Алуминиева зъбна помпа

Зъбна помпае вид наобемна-помпав който течността се транспортира чрез механичното действие на блокиращи зъбни колела. Докато зъбните колела се въртят, те улавят фиксиран обем течност между зъбите на зъбното колело и корпуса на помпата, пренасяйки го от страната на входа към страната на изхода, където течността се изхвърля под налягане.

Зъбните помпи се използват широко в хидравлични системи, вериги за смазване, доставка на гориво и различни индустриални приложения за пренос на течности, благодарение на тяхната простота, надеждност и способност да се справят с широк диапазон от вискозитети на течности.

Видове зъбни помпи

Външни зъбни помпи (шипа/спирална/рибена кост).

В анвъншна зъбна помпа, две зацепващи зъбни колела (обикновено с еднакъв размер) са поставени едно до друго в корпус. Една предавка (задвижваща предавка) се задвижва директно от двигател или вал; другият (безделник) се управлява от първия. Докато зъбните колела се въртят, течността се изтегля в пролуките между зъбите на зъбното колело от страната на входа, пренася се около външната периферия на корпуса и след това се изхвърля от страната на изпускане, където зъбите на зъбното колело отново се зацепват.

Основните варианти на външни зъбни помпи включват:

• Цилиндрично зъбно колело: прав{0}}дизайн на зъбите; най-прости и често срещани.
• Спирална предавка: ъглови зъби намаляват пулсацията и шума и подобряват гладкостта.
• Рибена кост / двойно спирално зъбно колело: два огледални спирални комплекта, елиминиращи аксиалния натиск, допълнително изглаждащи потока.

Предимствана външни зъбни помпи:

• Прецизна обемна доставка: изместването на оборот е относително фиксирано, което прави контрола и измерването по-лесни.
• Добър за среден / умерен вискозитет и умерено налягане.
• По-опростен механичен дизайн, по-лесно производство и поддръжка.

Ограничения:

• По-податливи на вътрешни течове/обратен поток при течности с по-нисък вискозитет, поради необходимите по-тесни хлабини.
• Повишено износване, особено при абразивни течности, поради по-тесните хлабини между зъбните колела и корпуса.
• Шумът и вибрациите могат да бъдат по-високи, особено при шпорни конструкции.

Вътрешни зъбни помпи (Gerotor / Crescent Internal)

Анвътрешна зъбна помпаобикновено съдържа едно зъбно колело в друго. Външното зъбно колело (често наричано празно колело) обхваща вътрешното зъбно колело на ротора. Между тях стационарполумесецили разделител може да разделя входящата и изходящата страна, насочвайки потока.

Принцип на работа накратко:

• Течността се изтегля в разширяващата се камера между ротора и накрайника от страната на засмукване.
• Течността се пренася в джобове между зъбите на зъбното колело и областта на уплътнението на полумесец.
• Тъй като зъбните колела се въртят към изпускателната страна, обемът се свива и течността се изтласква навън.
• Полумесецът помага за поддържане на разделянето и намаляване на рециркулацията/изтичането.

Предимства на вътрешните зъбни помпи:

• По-добро управление натечности с висок вискозитет, благодарение на повече прощаващи клиренси.
• По-тих, по-плавен поток (по-ниска пулсация) в много случаи.
• Добра-способност за самозасмукване и често възможност за движение на заден ход (в зависимост от конструкцията на предавката).

Недостатъци/компромиси-:

• По-сложна геометрия и по-строги толеранси на обработка.
• Често по-обемисти или по-скъпи в сравнение с външния дизайн.
• По-малко подходящи за много високо налягане в сравнение със здравите външни конструкции (в зависимост от материалите).

Принцип на работа и работа

Основен принцип - Положително изместване чрез зъбни колела

Зъбната помпа е aобемна помпа: при всяко завъртане той улавя фиксиран обем течност и го изтласква от страната на входа към страната на изхода. Дебитът е (в идеалния случай) пропорционален на скоростта на въртене на помпата (RPM).

В общи линии:

• Като зъбните колелараздалечете се(от страната на входа), обемът между зъбите на зъбното колело и корпусаразширява се, създавайки частичен вакуум (или област с ниско налягане).
• Течността се изтегля в тези разширяващи се кухини.
• Зъбните колела пренасят течността около периферията на корпуса на помпата (между страната на зъбното колело и корпуса).
• От страната на изпускане, като зъбите на зъбното колеломрежа отново, наличният обем се намалява, изтласквайки течността през изпускателния порт.
• Плътните хлабини около върховете на зъбните колела, страничните плочи и корпуса потискат обратния-теч (изтичане на течност обратно от изхода към входа).

Тъй като изместеният обем на оборот на зъбно колело е фиксиран (приемайки, че няма изтичане), потокът е относително стабилен и предвидим, при условие че геометрията и хлабините остават стабилни.

Работа на външна срещу вътрешна зъбна помпа

Въпреки че основният принцип е подобен, външните и вътрешните зъбни помпи се различават по геометрия и стратегии за уплътняване.

Работа на външна зъбна помпа

Две еднакви зъбни колела (задвижващо и направляващо зъбно колело) се зацепват едно до друго, всяко монтирано на свой собствен вал.

От страната на входа, когато зацепващите зъбни колела се разделят, обемът се увеличава и течността навлиза в кухините между зъбите на зъбното колело и корпуса.

Течността се пренася около външната периферия на зъбните колела, а не между самите зъбни колела.

Когато зъбите на зъбното колело започнат да се зацепват от страната на изпускане, уловената течност се компресира и се изтласква в отвора за изпускане.

Тъй като течността не може да премине между зацепващите зъби на зъбното колело, мрежестата линия действа като уплътнение, разделящо входа от изхода.

Външните зъбни помпи са често срещани поради тяхната простота и добра производителност на измерване (потокът има тенденция да следва RPM линейно).

Работа на вътрешната зъбна помпа

При вътрешна (полумесец или "предавка в предавка") помпа едното зъбно колело е вътрешно (зъбите са насочени навътре), а другото е външно; често аполумесец преградасе използва за разделяне на входната и изходната страна.

Роторът (външното зъбно колело) се задвижва; вътрешният празен ход се върти вътре в него, обикновено извън-центъра.

Течността се изтегля в разширяващите се кухини между ротора и празния ход от страната на засмукване.

Полумесечната преграда спомага за поддържането на уплътнението, предотвратявайки обратния поток и контролирайки вътрешната рециркулация.

Тъй като зъбните колела се въртят към изпускателната страна, кухините се свиват и течността се измества в изпускателния отвор.

Помпите с вътрешно зъбно колело са склонни да се справят по-лесно с по-високи вискозитети и имат по-плавен поток в много случаи, поради по-плавните преходи на уплътняване.

Предимства и ограничения на алуминиевите зъбни помпи

В този раздел се фокусираме върху специфичнотоплюсове и минусина използванеалуминий (алуминий)като корпус или структурен материал в зъбни помпи. Прилагат се и много общи предимства/ограничения на зъбните помпи, но тук наблягаме на тези, които са особено подходящи за конструкции, базирани на-алуминий.

Предимства на алуминиевите зъбни помпи

Намаляване на теглото / Лека конструкция
Алуминият е значително по-лек от чугуна или стоманата. За мобилни или чувствителни-тегло системи (напр. селскостопански машини, малки хидравлични агрегати, леко промишлено оборудване), използването на алуминий в корпуса на помпата помага за намаляване на общото тегло на системата и може да опрости монтажните или поддържащите конструкции.
Според блог от Poocca, „олекотеният дизайн“ е едно от ключовите предимства на алуминиевите зъбни помпи.

Подобрено разсейване на топлината / топлопроводимост
Алуминият има относително висока топлопроводимост в сравнение с железните материали. Това помага на помпата да разсейва вътрешно генерираната топлина (от триене, вискозно срязване, загуби от течове) по-ефективно. По-доброто управление на топлината помага за стабилизиране на хлабините, защита на уплътненията и намаляване на температурните градиенти. Много автори цитират това като значително предимство при по-продължителна или продължителна работа.

Устойчивост на корозия/окисление
Съвременните алуминиеви сплави често образуват стабилен оксиден слой, който помага да се устои на корозия в много среди. В системи, където има влажност или леки корозивни условия, алуминиевото тяло може да бъде по-устойчиво на ръжда в сравнение с чистия чугун. Някои промоционални източници подчертават това като предимство.

Цена / технологичност (в определени диапазони)
Алуминият е относително лесен за обработка, отливане и обработка, особено за сложни форми. При средни до малки обемни помпи, намаленото време за обработка и натоварване на инструментите могат да доведат до по-добри разходи в сравнение с тежкия чугун. Също така, за конструкции, при които не се изисква екстремен натиск, алуминият може да бъде разходно{2}}ефективен компромис. Някои ръководства предполагат, че алуминиевите конструкции помагат за намаляване на производствените разходи за умерени приложения.

Гъвкавост на дизайна/Геометрична сложност
Тъй като алуминият е по-щадящ за машинна обработка и може да бъде отлят в по-сложни геометрии с относителна лекота, дизайнерът има повече свобода за оптимизиране на охлаждащите перки, вътрешните проходи, подсилващите ребра, джобовете за спестяване на тегло и т.н. Тази гъвкавост може да помогне за подобряване на ефективността или намаляване на масата.

Ограничения/предизвикателства на алуминиевите зъбни помпи

Разбира се, алуминият не е идеалният материал за всички условия. По-долу са основните недостатъци или ограничения, които трябва да имате предвид, когато използвате алуминий в конструкцията на зъбната помпа.

По-ниска якост/твърдост спрямо желязо/стомана
Алуминиевите сплави обикновено имат по-ниска якост на опън, модул на еластичност и граница на провлачване в сравнение със стоманата или чугуна. При високо вътрешно налягане или големи механични натоварвания алуминиевият корпус е по-податлив на деформация, деформация или умора. Това налага практически ограничения на максималното безопасно работно налягане или изисква по-здрава дебелина на стената и конструктивна армировка.

Загриженост за износване и ерозия
Тъй като алуминият е по-мек от желязото или стоманата, неговата устойчивост на абразия, кавитационна ерозия или износване от частици е по-ниска. В системи, където течността съдържа фини частици или абразиви, алуминиевият корпус (или вътрешните повърхности) може да се разпадне по-бързо, увеличавайки хлабините и течовете с течение на времето.

Термично разширение и управление на хлабините
Докато алуминият помага за разсейването на топлината, той също има по-висок коефициент на топлинно разширение. Докато помпата се загрява, промените в размерите могат да изместят вътрешните хлабини, което потенциално увеличава изтичането или променя геометрията на контакта. Дизайнерите трябва внимателно да отчитат термичното разширение, за да поддържат оптимална производителност в температурните диапазони.

Повърхностна твърдост и умора
Алуминиевите сплави обикновено имат по-ниски граници на умора от високо{0}}качествените стомани. При циклично натоварване повтарящите се колебания на налягането могат да доведат до пукнатини от умора или отслабване на материала при дълги работни цикли, особено в зони с високо -напрежение (около портове, фланци, монтажни издатини).

Предизвикателства при запечатване и течове
Тъй като алуминият е по-склонен към лека деформация, поддържането на изключително тесни хлабини и здраво уплътнение (особено при интерфейсите между алуминий и по-твърди компоненти) е по-трудно. Уплътняващите повърхности може да пострадат повече при продължителна-използване, което води до течове или проблеми с поддръжката.

Ограничена способност за високо налягане
Поради горните ограничения за здравина и износване, алуминиевите зъбни помпи често не са първият избор за системи с изключително високо-налягане. В такива случаи по-често се използват чугунени, стоманени или дуплексни / композитни корпуси. Много източници за зъбните помпи отбелязват, че зъбните помпи като цяло са по-подходящи за умерено налягане; когато се комбинира с алуминиево тяло, тези граници на налягането обикновено са по-ниски.

Шум, вибрации и механична стабилност
Тъй като алуминият е по-малко твърд, той може да предава повече вибрации или да допринесе за резонанс по време на работа. Управлението на шума и вибрациите става по-критично при алуминиеви-помпи в сравнение с по-твърдите корпуси.

Сравнително обобщение и компромиси-

Приложения и случаи на използване

Алуминиевите зъбни помпи (или зъбни помпи с алуминиеви тела/централни секции) намират приложение в голямо разнообразие от индустрии и флуидни системи. Тяхната сравнително лека конструкция и добри термични свойства ги правят особено привлекателни в приложения, където теглото, охлаждането или устойчивостта на корозия имат значение, при условие че работните налягания и условия са в допустимите граници. По-долу са ключови области на приложение и илюстративни случаи на употреба.

Индустриални и хидравлични енергийни системи

Мобилна/селскостопанска техника
Алуминиевите зъбни помпи обикновено се използват в хидравлични системи на трактори, комбайни, товарачи, багери и друго мобилно оборудване. По-малкото им тегло помага за намаляване на общата маса на машината. Bondioli & Pavesi, например, предлага зъбни помпи с алуминиеви тела, използвани за управление, повдигане и задвижване на цилиндри в селскостопански и строителни машини.

Строителна / земекопна техника
При багери, кранове, компактори и мобилни асансьори зъбните помпи задвижват хидравлично движение на рамена, кофи, стабилизатори и др. Сравнително компактният и здрав характер на зъбните помпи ги прави подходящи тук.

Индустриална хидравлика / фабрична автоматизация
Алуминиевите зъбни помпи могат да се използват в хидравлични агрегати (HPU), които захранват преси, приспособления, скоби, задвижващи механизми и т.н. За системи, които не изискват екстремни налягания, алуминиевите версии могат да намалят теглото и термичните предизвикателства.

Системи за пренос на течности, смазване и циркулация

Смазване / циркулация на маслото
Зъбните помпи се използват широко за циркулация на смазочни масла в машини, турбини, скоростни кутии и др. Предсказуемият поток и налягане ги правят идеални за циркулация и дозиране на масла. Тъй като много системи за смазване са затворени и температурите са умерени, алуминиевите корпуси често са приемливи.

Скоростни кутии, трансмисии, помпа за гориво / масло
В някои леки превозни средства или оборудване (напр. малки двигатели, помпи), алуминиеви зъбни помпи могат да се използват за изпомпване на масло или гориво в рамките на системата, особено когато се желае компактност или икономия на тегло.

Химически, корозивни или леко агресивни среди

Въпреки че са по-предизвикателни (химия, съвместимост на материалите, корозия), алуминиевите зъбни помпи могат да се използват запо-малко агресивни химически течности, или в корозивни среди, където алуминиевата сплав и покритията могат да устоят на атака. Някои задачи за измерване на химикали, дозиране на добавки или пренос на течности използват варианти на алуминиева зъбна помпа-за по-ниски налягания, контролирани условия.

Поддръжка, проблеми с производителността и отстраняване на неизправности

Най-добри практики за рутинна поддръжка

Преднамереният график за поддръжка е основата за поддържане на надеждната работа на зъбната помпа. Ето основните препоръки:

Визуални проверки
Проверете за външни течове, пукнатини, разхлабени болтове, вибрации, необичаен шум или разместване.

Проверете състоянието и чистотата на течността
Уверете се, че хидравличната/помпената течност не съдържа замърсявания (частици, вода, въздух). Използвайте подходящи филтри/цедки. Замърсителите са сред водещите причини за повреда на помпата.

Следете нивото на течността, температурата и вискозитета
Поддържайте правилното ниво на течността (за да избегнете липса на засмукване). Следете температурата, за да избегнете прегряване или драстично термично разширение.

Периодично проверявайте лагерите, уплътненията и хлабините
Лагерите се износват с времето; уплътненията се разграждат. Измерете вътрешните хлабини или страничните хлабини, за да откриете износването.

Смазване и центровка на предавките
Уверете се, че вътрешните повърхности на зъбните колела са правилно смазани от течността. При повторно сглобяване внимателно подравнете зъбните колела, спазвайте допустимите отклонения на хлабината и страничната хлабина.

Затягане / момент на затягане на корпуса / болтовете на капака
Болтовете могат да се разхлабят с течение на времето при вибрации. Проверете въртящия момент и равномерността, за да поддържате уплътняващото налягане.

Водене на записи / базови данни
Поддържайте дневници на дебит, налягане, температура, вибрации, шум, дати на проверка. Това помага да се открият тенденциите.

Периодично разглобяване и проверка
В зависимост от работните часове, отворете помпата, проверете зъбни колела, странични плочи, валове, крайни плочи и сменете износените части преди повреда.

Методология за отстраняване на проблеми

Когато диагностицирате проблем със зъбна помпа (особено алуминиева зъбна помпа), следвайте структуриран подход:

Проверете основната операция и предпоставки
Уверете се, че двигателят работи, валът се върти, правилна посока, правилен съединител, няма механично блокиране.

Проверете външната верига и смукателните/нагнетателните линии
Потърсете течове, запушвания, прегъвания, ограничения, навлизане на въздух в смукателната линия, проверете дали диаметрите на линията са подходящи.

Наблюдавайте симптомите и измервайте променливите
Измерете налягане, поток, температура, шум, вибрации, сравнете с базовата линия.

Изолирайте помпата
Блокирайте секциите надолу и нагоре по веригата, отстранете предпазните клапани или байпасните елементи, тествайте помпата в изолация, за да видите дали може да произвежда налягане.

Разглобете и проверете вътрешните части
Проверете износването на предавките, страничните плочи, хлабините, лагерите на валовете, уплътненията, повърхностите на корпуса.

Коригирайте и сглобете внимателно
Сменете износените части, възстановете правилните хлабини, затегнете правилно болтовете, подравнете зъбните колела.

Изпълнете тест при ниска скорост/безопасни условия
Наблюдавайте постепенно за аномалии, преди да се върнете към пълно обслужване.

Заключение и препоръки

В обобщение, алуминиевите зъбни помпи предлагат завладяваща комбинация отолекотен дизайн, добро разсейване на топлината, ицена/лекота на производствоза много приложения за захранване с течности. Въпреки това, техните предимства трябва да бъдат балансирани внимателно спрямо предизвикателства като по-ниска якост, износване, термично разширение и трудности при уплътняването.

Когато се прилагат разумно-т.е. в системи с умерено-налягане, с чисти течности, добри толерантности и редовна поддръжка-алуминиевите зъбни помпи могат да работят надеждно и ефективно години наред.

Ето някои приложими препоръки:

Съобразете приложението с материалните възможности
Използвайте алуминиеви зъбни помпи там, където силните им страни са най-полезни (чувствителност към теглото, умерен натиск, термични предизвикателства) и избягвайте прекомерното им използване в среда с ултра-високо налягане или силно абразивни среди без армировка.

Дизайн с марж и армировка
Отчитане на топлинното разширение, умората и възможната деформация; облегнете се на покрития, по-твърди вложки или хибридни материали, за да защитите износващите се повърхности.

Поддържайте стриктно
Извършвайте редовни проверки на уплътненията, лагерите, хлабините и чистотата на течността. Ранното улавяне на износването може да предотврати каскадни повреди.

Прегръщайте иновациите избирателно
Където е подходящо, помислете за модерни повърхностни обработки, сензори или хибридни корпуси, за да увеличите издръжливостта и интелигентността на помпата.

Относно Poocca Hydraulic

Poocca Hydraulic (Shenzhen) Co., Ltd.е китайска компания, специализирана в изследването, разработването, производството и продажбите на хидравлични компоненти, включително зъбни помпи, бутални помпи, лопаткови помпи, двигатели, клапани и аксесоари.

Основни акценти:

• Съоръжението на компанията обхваща около8,000 m², с производствена площ от ~6 000 m², с персонал от ~100 души, включително инженери.
• Притежава сертификат за система за качествоISO9001/ GB/T19001-2016.
• Poocca твърди, че носишироко портфолио of hydraulic products (>1000 модела) и предлага персонализиране за спецификации, пренасяне, материали и др.
• Подчертават-тестване преди изпращане, отчитайки много високи нива на пропускане (напр. 99,9 % или подобни), за да се гарантира надеждността на доставените помпи.
• Един илюстративен продукт е техниятСерия зъбни помпи с алуминиево-корпус от група 30: използва алуминиево тяло с чугунен фланец/капак, покрива работен обем от ~20 до 60 cc/rev и е с мощност до ~280 бара.