圓弧齒輪泵在各大行業(yè)的應(yīng)用

齒輪傳動是重要的機械傳動方式之一，由于具有傳遞扭矩大、傳遞運動準(zhǔn)確、性高等特點，而成為各種機器和裝備中應(yīng)用廣泛的動力和運動傳遞裝置。現(xiàn)代齒輪傳動有“線接觸”和“點接觸”兩種嚙合制度，線嚙合制，齒輪副沿齒高方向的相對滑動速度較大，對軸、軸承、齒輪及箱體等相關(guān)零件的變形有較大的敏感性，要求相關(guān)零件有較高的精度和剛度，特別是大功率高速傳動時齒面磨損嚴重。而和其具有相同尺寸的圓弧點嚙合齒輪，由于當(dāng)量曲率半徑大數(shù)十倍，可大幅度提高共扼齒面的接觸強度，具有承載能力高、使用壽命長、磨損均勻以及齒面間易形成油膜等優(yōu)點，己被廣泛應(yīng)用于冶金軋鋼、礦山運輸、建材水泥、交通航運、輕工榨糖、發(fā)電設(shè)備、采油煉油、化工化纖等行業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前途。

由于從油井直接采出的是含油、氣、水及各種雜質(zhì)的多相流混合物，且氣相和液相含量往往超過常規(guī)泵或壓縮機的工作范圍。多相混輸技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種經(jīng)濟的油田方式，其關(guān)鍵設(shè)備是多相流混輸泵。多相流混輸泵一般可分為旋轉(zhuǎn)動力式多相泵和容積式多相泵，在各種容積泵中，雙螺桿多相流混輸泵則具有明顯的優(yōu)勢。

圓弧齒輪傳動是點嚙合傳動，從理論上講，點嚙合傳動的兩齒廓只有一點接觸，齒輪只有經(jīng)過充分跑合，變?yōu)榫钟蚪佑|后，才能具有較強的承載能力。現(xiàn)有的雙圓弧齒輪的強度計算方法，均是建立在雙圓弧齒輪齒面充分接觸這一前提條件下進行的。而在工程實際中，由于采用了不合理的齒形參數(shù)和跑合規(guī)范，雙圓弧齒輪需經(jīng)很長時間的充分跑合，使生產(chǎn)周期增長、成本提高。尤其是對井下環(huán)境用的雙圓弧齒輪，如果在井下跑合，就會將重大隱患帶入井下，影響采油工作進度甚至造成油井報廢。所以設(shè)計雙圓弧齒輪時，應(yīng)充分考慮其跑合性能，使它在很短的時間內(nèi)就能達到充分的跑合狀態(tài)。因此，基于雙圓弧齒輪跑合模型其跑合周期是非常的。

現(xiàn)代機械向高速重載方向發(fā)展，勢必導(dǎo)致傳動系統(tǒng)及其零部件發(fā)熱嚴重，尤其在貧油甚至無油潤滑的條件下，一方面系統(tǒng)中熱生成速率加快，另一方面因熱量無法隨潤滑油散逸而積累起來，導(dǎo)致溫升加劇，零件出現(xiàn)變形甚至破壞，從而導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)工作失效。若為降低齒面溫度而增加潤滑系統(tǒng)的體積，這將導(dǎo)致整個齒輪傳動系統(tǒng)輸出功率的降低，且體積增加，限制了齒輪傳動系統(tǒng)在井下驅(qū)動采油設(shè)備中的應(yīng)用。在井下工作環(huán)境中，齒輪箱潤滑油得不到二次補充，在貧油或無油潤滑工況下，齒面或滾動體接觸處摩擦生成的熱量會導(dǎo)致過大的熱變形，使齒側(cè)間隙，出現(xiàn)齒輪“楔緊”現(xiàn)象，甚至被卡死。因此，嚙合齒輪的齒側(cè)間應(yīng)留有微量間隙。這個間隙通常是由制造時的齒厚小減薄量及其公差來給予的。為此，在齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計中，如果揭示傳動系統(tǒng)的發(fā)熱機理、預(yù)測傳熱過程及溫度分布，知道某一工況下傳動系統(tǒng)究竟處于什么樣的溫度場、哪些零部件(或部位)是溫度較高、易于失效的危險零部件(或危險部位)，就可有的放矢地進行改進，這正是熱分析的意義之所在。

根據(jù)圓弧齒輪泵的設(shè)計指導(dǎo)思想，結(jié)合國內(nèi)加工工藝的實際情況，采用大模數(shù)、大齒寬、小壓力角、少齒數(shù)、小間隙、高轉(zhuǎn)速、低軸承負荷的措施，并據(jù)此選擇泵的各項參數(shù)。

在尺寸不變下，油泵的流量和模數(shù)、齒寬成正比。一般，齒輪泵齒的模數(shù)取3一4，而圓弧齒輪取6.25，如此可增大流量，提高齒輪強度。齒寬的選擇，一般推薦為模數(shù)的4一8倍，這里取10倍模數(shù)，如此可減少漏油，提高泵的效率。

一般漸開線齒輪壓力角取20一30，圓弧齒輪取14.50，這可減小徑向力和流量的脈動。實踐證明，小壓力角是確實可行的。根據(jù)泵的理論，在其它參數(shù)不變下，齒數(shù)越少、流量越大。漸開線齒輪在壓力角20時，少的齒數(shù)為17；圓弧齒輪泵不存在少齒數(shù)的問題，可取較少的齒數(shù)，從而可減小泵的尺寸和機械損失，提高泵的效率。這里取泵的齒數(shù)為6。齒輪泵的間隙與其特性有很大的關(guān)系，小間隙可提高泵的容積效率，但過小的間隙會降低泵的機械效率。一般，推薦泵的間隙為0.06一0.15mm，根據(jù)實際的使用情況，這里取端面間隙為小值，取徑向間隙為大值。

泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，高轉(zhuǎn)速有利于流量的提高。根據(jù)發(fā)動機的要求，取2600r/min，比普通電機泵的1500r/min高，這有利于減少間隙的泄漏。為了減小軸承的負荷，設(shè)計中增加了起卸荷作用的出油槽。