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主题:螺杆泵的受力分析

发表于2016-11-11
标签:螺杆泵的受力分析 变形 图片 改善 面积 

1.轴向力

三螺杆泵在尚未开始排液的空转期间,主动螺杆通过棱边的啮合线向从动螺杆传递转矩以克服其摩擦扭矩,这时传给从动螺杆的力会产生指向排出端的轴向力。而在开始排送液体后,会因螺杆两端液压力不同而产生指向吸人端的轴向推力,主动螺杆所受轴向液压力比从动螺杆大。

为了平衡螺杆的轴向力,常用的措施有:

(1)设止推轴承。止推轴承通常装在轴向推力较大的凸螺杆上,而凹螺杆则靠螺杆端面承受轴向力。这种方法适用于工作压力小于1.6 MPa的泵。

(2)采用双吸形式。即每根螺杆都由两段长度相等、旋向相反的螺旋组成,泵从两端吸入,中间排出。这样不仅可平衡轴向力,同时还可降低吸人流速,改善吸入性能,适用于大流量泵。

     

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(3)采用液力平衡装置。凸螺杆在排出端带有平衡活塞,其背后设泄油管将漏油泄回吸入腔,保持低背压。于是平衡活塞受向上的作用力,可将螺杆所受的大部分轴向力平衡。此外,在凸螺杆 还钻有油孔,将排出端的压力油引到各螺杆下端的平衡轴套之中,产生向上的平衡力。适当设计平衡活塞的承压面积的大小,即可使各螺杆的轴向力平衡。此外,泵还装有推力垫圈和推力垫块,以弥补液力平衡系统可能出现的平衡力不足。

2.径向力

作用于凸螺杆的径向液压力完全平衡;空转时两根凹螺杆对凸螺杆的作用力对称。因此立式螺杆泵凸螺杆无论在空转或是排油时,径向力都完全平衡,工作时不会弯曲,对轴承也不产生径向力。

凹螺杆只有一边啮合,同一截面处两边凹槽中的液压力不同,因此,凹螺杆排液时会产生径向力。两根凹螺杆所受径向力大小相同、方向相反,由衬套工作面承受,比压不大,对凹螺杆的磨损和变形影响甚微。

3.转矩

螺杆泵空转期间,主动螺杆向从动螺杆直接传递转矩,本身产生的反作用力也会产生阻碍其转动的阻转矩。在排液时,主动螺杆螺旋面所受的液压力除产生指向吸人端的轴向力外,还将产生切向分力,形成阻转矩。

设计正确的螺杆泵开始排液后,从动螺杆凹槽中承受液压力的上螺旋面面积比下螺旋面略大,油液除产生指向吸人端的轴向力外,还能产生一个正好可克服凹螺杆摩擦扭矩的转矩。这样,泵工作时凹螺杆不靠凸螺杆直接传递转矩驱动,而是通过压力油驱动,啮合线的磨损极其轻微。

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