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三螺杆泵的动力传动系统是如何工作的?

发布时间:2025-10-28人气:2

三螺杆泵的动力传动系统是 “动力输入→扭矩传递→螺杆同步啮合” 的核心链路,其核心功能是将电机的旋转动力平稳传递至三根螺杆,驱动螺杆形成连续的 “密闭容积腔” 以输送介质。该系统通过电机、联轴器、主动螺杆、从动螺杆、轴承五大关键部件的配合,实现 “无冲击、无滑动” 的动力传递,具体工作原理可拆解为以下 4 个核心环节,涵盖动力从输入到驱动螺杆的全流程: 一、动力源头:电机提供初始旋转动力 电机是动力传动系统其作用是将电能转化为机械能(旋转扭矩),为螺杆运转提供基础动力,工作特点如下: 动力匹配:电机型号需与泵的额定参数(流量、压力、转速)匹配,常规选用三相异步电机(如 Y 系列电机),转速范围 500~3000 r/min(低粘度介质选高转速,高粘度介质选低转速,避免过载); 特殊场景(如化工防爆区)需选用防爆电机(符合 Ex d IIB T4 等防爆等级),避免电火花引燃易燃介质; 需调节流量时,可搭配变频电机,通过改变转速控制流量(容积式泵特性:流量与转速线性相关)。 扭矩输出:电机输出的扭矩需克服螺杆旋转阻力(包括介质粘性阻力、螺杆与泵体的摩擦阻力),因此电机额定扭矩需大于泵的启动扭矩(通常为额定扭矩的 1.5~2 倍),防止启动时电机过载烧毁。 二、动力衔接:联轴器实现 “柔性传递” 联轴器连接电机轴与主动螺杆轴,是动力传递的 “桥梁”,其核心作用是补偿同轴度偏差、缓冲振动,避免电机与螺杆直接刚性连接导致的部件损坏,工作原理如下: 结构特点:三螺杆泵常用弹性联轴器(如梅花联轴器、弹性套柱销联轴器),而非刚性联轴器 —— 弹性联轴器内置弹性元件(如橡胶梅花垫、弹性套),可在传递扭矩的同时: 补偿安装时的 “同轴度偏差”(径向偏差≤0.1mm,端面偏差≤0.03mm):若电机与泵体安装存在微小偏差,弹性元件可通过变形吸收偏差,避免螺杆承受额外径向力; 缓冲电机启动 / 停机时的 “冲击扭矩”:电机启动瞬间扭矩骤升,弹性元件可通过弹性形变缓冲冲击,保护螺杆啮合面(防止瞬间冲击导致齿面磨损)。 扭矩传递路径:电机轴旋转→带动联轴器主动端旋转→弹性元件受力变形→带动联轴器从动端旋转→主动螺杆轴同步旋转,实现动力从电机到主动螺杆的平稳传递。 三、核心传动:主动螺杆驱动从动螺杆 “同步啮合” 三根螺杆(1 根主动螺杆 + 2 根从动螺杆)是动力传动系统的 “执行端”,其核心是通过螺纹啮合实现 “无相对滑动的同步旋转”,为介质输送提供 “容积腔移动” 的动力,工作原理是三螺杆泵传动的关键: 主动螺杆的 “驱动角色”:主动螺杆是动力的直接接收者,其轴端与联轴器从动端连接,电机动力通过联轴器直接传递至主动螺杆,使其绕自身轴线旋转(旋转方向由电机转向决定,需与泵体标识一致,反转会导致啮合失效)。主动螺杆的螺纹设计为 “梯形或矩形齿”,齿面加工有的 “啮合齿形”,且螺纹旋向固定(如右旋)—— 齿形的精度直接决定能否平稳驱动从动螺杆(螺距偏差需≤0.02mm,齿形对称度≤0.01mm)。 从动螺杆的 “跟随旋转”:2 根从动螺杆对称分布于主动螺杆两侧,其螺纹旋向与主动螺杆相反(如主动螺杆右旋,从动螺杆左旋),且齿形与主动螺杆完全 “互补啮合”—— 当主动螺杆旋转时: 主动螺杆的齿面与从动螺杆的齿槽紧密贴合,主动螺杆的齿面通过 “摩擦力 + 啮合反作用力” 推动从动螺杆旋转; 从动螺杆仅随主动螺杆 “同步旋转”,且三根螺杆的旋转角速度完全相同(无相对滑动),确保啮合面始终贴合,避免齿面摩擦磨损(这是三螺杆泵低噪音、长寿命的核心原因)。 关键设计:“无间隙啮合”:主动螺杆与从动螺杆的啮合间隙≤0.03mm,且啮合过程中无 “齿面冲击”(因螺纹为连续螺旋齿,而非齿轮的间断齿)—— 这种 “连续啮合” 特性使动力传递其平稳,无扭矩波动,进而保证介质输送的 “流量均匀、无脉动”(流量精度≤±1%)。 四、支撑稳定:轴承确保螺杆 “旋转” 轴承是动力传动系统的 “支撑结构”,其作用是螺杆的径向 / 轴向窜动,确保螺杆在旋转过程中始终保持 “同轴度”,避免因偏心旋转导致的间隙磨损,工作原理如下: 轴承的安装位置与类型:三根螺杆的两端(靠近泵体吸入腔 / 排出腔侧)均安装有轴承,共 4~6 个轴承,不同位置的轴承功能不同: 径向支撑:主要选用 “深沟球轴承” 或 “圆柱滚子轴承”,承受螺杆旋转时的 “径向力”(如介质压力对螺杆的径向挤压、旋转离心力),确保螺杆绕自身轴线旋转,不发生径向偏移(径向跳动≤0.005mm); 轴向定位:部分泵型在主动螺杆后端安装 “推力轴承”(如推力球轴承),承受螺杆的 “轴向力”(介质从吸入腔到排出腔的压力差会产生轴向推力),螺杆的轴向窜动(轴向窜动量≤0.01mm),避免螺杆与端盖摩擦。 轴承的润滑保障:轴承的正常工作依赖 “轴承箱润滑油”(如 46# 机械油)—— 润滑油通过 “飞溅润滑”(螺杆旋转带动润滑油飞溅至轴承)或 “油浴润滑”(轴承部分浸泡在润滑油中),在轴承内外圈与滚珠之间形成 “油膜”: 减少轴承的摩擦磨损(降低摩擦系数至 0.001~0.005); 带走轴承旋转产生的热量(避免轴承温度超过 70℃); 防止轴承生锈(润滑油形成的油膜隔绝空气和水分)。 五、动力传动系统的 “完整工作流程” 将上述环节串联,三螺杆泵动力传动系统的完整工作流程可总结为: 输入:电机通电,将电能转化为旋转扭矩(机械能); 动力衔接:电机轴通过弹性联轴器,将扭矩柔性传递至主动螺杆轴(补偿同轴度偏差,缓冲冲击); 啮合传动:主动螺杆旋转,通过螺纹啮合带动 2 根从动螺杆同步旋转(无相对滑动,角速度一致); 驱动输送:三根螺杆同步旋转,与泵体内孔形成连续的密闭容积腔,推动介质从吸入腔向排出腔移动,完成动力到 “输送动作” 的转化。 六、核心特点总结:动力传动系统的设计逻辑 三螺杆泵动力传动系统的工作原理,本质是围绕 “平稳、低磨损” 三大目标设计: 平稳传递:弹性联轴器缓冲冲击,连续螺纹啮合避免扭矩波动,确保动力传递无冲击、无脉动; 低磨损设计:无刚性冲击、轴承润滑充分、啮合面无滑动,大幅降低部件磨损,延长系统寿命(常规无故障运行时间≥8000 小时)。 正是这种的动力传动逻辑,使三螺杆泵能够实现 “低噪音、高稳定、无脉动” 的介质输送,成为汽轮机润滑、成品油输送等高精度场景的核心设备。


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