HLLC-15/baiyou 白油流量计 齿轮式流量计

白油流量计

椭圆齿轮流量计可选用机械显示表头和电子显示表头两种计数机构，广泛应用于各工业领域的液体流量控制，适用于各种类型的液体测量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。

工作原理

椭圆齿轮流量计是由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮，与上下盖板构成一个密封的初月形空腔（由于齿轮的转动，所以不是优良密封的）作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

技术参数

1）基本误差：±0.5％，±0.2％

2）被测液体粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被测液体温度：-20～+80℃，可定制高温

4）*大工作压力：铸铁、不锈钢1.6Mpa；铸钢2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高压

5）材质：铸铁、铸钢、不锈钢

6）信号输出（远传型、智能数显型）：

a、供电：24Vdc

b、脉冲，4-20mA

7）防爆（可选）

8）保温夹套（可选）

测量范围

外形尺寸（单位：mm）

1.铸铁型、铸铁高粘型、铸铁高温型、铸铁变形型

2.铸钢型、铸钢高粘型、铸钢高温型

注：铸铁、铸钢高温型椭圆齿轮流量计外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表数据加160mm热延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm热延伸管，其余尺寸同上表相应尺寸。

3.不锈钢型

安装注意：

1.流量计可水平安装或垂直安装，但椭圆齿轮轴应安装成水平位置。2.流量计本体材料有铸铁（普通型，主要用于油类介质测量），不锈钢（防腐型）。

3.为防止被测介质中杂物卡死流量计，必须在表前安装过滤器配套使用。

渐开线外啮合斜齿轮流量计的流量脉动：

在研究渐开线外啮合斜齿轮流量计流量脉动时，由于螺旋角的作用，人们可以将其瞬时流量视为沿着齿宽方向依次错开一个固定相位角的无数个直齿轮瞬时流量的叠加.依据这一指导思想，利用能量守恒定律和斜齿轮啮合原理，推导出渐开线外啮合斜齿轮流量计流量脉动大变化量的数学表达式.在此基础上，再依据该数学表达式中的各参数关系，并以斜齿轮重合度为理论基础，推导出渐开线外啮合斜齿轮流量计不产生困油现象的临界螺旋角和临界斜齿轮宽度.分析表明：渐开线外啮合斜齿轮流量计的流量脉动程度低于相同齿容量条件下的直齿轮流量计，并且随着螺旋角的增大其流量脉动会减小.

1 斜齿轮流量计关键参数的推导

斜齿轮流量计的瞬时流量可依据齿轮的啮合原理以及能量守恒定律进行推导．假设不考虑其他任何损失，流量计主动齿轮每转过一个微小角度记为dθ₁，两个互相啮合的斜齿轮转子所消耗的机械功率dW等于流量计所排出的介质体积dV与其进出口压差Δp的乘积（流量计的工况属于马达工况），由能量守恒定律得出:

式中：T₁、T₂分别为主动、被动齿轮的输出转矩；dθ₁、dθ₂分别为主动、被动齿轮的旋转角度．

图1为斜齿轮流量计模型简图．图中a₁和a₂分别为斜齿轮啮合点c到主动、被动齿轮旋转中心的距离；R_e1和R_e2分别为主动、被动齿轮的齿顶圆半径．作用在流量计主动齿轮上的液压力会对其旋转中心产生转矩，大小为

式中：dx为斜齿轮在齿宽方向的微小长度．

同理，作用在被动齿轮上液压力产生的转矩：

将式（2）和式（3）代入式（1）中可得

在齿轮传动的参数计算中有如下关系：

式中：R₁和R₂分别为主动、被动齿轮的节圆半径．

对式（4）进行简化，乘以角速度ω，得出其在齿宽方向的宽度为dx的瞬时体积流量的数学表达式：

式中：q_V,i为宽度为dx的瞬时体积流量．

图2为基准面o-o上啮合点c和中心点h的几何关系模型简图，图3为图2中局部放大区域Ⅰ的各点几何关系图．

Fig.2 A sketch of the model illustrating the geometric re-lationship between meshing point c and center point h

令f为齿轮啮合点c与两齿轮中心点h之间的距离，α为f与水平方向的夹角．由图3所示的几何关系以及三角形三边的求解公式得出：

由于斜齿轮存在螺旋角β，致使其啮合点c随着齿轮旋转角度的不断变化而沿着啮合线移动，因此齿轮不同基准面上的啮合点c与啮合齿轮中心点h的距离f是不同的，如图4所示．图4中c₀、h₀分别为基准面o-o上的啮合点和中心点，c_x、h_x分别为基准面x-x上的啮合点和中心点，c₀、c_x两点间的直线即为两齿轮的啮合线．

结合图3和图4，根据三角形的几何计算关系，可用斜齿轮转角得出f的表达式：

式中：R_b为基圆半径；θ₀为选定基准面上与斜齿轮啮合点相对应的斜齿轮转角；θ_x为与选定基准面距离为x的同一对啮合齿的啮合点所对应的斜齿轮转角．

将式（8）和式（9）代入式（7），化简可得

依据上式，hualu/华陆斜齿轮流量计瞬时流量随斜齿轮的转动角度θ₀呈抛物线变化规律．

图5为斜齿轮流量计流量脉动图．由图可知，其脉动规律为无数条抛物线在齿宽方向沿着螺旋角的角度有规律地依次叠加，周期为．因为每个周期的运动规律具有相同性，所以本文只研究区间内的变化规律，并求出在区间内流量脉动的大值和小值，终得出在整个区间内斜齿轮流量计流量脉动的大变化量．

1）当时，体积流量

式中：q_V为整个齿宽方向的体积流量．

式（11）为抛物线方程．Δ<0，与θ轴无交点，a<0，极值点，即为大值点，大值为

2）当时，在该区间内，斜齿轮流量计的前一对啮合齿还没有*脱离啮合状态，而后一对啮合齿已经逐渐进入啮合状态，因此对表达式的积分应该为图5所示的BGHC整个区域，且以CG为分割线，分割线以上的部分属于第n+1个周期，分割线以下部分属于第n个周期，所以有：

令，可得

通过对表达式在每个端点处函数值大小的比较，该式在处有极小值并且为小值：

斜齿轮流量计的流量脉动以平均流量脉动值为基准在其上下作周期性变化，大变化量Δq_V=q_V,max-q_V,min．综上，可得出：

当螺旋角β=0时，直齿轮流量计流量脉动大变化量的数学表达式为

由以上推导可以看出，斜齿轮流量计的流量脉动与斜齿轮转动的角速度ω呈正相关关系，与齿数Z、齿宽b、螺旋角β呈负相关关系．从减小斜齿轮流量计的流量脉动，提高其计量精度和增大齿容量的同时又缩小流量计体积的角度考虑，渐开线外啮合斜齿轮流量计的大设计转速一般为3 000～6 000r/min，斜齿轮的齿数一般为13～14个．因此，对斜齿轮的临界螺旋角β、临界齿宽b的研究就显得尤为重要．

2 临界螺旋角、齿宽的推导

图6为斜齿轮啮合面的展开图．图中为从动斜齿轮，旋向为右旋．ABCD表示斜齿轮逐渐啮入的第n个啮合齿，A₁B₁C₁D₁～A₃B₃C₃D₃表示同一个啮合齿，不同转角的前后端面的啮合状态．随着啮合轮齿的转动，啮合齿从BH处逐渐进入啮合状态，在点A处前端面的齿顶角开始啮合，当啮合齿转动到点A₁处时，后端面的齿顶角进入啮合状态，此时啮合齿沿着整个齿宽方向进入*啮合状态；当啮合齿转动到点A₂处，前端面齿廓开始逐渐分离；当啮合齿转动到点A₃处，后端面齿廓逐渐脱离啮合状态．当两轮齿的齿廓接触线处于ABH区域时，该对啮合齿处于非*啮合状态．虽然此时斜齿轮可以连续传动，但不能将斜齿轮流量计的高、低压腔有效的隔开，所以起不到密封的作用，从而严重影响了斜齿轮流量计的计量精度；当该对啮合齿的齿廓接触线处于AA₁B₁区域时，两轮齿此时处于*啮合状态，不但能保证传动的连续性，而且还能将斜齿轮流量计的高、低压腔进行有效的隔开；当该对啮合齿的齿廓接触线处于A₂A₃B₃区域时，两轮齿又一次处于不*啮合状态．此时，不能够对斜齿轮流量计的高、低压腔进行有效的隔开．由以上分析可知，为了保证斜齿轮传动的连续性和渐开线外啮合斜齿轮流量计的计量精度就必须保证前一对啮合齿的齿廓接触线*脱离全齿宽啮合区域的同时，后一对啮合齿的齿廓接触线紧接着进入AA₁B₁啮合区域，而要使该对啮合齿轮在啮合过程中一直有齿廓接触线位于全齿宽啮合区域内就必须满足:

3 结论

1）渐开线外啮合斜齿轮流量计流量脉动与斜齿轮的角速度、模数、螺旋角以及齿宽有关．

2）渐开线外啮合斜齿轮流量计的流量脉动低于相同齿容量条件下的hualu/华陆直齿轮流量计，且随着螺旋角的增大其流量脉动会减小．

3）在满足工况要求的前提下，合理地选择渐开线斜齿轮流量计的角速度、模数、螺旋角以及齿宽可大大减小其流量脉动，提高其计量精度．