聚合物熔體齒輪泵的齒輪設(shè)計問題事項

聚合物熔體齒輪泵在聚合物加工業(yè)的應(yīng)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(jī)一起使用，它可以使物料進(jìn)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(shè)計業(yè)存在一定獨(dú)特性。 齒輪設(shè)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(dāng)熔體齒輪泵的體積一定時，增大模數(shù)對流量的貢獻(xiàn)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(diǎn)，被認(rèn)為是當(dāng)前佳的齒形。圓弧齒形具有一點(diǎn)連續(xù)嚙合的特點(diǎn)，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(dá)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(jìn)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(shí)質(zhì)上相當(dāng)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(fù)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(jìn)，其中切實(shí)可行的辦法是增大開放角，給物料足夠的時間去充滿齒谷。