以新質(zhì)生產(chǎn)力為視角，對(duì)樁工機(jī)械用齒輪泵在基礎(chǔ)工程領(lǐng)域的應(yīng)用作了深入分析。通過(guò)對(duì)齒輪泵性能提升、智能化發(fā)展、節(jié)能環(huán)保等發(fā)展方向的全面闡述，為深基礎(chǔ)工程領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的推進(jìn)提供強(qiáng)有力的學(xué)術(shù)支持。
0引 言
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，深基礎(chǔ)工程在建筑、交通、能源等領(lǐng)域的重要性日益凸顯。樁工機(jī)械作為深基礎(chǔ)工程施工的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和技術(shù)水平直接影響著工程的質(zhì)量和效率。齒輪泵作為樁工機(jī)械液壓系統(tǒng)的核心部件之一，在新質(zhì)生產(chǎn)力的背景下，面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。深入研究樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展趨向，對(duì)于提高深基礎(chǔ)工程施工的效率和質(zhì)量，降低成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。某大型企業(yè)生產(chǎn)的典型樁工機(jī)械設(shè)備如圖1所示。用于大型樁工機(jī)械設(shè)備的大流量高壓齒輪泵如圖2所示。
圖 1 某典型樁工機(jī)械設(shè)備
圖 2 大型樁工機(jī)械設(shè)備用大流量高壓齒輪泵
1 新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵與特征
1.1新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵
新質(zhì)生產(chǎn)力是指在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式等新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，以科技創(chuàng)新為核心驅(qū)動(dòng)力，以提高資源利用效率、降低環(huán)境污染、提升產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)力。
1.2新質(zhì)生產(chǎn)力的特征
新質(zhì)生產(chǎn)力的特征分為創(chuàng)新性、高效性、綠色性、融合性，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖 3 新質(zhì)生產(chǎn)力的特征
創(chuàng)新性
通過(guò)不斷引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新材料來(lái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新質(zhì)生產(chǎn)力強(qiáng)調(diào)了科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的核心地位。比如在樁工機(jī)械領(lǐng)域中，樁工的智能化水平隨著數(shù)字化技術(shù)、人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用而不斷提高，大大提高了施工的效率與質(zhì)量。
高效性
新質(zhì)生產(chǎn)力以最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益為目的，以提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本為重點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率。在樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展中，通過(guò)對(duì)齒輪泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高齒輪泵容積效率和機(jī)械效率;采用先進(jìn)的制造工藝和材料，使樁工機(jī)械的工作效率得到提高。
綠色性
經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)應(yīng)相協(xié)調(diào)、相統(tǒng)一，以減少對(duì)環(huán)境的污染。注重采用環(huán)保材料和節(jié)能技術(shù)，減少泄漏和噪聲污染，降低能源消耗，在發(fā)展樁工機(jī)械用齒輪泵方面做到綠色施工。
融合性
新質(zhì)生產(chǎn)力推動(dòng)不同行業(yè)間的一體化發(fā)展，不斷形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展需要與實(shí)現(xiàn)智能化、高效化、綠色化的液壓技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行深度融合。
2樁工機(jī)械用齒輪泵的技術(shù)現(xiàn)狀
2.1齒輪泵的工作原理與特點(diǎn)
齒輪泵是一種依靠齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送液體的容積式泵。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、自吸性能好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但也存在流量和壓力脈動(dòng)較大、噪聲較高等缺點(diǎn)，其工作原理如圖4所示。
圖 4 齒輪泵的工作原理
2.2樁工機(jī)械對(duì)齒輪泵的要求
高壓、大流量
樁工機(jī)械在工作過(guò)程中需要承受較大的負(fù)荷和沖擊，對(duì)齒輪泵的性能要求較高，因此，樁工機(jī)械在使用過(guò)程中需要承受樁工機(jī)械的液壓系統(tǒng)，并為樁錘、鉆頭等工作部件提供足夠的壓力和流量來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大型旋挖鉆機(jī)中，液壓系統(tǒng)工作壓力可達(dá)35～45MPa，流量可達(dá)500～600L/min。齒輪泵要滿足樁工機(jī)械的工作需要，需要有高電壓和大流量的輸出能力。
可靠性高
樁工機(jī)械的工作環(huán)境惡劣，齒輪泵在惡劣的環(huán)境下要能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，需要有良好的可靠性和耐久性。行業(yè)調(diào)查表明，齒輪泵平均無(wú)故障工作時(shí)間應(yīng)不短于5000h。
噪聲低
樁工機(jī)械的工作噪聲較大，為了降低施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲污染，齒輪泵需要具備較低的噪聲水平。一般來(lái)說(shuō)，齒輪泵的噪聲應(yīng)控制在80dB以下。
2.3目前樁工機(jī)械用齒輪泵存在的問(wèn)題
高壓、大流量輸出具有局限性
以某大型樁工機(jī)械為例，其所需液壓系統(tǒng)流量為600L/min，而目前常用的單個(gè)齒輪泵最大流量?jī)H為120L/min(此處120L/min遠(yuǎn)小于600L/min)。為滿足系統(tǒng)要求，不得不采用5臺(tái)齒輪泵并聯(lián)工作。每臺(tái)齒輪泵的成本為1800元左右，多臺(tái)并聯(lián)后總成本為5×1800=9000元，相比使用一臺(tái)高性能大流量齒輪泵(假設(shè)高性能大流量齒輪泵成本為5000元)成本大幅增加。同時(shí)，多臺(tái)泵并聯(lián)工作增加了故障點(diǎn)，系統(tǒng)可靠性降低。假設(shè)單個(gè)齒輪泵的可靠性為92%(以百分比表示)，則5臺(tái)并聯(lián)后的可靠性為92%5≈65.908%。理想情況下，一臺(tái)能夠滿足該大型樁工機(jī)械液壓系統(tǒng)要求的齒輪泵應(yīng)具備流量為600L/min，且能在 28MPa高壓下穩(wěn)定工作。而目前的齒輪泵在相同壓力下，流量?jī)H能達(dá)到120L/min，差距為600−120=480L/min。
無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的影響
可靠性方面
不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)齒輪泵的運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障。例如，在一項(xiàng)對(duì)100臺(tái)樁工機(jī)械的調(diào)查中，有20臺(tái)因齒輪泵故障導(dǎo)致停工，其中因未能及時(shí)監(jiān)測(cè)到泵的異常磨損、過(guò)熱等問(wèn)題而引發(fā)故障的占比達(dá)到70%。若能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器檢測(cè)泵的溫度、壓力、振動(dòng)等參數(shù)，可以提前預(yù)警故障，減少停工損失。假設(shè)每次因故障停工造成的損失為5000元，那么在一定時(shí)間內(nèi)，平均每100臺(tái)齒輪泵由于智能化程度低導(dǎo)致的損失可達(dá)20×70%×5000=70000元。
使用壽命方面
缺乏實(shí)時(shí)控制功能，無(wú)法根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整泵的運(yùn)行參數(shù)，可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)度磨損或在不利條件下運(yùn)行。以某深基礎(chǔ)工程領(lǐng)域樁工機(jī)械用齒輪泵為例，在理想的運(yùn)行條件下，使用壽命可達(dá)8000h。但由于不能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障和異常振動(dòng)以及磨損，做出轉(zhuǎn)速調(diào)整等控制措施，導(dǎo)致實(shí)際使用壽命僅為6800h(明顯小于理想時(shí)長(zhǎng))。經(jīng)過(guò)對(duì)50臺(tái)使用該型號(hào)齒輪泵的樁工機(jī)械的統(tǒng)計(jì)，平均每臺(tái)泵因智能化程度低導(dǎo)致的使用壽命縮短了8000−6800=1200h， 增加了設(shè)備更換成本。
能量損失與泄漏問(wèn)題突出
能量利用率低
目前樁工機(jī)械用齒輪泵的能量利用率僅為60%左右。以一臺(tái)功率為100kW的齒輪泵為例，在工作過(guò)程中,實(shí)際有效輸出功率僅約為100×60%=60kW,而損失的功率為100×(1− 60%)=40kW。假設(shè)該泵每天工作8h,一年工作300d,則一年浪費(fèi)的能量為100×(1−60%)×8×300=96000kW.h。以每千瓦時(shí)工業(yè)電費(fèi)為0.6元計(jì)算, 一年因能量利用率低造成的電費(fèi)損失為100×(1−60%)×8×300×0.6=57600元。
泄漏量占比高
泄漏量占總流量的3%～5%。以一臺(tái)流量為200L/min的齒輪泵為例，泄漏量在200×3%=6L/min到200×5%=10L/min之間。同時(shí)，意外泄漏還會(huì)造成環(huán)境污染，增加處理成本。考慮泄漏對(duì)環(huán)境的影響以及后續(xù)處理費(fèi)用，損失巨大。
3新質(zhì)生產(chǎn)力視角下樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展趨向
3.1性能提升
高壓化、大流量化
齒輪泵在工業(yè)領(lǐng)域是必不可少的。泵的耐壓能力和流量輸出可以通過(guò)對(duì)齒輪泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇的優(yōu)化而得到明顯的改善。 一方面，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上講，齒輪的外形、尺寸以及嚙合方式等都能得到很好的優(yōu)化。如：采用新型漸開式的線齒形設(shè)計(jì)，可使齒輪嚙合更順暢，從而減少由于撞擊而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，使齒輪泵耐壓能力得到提高。合理設(shè)計(jì)泵體流道結(jié)構(gòu)，可使流體阻力降低，流量輸出也隨之增加。 另一方面，從材料選用上來(lái)說(shuō)，采用高強(qiáng)度合金鋼制造齒輪和泵體。強(qiáng)度和耐磨性極佳的高強(qiáng)度合金鋼，能承受得比較高的壓力和磨損，使泵的壽命得到延長(zhǎng)。 經(jīng)過(guò)實(shí)際的驗(yàn)證，這些優(yōu)化的措施可以使齒輪泵的性能得到明顯的改善，從而為高效的工程齒輪泵運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保證。
低噪聲化
在工業(yè)生產(chǎn)中，齒輪泵的噪聲問(wèn)題一直以來(lái)都備受關(guān)注。可采用如下先進(jìn)降噪技術(shù)有效降低齒輪泵的噪聲水平。首先，齒輪參數(shù)的合理計(jì)算選擇是重要的降噪措施。可以通過(guò)對(duì)模數(shù)、齒數(shù)以及壓力角等參數(shù)的精確測(cè)算和調(diào)整，使嚙合更加順暢，噪聲也會(huì)因嚙合良好而降低。比如適當(dāng)減小模數(shù)，能使線速降低，從而減低噪聲;同時(shí)對(duì)齒輪的傳動(dòng)比進(jìn)行合理的齒數(shù)比選擇，可使震動(dòng)幅度降低。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，以上措施一般可降低5～10dB。其次，采用吸聲材料也是一種降噪的有效方法。吸聲材料安裝在齒輪泵的外殼內(nèi)部或周圍，如吸聲棉、泡沫塑料、玻璃纖維等，能將噪聲能量吸收掉，使噪聲傳播減少。這些吸聲材料具有很好的吸聲性能，可以消耗噪聲轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量，可以起到很好的作用。試驗(yàn)表明，齒輪泵的噪聲可以在安裝吸聲材料后降低8～12dB。此外，隔聲的罩面是降噪的直接有效措施。隔聲罩能完全包裹齒輪泵，阻隔其擴(kuò)散到周圍環(huán)境的途徑。隔聲罩一般采用多層結(jié)構(gòu)，有吸聲層、隔聲層及防護(hù)層等; 吸聲式隔聲罩，如吸聲棉等，能起到一定的吸收作用;隔聲式隔聲器有隔聲筒、隔聲板等。齒輪泵的噪聲可以通過(guò)對(duì)隔聲式隔聲罩的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)而降低到10～15dB。綜上所述，通過(guò)優(yōu)化齒輪參數(shù)、采用吸聲材料和安裝隔聲罩等先進(jìn)的降噪技術(shù)，可以顯著降低齒輪泵的噪聲水平，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供更加安靜、舒適的環(huán)境。齒輪泵的噪聲主要來(lái)源于齒輪嚙合時(shí)的沖擊和流體流動(dòng)的噪聲。假設(shè)原齒輪泵的噪聲為N1(dB)，通過(guò)優(yōu)化齒輪參數(shù)，使齒輪嚙合時(shí)的沖擊噪聲降低了
0引 言
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，深基礎(chǔ)工程在建筑、交通、能源等領(lǐng)域的重要性日益凸顯。樁工機(jī)械作為深基礎(chǔ)工程施工的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和技術(shù)水平直接影響著工程的質(zhì)量和效率。齒輪泵作為樁工機(jī)械液壓系統(tǒng)的核心部件之一，在新質(zhì)生產(chǎn)力的背景下，面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。深入研究樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展趨向，對(duì)于提高深基礎(chǔ)工程施工的效率和質(zhì)量，降低成本，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。某大型企業(yè)生產(chǎn)的典型樁工機(jī)械設(shè)備如圖1所示。用于大型樁工機(jī)械設(shè)備的大流量高壓齒輪泵如圖2所示。
圖 1 某典型樁工機(jī)械設(shè)備
圖 2 大型樁工機(jī)械設(shè)備用大流量高壓齒輪泵
1 新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵與特征
1.1新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)涵
新質(zhì)生產(chǎn)力是指在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式等新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，以科技創(chuàng)新為核心驅(qū)動(dòng)力，以提高資源利用效率、降低環(huán)境污染、提升產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)力。
1.2新質(zhì)生產(chǎn)力的特征
新質(zhì)生產(chǎn)力的特征分為創(chuàng)新性、高效性、綠色性、融合性，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖 3 新質(zhì)生產(chǎn)力的特征
創(chuàng)新性
通過(guò)不斷引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新材料來(lái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新質(zhì)生產(chǎn)力強(qiáng)調(diào)了科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的核心地位。比如在樁工機(jī)械領(lǐng)域中，樁工的智能化水平隨著數(shù)字化技術(shù)、人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用而不斷提高，大大提高了施工的效率與質(zhì)量。
高效性
新質(zhì)生產(chǎn)力以最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益為目的，以提高資源利用效率、降低生產(chǎn)成本為重點(diǎn)，提高生產(chǎn)效率。在樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展中，通過(guò)對(duì)齒輪泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高齒輪泵容積效率和機(jī)械效率;采用先進(jìn)的制造工藝和材料，使樁工機(jī)械的工作效率得到提高。
綠色性
經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)應(yīng)相協(xié)調(diào)、相統(tǒng)一，以減少對(duì)環(huán)境的污染。注重采用環(huán)保材料和節(jié)能技術(shù)，減少泄漏和噪聲污染，降低能源消耗，在發(fā)展樁工機(jī)械用齒輪泵方面做到綠色施工。
融合性
新質(zhì)生產(chǎn)力推動(dòng)不同行業(yè)間的一體化發(fā)展，不斷形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展需要與實(shí)現(xiàn)智能化、高效化、綠色化的液壓技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行深度融合。
2樁工機(jī)械用齒輪泵的技術(shù)現(xiàn)狀
2.1齒輪泵的工作原理與特點(diǎn)
齒輪泵是一種依靠齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送液體的容積式泵。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、自吸性能好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但也存在流量和壓力脈動(dòng)較大、噪聲較高等缺點(diǎn)，其工作原理如圖4所示。
圖 4 齒輪泵的工作原理
2.2樁工機(jī)械對(duì)齒輪泵的要求
高壓、大流量
樁工機(jī)械在工作過(guò)程中需要承受較大的負(fù)荷和沖擊，對(duì)齒輪泵的性能要求較高，因此，樁工機(jī)械在使用過(guò)程中需要承受樁工機(jī)械的液壓系統(tǒng)，并為樁錘、鉆頭等工作部件提供足夠的壓力和流量來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大型旋挖鉆機(jī)中，液壓系統(tǒng)工作壓力可達(dá)35～45MPa，流量可達(dá)500～600L/min。齒輪泵要滿足樁工機(jī)械的工作需要，需要有高電壓和大流量的輸出能力。
可靠性高
樁工機(jī)械的工作環(huán)境惡劣，齒輪泵在惡劣的環(huán)境下要能長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，需要有良好的可靠性和耐久性。行業(yè)調(diào)查表明，齒輪泵平均無(wú)故障工作時(shí)間應(yīng)不短于5000h。
噪聲低
樁工機(jī)械的工作噪聲較大，為了降低施工現(xiàn)場(chǎng)的噪聲污染，齒輪泵需要具備較低的噪聲水平。一般來(lái)說(shuō)，齒輪泵的噪聲應(yīng)控制在80dB以下。
2.3目前樁工機(jī)械用齒輪泵存在的問(wèn)題
高壓、大流量輸出具有局限性
以某大型樁工機(jī)械為例，其所需液壓系統(tǒng)流量為600L/min，而目前常用的單個(gè)齒輪泵最大流量?jī)H為120L/min(此處120L/min遠(yuǎn)小于600L/min)。為滿足系統(tǒng)要求，不得不采用5臺(tái)齒輪泵并聯(lián)工作。每臺(tái)齒輪泵的成本為1800元左右，多臺(tái)并聯(lián)后總成本為5×1800=9000元，相比使用一臺(tái)高性能大流量齒輪泵(假設(shè)高性能大流量齒輪泵成本為5000元)成本大幅增加。同時(shí)，多臺(tái)泵并聯(lián)工作增加了故障點(diǎn)，系統(tǒng)可靠性降低。假設(shè)單個(gè)齒輪泵的可靠性為92%(以百分比表示)，則5臺(tái)并聯(lián)后的可靠性為92%5≈65.908%。理想情況下，一臺(tái)能夠滿足該大型樁工機(jī)械液壓系統(tǒng)要求的齒輪泵應(yīng)具備流量為600L/min，且能在 28MPa高壓下穩(wěn)定工作。而目前的齒輪泵在相同壓力下，流量?jī)H能達(dá)到120L/min，差距為600−120=480L/min。
無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的影響
可靠性方面
不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)齒輪泵的運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障。例如，在一項(xiàng)對(duì)100臺(tái)樁工機(jī)械的調(diào)查中，有20臺(tái)因齒輪泵故障導(dǎo)致停工，其中因未能及時(shí)監(jiān)測(cè)到泵的異常磨損、過(guò)熱等問(wèn)題而引發(fā)故障的占比達(dá)到70%。若能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器檢測(cè)泵的溫度、壓力、振動(dòng)等參數(shù)，可以提前預(yù)警故障，減少停工損失。假設(shè)每次因故障停工造成的損失為5000元，那么在一定時(shí)間內(nèi)，平均每100臺(tái)齒輪泵由于智能化程度低導(dǎo)致的損失可達(dá)20×70%×5000=70000元。
使用壽命方面
缺乏實(shí)時(shí)控制功能，無(wú)法根據(jù)實(shí)際工況調(diào)整泵的運(yùn)行參數(shù)，可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)度磨損或在不利條件下運(yùn)行。以某深基礎(chǔ)工程領(lǐng)域樁工機(jī)械用齒輪泵為例，在理想的運(yùn)行條件下，使用壽命可達(dá)8000h。但由于不能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障和異常振動(dòng)以及磨損，做出轉(zhuǎn)速調(diào)整等控制措施，導(dǎo)致實(shí)際使用壽命僅為6800h(明顯小于理想時(shí)長(zhǎng))。經(jīng)過(guò)對(duì)50臺(tái)使用該型號(hào)齒輪泵的樁工機(jī)械的統(tǒng)計(jì)，平均每臺(tái)泵因智能化程度低導(dǎo)致的使用壽命縮短了8000−6800=1200h， 增加了設(shè)備更換成本。
能量損失與泄漏問(wèn)題突出
能量利用率低
目前樁工機(jī)械用齒輪泵的能量利用率僅為60%左右。以一臺(tái)功率為100kW的齒輪泵為例，在工作過(guò)程中,實(shí)際有效輸出功率僅約為100×60%=60kW,而損失的功率為100×(1− 60%)=40kW。假設(shè)該泵每天工作8h,一年工作300d,則一年浪費(fèi)的能量為100×(1−60%)×8×300=96000kW.h。以每千瓦時(shí)工業(yè)電費(fèi)為0.6元計(jì)算, 一年因能量利用率低造成的電費(fèi)損失為100×(1−60%)×8×300×0.6=57600元。
泄漏量占比高
泄漏量占總流量的3%～5%。以一臺(tái)流量為200L/min的齒輪泵為例，泄漏量在200×3%=6L/min到200×5%=10L/min之間。同時(shí)，意外泄漏還會(huì)造成環(huán)境污染，增加處理成本。考慮泄漏對(duì)環(huán)境的影響以及后續(xù)處理費(fèi)用，損失巨大。
3新質(zhì)生產(chǎn)力視角下樁工機(jī)械用齒輪泵的發(fā)展趨向
3.1性能提升
高壓化、大流量化
齒輪泵在工業(yè)領(lǐng)域是必不可少的。泵的耐壓能力和流量輸出可以通過(guò)對(duì)齒輪泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇的優(yōu)化而得到明顯的改善。 一方面，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上講，齒輪的外形、尺寸以及嚙合方式等都能得到很好的優(yōu)化。如：采用新型漸開式的線齒形設(shè)計(jì)，可使齒輪嚙合更順暢，從而減少由于撞擊而產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，使齒輪泵耐壓能力得到提高。合理設(shè)計(jì)泵體流道結(jié)構(gòu)，可使流體阻力降低，流量輸出也隨之增加。 另一方面，從材料選用上來(lái)說(shuō)，采用高強(qiáng)度合金鋼制造齒輪和泵體。強(qiáng)度和耐磨性極佳的高強(qiáng)度合金鋼，能承受得比較高的壓力和磨損，使泵的壽命得到延長(zhǎng)。 經(jīng)過(guò)實(shí)際的驗(yàn)證，這些優(yōu)化的措施可以使齒輪泵的性能得到明顯的改善，從而為高效的工程齒輪泵運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保證。
低噪聲化
在工業(yè)生產(chǎn)中，齒輪泵的噪聲問(wèn)題一直以來(lái)都備受關(guān)注。可采用如下先進(jìn)降噪技術(shù)有效降低齒輪泵的噪聲水平。首先，齒輪參數(shù)的合理計(jì)算選擇是重要的降噪措施。可以通過(guò)對(duì)模數(shù)、齒數(shù)以及壓力角等參數(shù)的精確測(cè)算和調(diào)整，使嚙合更加順暢，噪聲也會(huì)因嚙合良好而降低。比如適當(dāng)減小模數(shù)，能使線速降低，從而減低噪聲;同時(shí)對(duì)齒輪的傳動(dòng)比進(jìn)行合理的齒數(shù)比選擇，可使震動(dòng)幅度降低。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，以上措施一般可降低5～10dB。其次，采用吸聲材料也是一種降噪的有效方法。吸聲材料安裝在齒輪泵的外殼內(nèi)部或周圍，如吸聲棉、泡沫塑料、玻璃纖維等，能將噪聲能量吸收掉，使噪聲傳播減少。這些吸聲材料具有很好的吸聲性能，可以消耗噪聲轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式的能量，可以起到很好的作用。試驗(yàn)表明，齒輪泵的噪聲可以在安裝吸聲材料后降低8～12dB。此外，隔聲的罩面是降噪的直接有效措施。隔聲罩能完全包裹齒輪泵，阻隔其擴(kuò)散到周圍環(huán)境的途徑。隔聲罩一般采用多層結(jié)構(gòu)，有吸聲層、隔聲層及防護(hù)層等; 吸聲式隔聲罩，如吸聲棉等，能起到一定的吸收作用;隔聲式隔聲器有隔聲筒、隔聲板等。齒輪泵的噪聲可以通過(guò)對(duì)隔聲式隔聲罩的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)而降低到10～15dB。綜上所述，通過(guò)優(yōu)化齒輪參數(shù)、采用吸聲材料和安裝隔聲罩等先進(jìn)的降噪技術(shù)，可以顯著降低齒輪泵的噪聲水平，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供更加安靜、舒適的環(huán)境。齒輪泵的噪聲主要來(lái)源于齒輪嚙合時(shí)的沖擊和流體流動(dòng)的噪聲。假設(shè)原齒輪泵的噪聲為N1(dB)，通過(guò)優(yōu)化齒輪參數(shù)，使齒輪嚙合時(shí)的沖擊噪聲降低了