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齿轮泵的结构设计

2017-04-24 08:17:29

关于齿轮泵的原理和结构设计,文献论述比较详细,国内大专院校供本科学生学习的教材大同小异。在具体结构上,一般书本上的编写结构就显得力不从心了。理论要同实际相结合,这句话应该说特别有寓意。
齿轮泵在工业上的应用己经很久了,到目前为比,不但在航空、航天、兵器工业应用,而且在轻工、钢铁等工业都得到了广泛应用。齿轮泵之所以得到如此青睐,是因为它具有的优点:结构简单、尺寸紧凑、工作可靠、使用寿命长。但是普通齿轮泵轴承都需要润滑脂或润滑油润滑,才能达到   的寿命,同时齿轮泵的传动轴部分都存在漏液现象,由于轴封的作用,齿轮泵需要   的功率用来克服轴端摩擦力。
为解决上述问题,作者设计了一种特殊的齿轮泵结构。该结构由齿轮泵、磁力偶合离合器、电机及电机控制器组成。此次电机设计为空心杯直流永磁电机,其特点是转动惯量小、反应迅速。齿轮泵和电机连接为非接触式的、采用电磁作用力使之连接起来的结构形式。这种结构主要是取消了皮碗,而使联轴器摩擦力小,使电机的输入功率减少,同时可以使该齿轮泵达到无泄漏要求。为防止锈蚀,齿轮材料采用非金属材料,泵体采用不锈钢。为减少驱动功率和达到可靠的密封性,将动密封转换为静密封,使该齿轮泵具有零泄漏的特性。
具体设计如下:
1、齿轮轴及轴承的设计
为达到相容性要求,齿轮选用特殊聚四氟乙烯;为保证运动的稳定性,该结构选用滑动轴承。由于该齿轮泵流量小即0.3L/min,又由于流量太小导致齿轮参数不能按设计标准设计,以致形成齿轮模数相对流量值偏大,而由于驱动功率很小(≤10W),而泄漏量同结构有关,造成流量小的齿轮泵由于端而间隙存在出现大的泄漏量。为保证转动平稳,故此次设计选用滑动轴承。为提   保证齿轮泵两侧间隙为   佳,保证用小的功率工作(即齿侧保留   的间隙)又保证间隙为   小,这就要求滑动轴承运动要稳定,轴承不能产生轴向游动。滑动轴承长度设计为20mm,为减少质量和体积,在保证刚度的情况下,齿轮轴外径设计为小3.2mm,滑动轴承外径设计为小5mm。为减少泄漏量,总轴向间隙设计为0.02mm。采用上述设计,保证了小流量齿轮泵可靠地工作。
2、磁力偶合离合器
磁力偶合离合器和机械驱动的不同点在于:它传递转矩时与液体相接触的动力传动轴不与外界空间相连通,而是利用磁场透过隔离套的薄壁传递转矩,取消了动密封装置,变动密封为静密封,因此从根本上消除了传动轴所产生的泄漏,解决了一般齿轮泵的泄漏和机械磨损发热问题,为系统的相容性和降低摩擦功率创造了条件。
磁力偶合离合器的应用特点如下:
(1)实现液体传动的零泄漏
由于磁力偶合离合器在传动时并不需要2个永磁件之间相对接触或连接,因此当主动件旋转时,在磁场力的作用下即可实现从动件同时旋转,从而实现动力传递过程中的静密封,保证齿轮泵外漏做到零泄漏。
(2)可避免振动的传递
由于主动件与从动件相互间无接触,不存在刚性连接问题,因此在主动件发生突变或振动时都不会直接传动到从动件上,同时从动件发生突变或振动时都不会影响主动件的工作状态,从而可避免突变或振动的传递,实现工作平稳运行。
(3)与刚性连轴比较,安装、拆卸、维修都很方便。
(4)净化环境,消除污染。
3、电机的设计
电机采用无刷直流电机,它具有寿命长、无换向火花带来的电磁干扰、结构简单、运行可靠的优点。位置传感器采用高可靠的霍尔集成电路。采用上述设计的微小流量齿轮泵,具有良好的化学相容性、很好的性能和较小的功率。

 

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