié)手輪； 19泄油管 2．徑向力 圖 35為螺桿的橫截面圖。圖中畫點的容腔內(nèi)液體壓力高于無點的容腔。由圖可見，作用于凸螺桿的徑向液壓力完全平衡；空轉(zhuǎn)時兩根凹螺桿對凸螺桿的作用力也對稱。因此立式螺桿泵凸螺桿無論在空轉(zhuǎn)或是排油時，徑向力都完全平衡，工作時不會彎曲，對軸承也不產(chǎn)生徑向力。 圖 35 三螺桿泵的徑向液壓力 凹螺桿只有一邊嚙合，由圖 35可見，同一截面處兩邊凹槽中的液壓力不同，因此，凹螺桿排液時會產(chǎn)生徑 向力。兩根凹螺桿所受徑向力大小相同、方向相反，由襯套工作面承受，比壓不大，對凹螺桿的磨損和變形影響甚微。 3．轉(zhuǎn)矩 螺桿泵空轉(zhuǎn)期間，主動螺桿向從動螺桿直接傳遞轉(zhuǎn)矩，本身也會受反作用力產(chǎn)生阻礙其轉(zhuǎn)動的阻轉(zhuǎn)矩。在排液時，主動螺桿螺旋面所受的液壓力除產(chǎn)生指向吸入端的軸向力外，還將產(chǎn)生切向分力，形成阻轉(zhuǎn)矩。 螺桿泵開始排液后，從動螺桿凹槽中承受液壓力的上螺旋面面積比下螺旋面略大，油液除產(chǎn)生指向吸入端的軸向力外，還能產(chǎn)生一個正好可克服凹螺桿摩擦扭矩的轉(zhuǎn)矩。這樣，泵工作時凹螺桿不靠凸螺桿直接傳遞 轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，而是通過壓力油驅(qū)動，嚙合線的磨損極其輕微。 螺桿泵屬回轉(zhuǎn)式容積泵，具有容積式泵的共同性能特點。它有自吸能力；其理論流量取決于運動部件的尺寸和轉(zhuǎn)速，不能用節(jié)流法關小排出閥調(diào)節(jié)流量；所能產(chǎn)生的排出壓力與運動部件的尺寸和轉(zhuǎn)速無直接關系，主要受密封性能、結構強度和原動機功率的限制，應設安全閥。同時它又具有回轉(zhuǎn)泵無須泵閥、轉(zhuǎn)速高和結構緊湊的優(yōu)點。 此外，螺桿泵還有以下優(yōu)點： （ 1）不困油，流量均勻，工作平穩(wěn)，噪聲和振動很輕。 （ 2）吸入性能好。因為從軸向吸入液體不受 離心力妨礙，故允許吸上真空度高。 （ 3）流量范圍大。 （ 4）三螺桿泵軸承不受徑向液壓力，而且密封性好， η v高，故額定排壓可高達 20 MPa。單螺桿泵和非密封型雙螺桿泵軸承受徑向液壓力作用，額定排壓不宜太高。 （ 5）對所送液體攪動少，水力損失很低，故適用的黏度范圍寬。除三螺桿泵適合輸送潤滑性好的清潔油類外，單螺桿泵、雙螺桿泵可輸送非潤滑性或含固體雜質(zhì)的液體。 （ 6）零部件少，重量和體積相對較小，磨損輕，維修工作很少，使用壽命長。螺桿泵的缺點是螺桿軸向尺寸較長，剛性較差；加工工藝 要求較高，價格比一般其他回轉(zhuǎn)泵貴。 三螺桿泵在船上常用作主機的滑油泵、燃油泵，以及貨油泵、液壓泵。因其管理簡單可靠，近年來使用范圍有所擴大，有的用它取代齒輪泵作駁油泵。單螺桿泵多用作油水分離器的污水泵、廢物焚燒爐的輸送泵、糞便輸送泵、渣油泵、污油泵，也可作海水泵和甲板沖洗泵等。雙螺桿泵除用作各種油泵外，也可用作壓載泵、消防泵、衛(wèi)生水泵和鍋爐給水泵等。 螺桿泵使用管理中主要注意事項如下： （ 1）螺桿泵雖有自吸能力，但除非密封性雙螺桿泵以外，也和齒輪泵一樣應防止干轉(zhuǎn)，以免螺桿和 缸套的工作表面嚴重磨損；單螺桿泵如斷流干轉(zhuǎn)，則橡膠制成的泵缸很快會燒毀。 因此，初次使用或拆檢裝復后，應向泵殼內(nèi)灌入所排送的液體。工作中應嚴防吸空。停用斷電后，應等泵停轉(zhuǎn)再關吸入閥，以免泵內(nèi)液體被吸走。 （ 2）三螺桿泵應排送潔凈液體，較大的機械雜質(zhì)可能使泵缸襯套和螺桿外圓面拉傷。吸入管路必須裝濾器，使用中應及時清洗。 （ 3）螺桿泵一般都有固定的轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)會使吸、排方向改變，推力平衡裝置就會失去作用。 （ 4）螺桿泵啟動時一般應先將吸、排截止閥全開。在低溫環(huán)境中啟動螺桿泵應先將調(diào) 壓閥（見圖 31）松開旁通，待泵殼隨油溫一起升高至工作溫度后，再將調(diào)壓閥調(diào)至要求值；低溫環(huán)境下高壓排油因螺桿隨油溫升高膨脹速度比泵殼快，容易發(fā)生擦傷。但不許長時間全關排出閥，通過調(diào)壓閥回流運轉(zhuǎn)，也不應靠調(diào)壓閥大流量回流使泵適應小流量的需要，否則節(jié)流損失嚴重，會使所排液體溫度升高太多，甚至使泵高溫變形而損壞。 圖 31 立式三螺桿泵 8推力墊圈； 2平衡活塞； 5從動螺桿； 4主動螺桿； 6泵體； 7缸套； 10平衡軸套； 11蓋板； 12推力墊塊； 13端蓋套筒； 1 17彈簧； 15調(diào)節(jié)螺桿；16調(diào)壓閥閥體； 18調(diào)節(jié)手輪； 19泄油管