外嚙合齒輪泵 (2)

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1、《淺談外嚙合齒輪泵的困油現(xiàn)象》， 相信大家對(duì)這個(gè)東西肯定不陌生，有些甲友絕對(duì)更了解這個(gè)東西，那我今天如果有講的不到位的地方也請(qǐng)別見(jiàn)怪，還望大家慷慨指出。 看過(guò)我帖子的甲友們都會(huì)知道一點(diǎn)，液壓泵一般分為齒輪式、柱塞式和葉片式三大類，熱心的甲友可以到這里看看今天我講到的這款泵，在挖掘機(jī)上基本是淘汰了，淘汰的原因有很多，而今天我要講的困油現(xiàn)象也是其中的原因之一。但是目前應(yīng)用依然十分廣泛，比如汽車(chē)的升斗泵，它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，體積小，重量輕，自吸性好，對(duì)油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲大，排量不可調(diào)。 下面是這款泵的立體剖視圖。

2、 工作原理的話我相信大家都明白，有不明白的可以參照我上面提到的那篇帖子及結(jié)合下圖進(jìn)行了解，今天在這里就不多講了。 泵主要由主、從動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。 齒輪泵要平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必須大于1，即總會(huì)出現(xiàn)兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，并且有一部分油液被困在兩對(duì)齒輪所形成的的封閉空腔之間。 可能圖片有點(diǎn)小，不好意思??！我沒(méi)找到大點(diǎn)的圖片，就借助上圖開(kāi)始講解吧！ 上圖從a到c的過(guò)程中，這個(gè)封閉空腔的容積開(kāi)始隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小，然后從c到e，又逐漸開(kāi)始加大。封閉空腔的減小會(huì)使被困油液受擠壓而產(chǎn)生很高的壓力，從縫隙擠出，油液發(fā)熱，并使機(jī)件如軸承等受到額外的負(fù)載，而

3、封閉空腔容積的增大優(yōu)惠造成局部真空，使油液中溶解的氣體分離，產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，這些都將使泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。 困油現(xiàn)象的危害也很明顯，會(huì)使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動(dòng)和汽蝕，同時(shí)降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。 消除困油的方法，通常是在兩端蓋板上開(kāi)卸槽，如上圖中的虛線方框，當(dāng)封閉容積減小時(shí)，通過(guò)右邊的卸菏槽與壓油腔相通，而封閉容積增大時(shí)，通過(guò)左邊的卸荷槽與吸油腔通，兩卸荷糟的間距必須確保在任何時(shí)候都不使吸、排油相通。 在齒輪泵中，油液作用在輪外緣的壓力是不均勻的，從低壓腔到高壓腔，壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞增，因此，齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用，工作

4、壓力越高，徑向不平衡力越大，徑向不平衡力很大時(shí)，能使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端，使定子偏磨，同時(shí)也加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。為了減小徑向不平衡力的影響，常采取縮小壓油口的辦法，使壓油腔的壓力僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)，同時(shí)，適當(dāng)增大徑向間隙，使齒頂不與定子內(nèi)表面產(chǎn)生金屬接觸，并在支撐上多采用滾針軸承或滑動(dòng)軸承。 并且，外嚙合齒輪泵內(nèi)高壓腔內(nèi)的液壓油，還會(huì)泄露到低壓腔中去，比如通過(guò)齒輪嚙合的縫隙、通過(guò)泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙、通過(guò)齒輪兩側(cè)面和側(cè)端蓋板的端面間隙。正是由于這個(gè)原因，普通齒輪泵的效率比較低，還很難提高齒輪泵的輸出壓力。 那么如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題呢？毋庸置疑的

5、是要減少泄露。 下面給大家介紹三種減少泄露的方法。 1.浮動(dòng)軸套式 如圖a,它利用泵的出口壓力油，引入齒輪軸上的浮動(dòng)軸套1的外側(cè)A腔，在液體壓力作用下，使軸套緊貼齒輪3的側(cè)面，因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵起動(dòng)時(shí)，靠彈簧4來(lái)產(chǎn)生預(yù)緊力，保證了軸向間隙的密封。 2.浮動(dòng)側(cè)板式 如圖b，其工作原理與浮動(dòng)軸套式基本相似，它也是利用泵的出口壓力油引到浮動(dòng)側(cè)板1的背面，使之緊貼于齒輪2的端面來(lái)補(bǔ)償間隙。起動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)側(cè)板靠密封圈來(lái)產(chǎn)生預(yù)緊力。 3.撓性側(cè)板式 如圖c ，是撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置，它是利用泵的出口壓力油引到側(cè)板的背面后，靠側(cè)板自身的變形來(lái)補(bǔ)償端面間隙的

6、。 齒輪油泵產(chǎn)生徑向不平衡力的原因及減小辦法 由齒輪油泵的工作原理可知，油液是從吸入腔吸入到齒槽，后沿著泵體內(nèi)側(cè)壁被帶到排出腔排出的，由于吸入腔壓力最低，一般低于大氣壓力，而排出腔壓力最高。沿泵體內(nèi)壁作用在齒頂外周的壓力是變化的，是從吸入腔到排出腔是逐步升高，這一區(qū)域又稱壓力過(guò)渡區(qū)。此壓力對(duì)齒輪產(chǎn)生徑向力，作用在齒頂外周的徑向力分布狀況如圖7所示。它的合力F1和F2徑向作用在齒頂外周，并傳遞到齒輪軸上，使齒輪軸向吸入腔方向產(chǎn)生彎曲變形，同時(shí)軸承也受到單向的徑向力，使其磨損不均勻。齒輪油泵的排出壓力越高，齒輪齒頂圓直徑D2及齒寬B越大，這種不平衡的徑向力也就越大，它直接影響到齒輪和軸承的壽命

7、。 為了減小作用在齒輪上因油液壓力引起的徑向不平衡力，可采用以下的幾種方法。 1、合理地選好齒輪油泵外形尺寸 2、在壓力過(guò)渡區(qū)開(kāi)壓力平衡槽 如圖8所示，在泵的端蓋或泵體上開(kāi)有壓力平衡槽a和b，并有孔道分別和吸入腔A及排出腔B相溝通。這樣就可以使徑向力達(dá)到近似相互平衡.但這種結(jié)構(gòu)的壓力平衡槽a和b使高壓腔與低壓腔相靠近，要引起泵內(nèi)部泄露增加，使泵的容積效率有所降低。 3、減小齒輪油泵的排出角 某些CB型齒輪油泵，為了使容積效率不降低，又能減小徑向不平衡力，是采取減小排出口角度，這角度越小越好，使最高壓力的油液僅作用到一、二個(gè)齒的范圍。為了避免因此使排出口的截面積過(guò)小，排油流速過(guò)高，而

8、把排出口的軸向?qū)挾仍黾?，使排出口呈橢圓形截面。 4、將高壓油作用的范圍擴(kuò)大 實(shí)踐證明，齒輪油泵在工作過(guò)程中，由于受到徑向力的作用，齒輪軸產(chǎn)生變形，齒頂和泵體的側(cè)面的徑向間隙是不均勻的（尤其是中、高壓齒輪油泵），在吸入腔附近間隙最小。因此在壓力過(guò)渡區(qū)內(nèi)，壓力在徑向間隙中不是沿圓周直線下降的，在靠近排出腔，因徑向間隙最大，壓力下降慢，在接近吸入腔的1-2個(gè)齒處，間隙最小，壓力急劇下降，這說(shuō)明密封作用主要靠這1-2個(gè)齒。因此，有些高壓齒輪油泵，就把吸入腔側(cè)的1-2個(gè)齒的齒頂和泵體之間的徑向間隙做得很小，而將其余齒的徑向間隙加大。這樣在很大的徑向間隙內(nèi)，壓力都近似排出壓力，因此徑向力大部分得到平衡

9、，減小了不平衡的的徑向力。如國(guó)產(chǎn)的CB-N和CB-Ⅱ型齒輪油泵就是采用這樣結(jié)構(gòu)來(lái)減小徑向力的。此外還有其它減小不平衡的徑向力的方法，將在高壓齒輪油泵的具體結(jié)構(gòu)中加以說(shuō)明。 單螺桿泵的工作理論 單螺桿泵的轉(zhuǎn)子，通常用鋼材制造，多數(shù)是空心結(jié)構(gòu)，單頭螺紋，截面是一半徑為R的圓形截面，并以此為母線，一面以e為偏心距繞自身軸線等速回轉(zhuǎn)，一面以T為導(dǎo)程作勻速軸向移動(dòng)，所得的軌跡就是單頭螺紋的螺桿外形，如圖47a所示。顯然螺桿螺紋的最高點(diǎn)（峰點(diǎn)）與螺桿螺紋槽的最低點(diǎn)（谷點(diǎn)）的距離為2e。被稱為定子的襯套，它是固定在泵體內(nèi)不動(dòng)的，其內(nèi)表橫截面是由兩個(gè)半徑為R的半圓及其兩連線圍城的截面，兩半圓的中心距為

10、4e。以此截面為母線，繞其中心作均速回轉(zhuǎn)，并以T為導(dǎo)程作均速軸向移動(dòng)，所得的軌跡就是襯套的內(nèi)表面，如圖47b所示。按襯套和螺桿嚙合的關(guān)系，襯套是雙頭螺紋，導(dǎo)程T等于2倍襯套的齒距t，且襯套和螺桿螺紋的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。襯套實(shí)質(zhì)上是起到從動(dòng)螺桿的作用，螺桿與襯套的螺紋頭數(shù)的關(guān)系，所以它實(shí)質(zhì)是一種內(nèi)嚙合密封式雙螺桿泵。 ? 由于螺桿和襯套螺紋互相嚙合，把泵腔分隔成若干個(gè)密封腔室，每個(gè)腔室的軸向長(zhǎng)度等于導(dǎo)程T。當(dāng)泵工作時(shí)螺桿（轉(zhuǎn)子）一方面自轉(zhuǎn)，另方面以偏心距e繞襯套（定子）中心線公轉(zhuǎn)，各密封腔室沿軸向自吸入端向排出端移動(dòng)，吸排液體，轉(zhuǎn)子每回轉(zhuǎn)一周，就把密封腔室推進(jìn)一個(gè)導(dǎo)程T。 ? 單螺桿泵在工作時(shí)，螺桿的軸中心線自襯套中心線以上最高的位置，轉(zhuǎn)動(dòng)到襯套中心線以下最低的位置，即螺桿回轉(zhuǎn)了半周（180度），各密封腔室變化的情形。在0度位置（螺桿中心線在襯套中心線上的最高位置），螺桿的上表面和襯套上表面嚙合，轉(zhuǎn)動(dòng)180度以后，螺桿下表面和襯套下表面嚙合，密封腔室（有陰影線條的部分）從右端向左端推移了T/2距離。例如在0度時(shí)有陰影線密封腔室最大的截面是中間5號(hào)截面，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)180度以后，最大截面移到了1號(hào)截面，向左推移了T/2的距離。 ? 由于單螺桿泵工作時(shí)，螺桿是自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，因此螺桿就要通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)及連接桿使它和驅(qū)動(dòng)軸連接，而使單螺桿泵的軸向尺寸增加。