作者:Rodney B. Erickson,伊顿公司高级培训专家
齿轮,活塞和叶片泵,一种类型的绝对意义上的任何其他类型都不好 - 它们与各个优点不同。
图1
目前在几乎所有移动和工业应用中发现的液压泵使用活塞,叶片或齿轮来产生产生流动的泵送动作。每个方法都具有各个特征,使其与其他特性区分开,并使其适用于特定的应用范围。
活塞泵
柱塞泵的活塞可以沿径向或轴向排列。径向柱塞泵往往专门用于需要非常高的功率的应用,而轴向柱塞泵可提供广泛的排量和压力能力,使其适合许多移动和工业任务。
轴向活塞泵由一组活塞组成,这些活塞安装在缸体内,由输入轴驱动的倾斜斜盘驱动。当斜盘旋转时,活塞在各自的缸体内往复运动,提供泵送作用。(图1)
轴向活塞泵可用输入轴和活塞同轴布置,或者用输入轴安装成与活塞孔的角度。由于技术原因,弯曲轴泵往往略微高效,但对于给定的容量,它们往往略大,并且它们的形状可以在某些应用中呈现包装困难。
活塞式泵的一个独特特点是,只需改变斜盘的角度即可改变泵的排量。零和最大值之间的任何位移都很容易实现,通过相对简单的执行器来改变斜板角度。
图2.
叶片泵
最常见的叶片型泵产生流动使用一组叶片,叶片是自由移动的径向内的一个缝转子,旋转在椭圆室。典型的结构是使用椭圆形凸轮环,转子在圆柱形壳体内旋转,并使用一对侧板形成泵腔。(图2)随着转子的旋转,相邻叶片之间空腔体积的变化产生了泵的作用。
除了非常专业的应用之外,可以改变叶片式泵的位移,但这是通常进行的。工业和移动应用中使用的叶片式泵的大部分泵具有固定的位移。
叶片泵可进行液压平衡,大大提高效率。有些设计将旋转组放置在墨盒中,这使得它们很容易修复。整个旋转组很容易拆卸和更换,只需拆卸后盖,取出旧的旋转盒,并更换一个新的。
众所周知,叶片式泵在运行中非常安静,产生的振动非常小。
图3.
齿轮油泵
最简单的齿轮式泵使用一对配合齿轮在椭圆形室中旋转以产生流动。当齿轮旋转时,由啮合和牙齿的啮合产生的腔室的变化尺寸提供泵送动作。(图3)
另一种设计使用外部旋转环,其中内齿轮齿旋转时与内部齿轮啮合。当内齿轮旋转时,齿啮合在入口和出口位置之间产生尺寸减小的腔室以产生流动。
这一原理的一个更复杂的变体是转子泵,它有一个非同心的内转子和外转子与不同数量的齿。当这对旋转时,转子之间空间体积的变化产生了泵的作用。用低摩擦的滚动元件替换旋转转子泵的啮合齿就产生了旋转转子泵。
所有齿轮泵的排量都是固定的。与类似排量的活塞和叶片型泵相比,这些泵相对便宜,但往往磨损更快,一般不经济地可维修。
甜点
活塞式泵有很好的使用寿命,只要污染和热量得到控制。它们还具有最高的额定压力和可变排量的显著优势。这使得它们成为需要考虑高效率和高功率密度的应用的最佳选择。活塞式泵具有压力传感和负载传感功能,这是一个重要的优势,特别是在移动应用中。
叶片式泵广泛用于恒定流量/恒压工业应用,因为它们是安静的,并且容易修复。它们还具有允许“软启动”的独特属性,因为叶片式泵通常不会以低于约600rpm的速度实现完全输出。这种特性可以显着降低驱动叶片式泵的电动机的起动电流要求,该泵延伸了电动机寿命。
齿轮泵在移动设备上的恒流/恒压应用中非常常见,因为它们的成本低和耐污垢。由于其优异的进口真空容限,也被广泛用作增压泵,对活塞泵和叶片泵的进口进行增压。
其他考虑因素
泵的尺寸实际上并不取决于所选择的技术。在所有情况下,最好从负载开始,然后通过系统计算每个点的损失。一旦计算出理论压力和流量特性,就可以确定所需的输入马力。20%的安全系数通常用于确定泵的输入马力需求,以考虑泵的效率损失。
可能遇到超越负荷的移动应用通常需要特殊的阀板,其比标准单元更快地改变活塞泵的行程。这种适当的阀门减少了泵中的内部力,使其更快地从冲程中响应负载条件。
您还应该知道,许多泵的选择往往没有列在制造商的目录文献。在为特定的应用选择或选型泵时,最好咨询泵制造商或您当地的代表。
今天的液压泵是精密的,精密的产品,将提高客户的价值的设备,他们的动力。了解每种常用泵技术的特点,并选择能够在应用中实现成本与性能的最佳平衡的泵单元,是实现价值最大化的最佳方法。
比较泵
压力
在三种技术中,柱塞泵的耐压能力最高,普通泵的耐压能力最高可达7250psi (500bar),某些特殊装置的耐压能力最高可达10000psi (690 bar)。叶片泵和齿轮泵的压力通常限制在4000psi (275bar)左右。
输入速度
活塞泵具有最高的输入速度能力。
功率密度
液压功率密度与操作压力直接相关;压力越高,功率密度越大。活塞泵提供最高的功率密度与叶片和齿轮类型,以下的顺序。
转换效率
与功率密度一样,输出功率的输入功率的转换比与操作压力直接相关。活塞泵提供最高的转换比,其次是叶片和齿轮泵。活塞和叶片泵的能力是液压平衡的也是其更大转换效率的因素。
污垢宽容
没有液压部件免受污垢的损坏!但是,对于三种泵技术,齿轮型是最耐污垢,其次是叶片和活塞泵。
入口真空耐受性
在液压泵应用中,积极的进口压力总是首选,以避免磨损和过早故障。然而,在三种技术中,齿轮型泵是最真空容忍处理真空高达10英寸。hg(254毫米汞柱)。叶片型泵可以处理进口真空高达6英寸。-Hg (152.4 mm-Hg)和活塞式泵最高4英寸。hg(101.6毫米汞柱)。
噪音和振动
叶片式泵是最安静、最无振动的,其次是活塞式和齿轮式泵。
值得注意的是,通过改变阀板上的计量凹口几何形状,可以显着安静。然而,这样做降低了他们的效率。天下没有免费的午餐。
尺寸和重量
齿轮泵倾向于最轻的给定位移,其次是叶片泵和活塞泵在那个顺序。还需要注意的是,所有三种类型都可以通过将多个部分堆叠在一起来“组合”。这是更常见的做齿轮和叶片泵,但双活塞泵也可用。
流体兼容性
活塞和齿轮泵往往提供最大范围的流体兼容性。请注意,当泵与非石油流体一起使用时,经常需要降低泵的转速。
流体兼容性取决于密封的类型、o形环和泵结构中使用的材料。在使用任何替代液体之前,最好咨询制造商。
预期寿命和可修复性
在这三种技术中,活塞泵和叶片泵的使用寿命最长,而且都是可修理的。
通常只有装备良好的维修车间才有能力维修和测试活塞泵。
到目前为止,叶片式泵是最容易修理的。他们也有内在的磨损补偿,这有助于给予他们较长的使用寿命。
齿轮型泵的使用寿命最短,而且由于成本问题,经常更换而不是维修
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优秀的演讲。