聚合物熔體齒輪泵的齒輪設計問題事項

聚合物熔體齒輪泵在聚合物加工業(yè)的應用已有很長歷史了，熔體齒輪泵在聚合物加工中通常與單螺桿或者雙螺桿擠出機一起使用，它可以使物料進一步均化，確保輸送過程壓力穩(wěn)定，物料輸出無脈動，從而提高制品的質(zhì)量。熔體齒輪泵的工作原理及主要結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)中的熔體齒輪泵近似，但由于聚合物加工工藝的特殊性，其選材及結(jié)構(gòu)設計業(yè)存在一定獨特性。 齒輪設計過程中需要考慮以下因素：

1、熔體齒輪泵的近似流量公式為Q=2π㎡ZBn，其中m為模數(shù)，Z為齒數(shù)。當熔體齒輪泵的體積一定時，增大模數(shù)對流量的貢獻比增大齒數(shù)要大，因此熔體齒輪泵一般采取較大模數(shù)（1.5~4.5）。熔體齒輪泵輸送聚合物熔體的過程中，齒輪是一對一對相互嚙合的，因此其瞬間流量是脈動的。脈動程度取決于輪齒的彈性模量和輪齒的多少，齒數(shù)越少，齒間越深，脈動越大。為了減少脈動，可增加齒數(shù)，通常齒輪都多于16個，這也符合避免輪齒根切的原則。

2、常用齒形有漸開線，阿基米德螺線，圓弧等，圓弧齒形的熔體齒輪泵與漸開線齒形的熔體齒輪泵相比，具有齒數(shù)少，體積小，無根切，傳動平穩(wěn)，噪聲低和壽命長等特點，被認為是當前佳的齒形。圓弧齒形具有一點連續(xù)嚙合的特點，所以不會出現(xiàn)困油現(xiàn)象。圓弧齒形在少齒數(shù)的情況下，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，但由于其嚙合的斷面重疊系數(shù)為1/2，所以不能做成直齒，必須在整個齒寬方向錯開1/2個節(jié)距，也就是必須采用螺旋齒輪，由于齒形是對稱的，所以齒輪的兩端面僅需錯開1/4周節(jié)的整數(shù)倍，就可以達到消除流量波動的目的。

考慮到熔體齒輪泵輸送的液體為高壓，高粘度的聚合物熔體，采用既易于加工，又可承受較高載荷的漸開線斜齒輪非常合適。這樣就能增加齒輪嚙合的重合度，嚙合時能對物料進行連續(xù)，平穩(wěn)地擠壓，減少壓力的波動。同時，斜齒輪還具有一定的自潔作用，可以避免物料的沉積分解

3、采用剖分錯位齒輪的熔體齒輪泵。采用剖分錯位齒輪的熔體齒輪泵，實質(zhì)上相當于將原來的每個齒輪垂直與軸線剖分成兩個齒輪，并將兩只齒輪彼此錯開半個齒距安裝在同一個軸上，成為雙副嚙合的熔體齒輪泵。為了避免兩齒輪的封液區(qū)在軸向溝通，在兩齒輪之間需用平板隔開。

值得注意的是：在輪齒離開嚙合區(qū)與熔體齒輪泵體封閉的這段時間內(nèi)，如果物料沒有足夠的能量充滿齒谷，熔體齒輪泵就會處在“饑餓”喂料狀態(tài)。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，未充滿的齒槽就會產(chǎn)生負壓，形成空穴，產(chǎn)生氣蝕。為了避免這種情況的發(fā)生，一方面可以改變操作條件，提高入口壓力或降低熔體齒輪泵的轉(zhuǎn)速，另一方面可在幾何參數(shù)上予以改進，其中切實可行的辦法是增大開放角，給物料足夠的時間去充滿齒谷。