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德國REXROTH力士樂齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點和工作特點解析
REXROTH齒輪泵是依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。由兩個齒輪、泵體與前后蓋組成兩個封閉空間，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，齒輪脫開側(cè)的空間的體積從小變大，形成真空，將液體吸入，齒輪嚙合側(cè)的空間的體積從大變小，而將液體擠入管路中去。吸入腔與排出腔是靠兩個齒輪的嚙合線來隔開的。REXROTH齒輪泵的排出口的壓力*取決于泵出口處阻力的大小。
基本概念
REXROTH齒輪泵的概念是很簡單的，它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8"字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。
在術(shù)語上講，REXROTH齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個齒進入另一個齒的流體空間時，因為液體是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被機械性地擠排出來。由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。泵的流量直接與泵的轉(zhuǎn)速有關(guān)。
實際上，在泵內(nèi)有很少量的流體損失，因為這些流體被用來潤滑軸承及齒輪兩側(cè)，而泵體也絕不可能無間隙配合，故不能使流體100%地從出口排出，所以少量的流體損失是必然的，這使泵的運行效率不能達到100%。然而泵還是可以良好地運行，對大多數(shù)擠出物料來說，仍可以達到93%～98%的效率。
對于粘度或密度在工藝中有變化的流體，這種泵不會受到太多影響。如果有一個阻尼器，比如在排出口側(cè)放一個濾網(wǎng)或一個限制器，泵則會推動流體通過它們。如果這個阻尼器在工作中變化，亦即如果濾網(wǎng)變臟、堵塞了，或限制器的背壓升高了，則泵仍將保持恒定的流量，直至達到裝置中最弱的部件的機械極限(通常裝有一個扭矩限制器)。
對于一臺泵的轉(zhuǎn)速，實際上是有限制的，這主要取決于工藝流體，如果傳送的是油類，泵則能以很高的速度轉(zhuǎn)動，但當(dāng)流體是一種高粘度的聚合物熔體時，這種限制就會大幅度升高。
推動高粘流體進入吸入口一側(cè)的兩齒空間是非常重要的，如果這一空間沒有填充滿，則泵就不能排出準(zhǔn)確的流量，所以PV值(壓力×流速)也是另外一個限制因素，而且是一個工藝變量。由于這些限制，REXROTH齒輪泵制造商將提供一系列產(chǎn)品，即不同的規(guī)格及排量(每轉(zhuǎn)一周所排出的量)。這些泵將與具體的應(yīng)用工藝相配合，以使系統(tǒng)能力及價格達到。
PEP－II泵的齒輪與軸共為一體，采用通體淬硬工藝，可獲得更長的工作壽命?！癉"型軸承結(jié)合了強制潤滑機理，使聚合物經(jīng)軸承表面，并返回到泵的進口側(cè)，以確保旋轉(zhuǎn)軸的有效潤滑。這一特性減少了聚合物滯留并降解的可能性。精密加工的泵體可使“D"型軸承與齒輪軸精確配合，確保齒輪軸不偏心，以防止齒輪磨損。Parkool密封結(jié)構(gòu)與聚四氟唇型密封共同構(gòu)成水冷密封。這種密封實際上并不接觸軸的表面，它的密封原理是將聚合物冷卻到半熔融狀態(tài)而形成自密封。也可以采用Rheoseal密封，它在軸封內(nèi)表上加工有反向螺旋槽，可使聚合物被反壓回到進口。為便于安裝，制造商設(shè)計了一個環(huán)形螺栓安裝面，以使與其它設(shè)備的法蘭安裝相配合，這使得筒形法蘭的制造更容易。
PEP－IIREXROTH齒輪泵帶有與泵的規(guī)格相匹配的加熱元件，可供用戶選配，這可保證加溫快速和熱量控制。與泵體內(nèi)加熱方式不同，這些元件的損壞只限于一個板子上，與整個泵無關(guān)。
驅(qū)動裝置
REXROTH齒輪泵由一個獨立的電機驅(qū)動，可有效地阻斷上游的壓力脈動及流量波動。在REXROTH齒輪泵出口處的壓力脈動可以控制在1%以內(nèi)。在擠出生產(chǎn)線上采用一臺REXROTH齒輪泵，可以提高流量輸出速度，減少物料在擠出機內(nèi)的剪切及駐留時間。
外嚙合REXROTH齒輪泵是應(yīng)用泛的一種REXROTH齒輪泵，一般REXROTH齒輪泵通常指的就是外嚙合REXROTH齒輪泵。它的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要有主動齒輪、從動齒輪、泵體、泵蓋和安全閥等組成。泵體、泵蓋和齒輪構(gòu)成的密封空間就是REXROTH齒輪泵的工作室。兩個齒輪的輪軸分別裝在兩泵蓋上的軸承孔內(nèi)，主動齒輪軸伸出泵體，由電動機帶動旋轉(zhuǎn)。外嚙合REXROTH齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價低、工作可靠、應(yīng)用范圍廣。
REXROTH齒輪泵工作時，主動輪隨電動機一起旋轉(zhuǎn)并帶動從動輪跟著旋轉(zhuǎn)。當(dāng)吸入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開時，吸入室容積增大，壓力降低，便將吸人管中的液體吸入泵內(nèi)；吸入液體分兩路在齒槽內(nèi)被齒輪推送到排出室。液體進入排出室后，由于兩個齒輪的輪齒不斷嚙合，使液體受擠壓而從排出室進入排出管中。主動齒輪和從動齒輪不停地旋轉(zhuǎn)，泵就能連續(xù)不斷地吸入和排出液體。
泵體上裝有安全閥，當(dāng)排出壓力超過規(guī)定壓力時，輸送液體可以自動頂開安全閥，使高壓液體返回吸入管。
內(nèi)嚙合REXROTH齒輪泵，它由一對相互嚙合的內(nèi)齒輪及它們中間的月牙形件、泵殼等構(gòu)成。月牙形件的作用是將吸入室和排出室隔開。當(dāng)主動齒輪旋轉(zhuǎn)時，在齒輪脫開嚙合的地方形成局部真空，液體被吸入泵內(nèi)充滿吸入室各齒間，然后沿月牙形件的內(nèi)外兩側(cè)分兩路進入排出室。在輪齒進入嚙合的地方，存在于齒間的液體被擠壓而送進排出管。
REXROTH齒輪泵除具有自吸能力、流量與排出壓力無關(guān)等特點外，泵殼上無吸入閥和排出閥，具有結(jié)構(gòu)簡單，流量均勻、工作可靠等特性，但效率低、噪音和振動大、易磨損，主要用來輸送無腐蝕性、無固體顆粒并且具有潤滑能力的各種油類，溫度一般不超過70 ℃，例如潤滑油、食用植物油等。一般流量范圍為0.045～30ms/h，壓力范圍為0.7—20MPa，工作轉(zhuǎn)速為1200—4000r/min。
結(jié)構(gòu)特點
（1）結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜；
（2）工作要求低，應(yīng)用廣泛；
（3）端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多固定的密封工作腔，只能用作定量泵。
齒輪采用國際九十年代優(yōu)良水平的新技術(shù)--雙圓弧正弦曲線齒型圓弧。它與漸開線齒輪相比，的優(yōu)點是齒輪嚙合過程中齒廓面沒有相對滑動，所以齒面無磨損、運轉(zhuǎn)平衡、無困液現(xiàn)象，噪聲低、壽命長、效率高。該泵擺脫傳統(tǒng)設(shè)計的束縛，使得REXROTH齒輪泵在設(shè)計、生產(chǎn)和使用上進入了一個新的領(lǐng)域。
泵設(shè)有差壓式安全閥作為超載保護，安全閥全回流壓力為泵額定排出壓力1.5倍。也可在允許排出壓力范圍內(nèi)根據(jù)實際需要另行調(diào)整。但是此安全閥不能作減壓閥長期工作，減壓閥在需要時可另行安裝。
該泵軸端密封設(shè)計為兩種形式，一種是機械密封，另一種是填料密封，可根據(jù)具體使用情況和用戶要求確定。
泵的分類
就核心組成部件齒輪而言，主要由公法線REXROTH齒輪泵和圓弧REXROTH齒輪泵。公法線REXROTH齒輪泵輸送含雜質(zhì)的介質(zhì)比圓弧REXROTH齒輪泵要耐用，而圓弧REXROTH齒輪泵結(jié)構(gòu)特殊，輸送干凈的介質(zhì)，噪音低，壽命長，各有各的優(yōu)點。
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、質(zhì)量輕、工藝性好、價格便宜、自吸力強、對油液污染不敏感、轉(zhuǎn)速范圍大、能耐沖擊性負(fù)載，維護方便、工作可靠。
缺點：徑向力不平衡、流動脈動大、噪聲大、效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)，不能做變量泵用。
困油現(xiàn)象
原因：液壓油在漸開線REXROTH齒輪泵運轉(zhuǎn)過程中，因齒輪相交處的封閉體積隨時間改變，常有一部分的液壓油被密封在齒間，如圖2所示，稱為困油現(xiàn)象，因液壓油不可壓縮將使外接齒輪產(chǎn)生極大的振動和噪聲，影響系統(tǒng)正常工作。
措施：在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽，開設(shè)卸荷槽的原則：兩槽間距為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。
泄漏現(xiàn)象
REXROTH齒輪泵的泄漏較大，外嚙合齒輪運轉(zhuǎn)時泄漏途徑有以下三點：一為齒輪頂隙，其次為測隙，第三為嚙合間隙。
其中端面?zhèn)认缎孤┹^大，占總泄漏量的80%-85%，當(dāng)壓力增加時，前者不會改變，但后者撓度大增，此為外嚙合REXROTH齒輪泵泄漏最主要的原因，容積效率較低，故不適合用作高壓泵。
解決方法：端面間隙補償采用靜壓平衡措施，在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套、浮動側(cè)板。
受力不均衡現(xiàn)象
右側(cè)是壓油腔，左側(cè)是吸油腔，兩腔的壓力是不平衡的；另外壓油腔因齒頂泄漏，其壓力為遞減。兩不均衡壓力作用于齒輪和軸稱徑向不平衡壓力，油壓越高，該力越大，加速軸承磨損，降低軸承壽命，使軸彎曲，加大齒頂與軸孔磨損。
防止措施：采用壓力平衡槽或縮小壓油腔。
（1）啟動前檢查全部管路法蘭，接頭的密封性。
（2）盤動聯(lián)軸器，無摩擦及碰撞聲音。
（3）啟動應(yīng)向泵內(nèi)注入輸送液體。
（4）啟動前應(yīng)全開吸入和排出管路中的閥門，嚴(yán)禁閉閥啟動。
（5）驗證電機轉(zhuǎn)動方向后，啟動電機。
