外嚙合齒輪泵困油現(xiàn)象及解決方法

1、外嚙合齒輪泵困油現(xiàn)象及解決方法（河北科技大學(xué)，河北石家莊 050000）摘要：外嚙合齒輪泵在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，本文解釋了外嚙合齒輪泵的工作原理和困油現(xiàn)象的形成原因及其危害，并提出了解決措施闡述了卸荷槽法及該方法的不足之處，又提出了改變齒形法和采用斜齒輪或人字齒輪的方法，具有一定的研究?jī)r(jià)值。關(guān)鍵詞：外嚙合齒輪泵；困油現(xiàn)象；卸荷槽0、引言外嚙合齒輪泵是一種常用容積式液壓泵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、自吸性能好、對(duì)油液污染不敏感和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。外嚙合齒輪泵工作時(shí)依靠一對(duì)相互嚙合的齒輪來(lái)改變吸油腔與壓油腔的密閉容積，從而實(shí)現(xiàn)吸油與壓油。但是

2、齒輪泵會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象，困油現(xiàn)象不僅產(chǎn)生瞬間壓力沖擊，還會(huì)引起氣蝕，從而導(dǎo)致振動(dòng)和噪聲。本文簡(jiǎn)單介紹了外嚙合齒輪泵的工作原理，針對(duì)困油現(xiàn)象形成的原因，提出有效的解決措施，從而消除或者降低困油現(xiàn)象帶來(lái)的危害。1、外嚙合齒輪泵工作原理外嚙合齒輪泵主要由一對(duì)幾何參數(shù)完全相同的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、泵體、傳動(dòng)軸和前后泵蓋等主要零件組成。外嚙合齒輪泵屬于液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，符合動(dòng)力元件工作原理的一般規(guī)律。第一、有密閉的工作容積。外嚙合齒輪泵的工作容積由兩個(gè)相互嚙合的齒輪的齒槽、泵體及兩端的端蓋組成。 第二、有周期性的容積變化。外嚙合齒輪泵周期性的容積變化存在于兩個(gè)相互嚙合齒輪的嚙合區(qū)域，齒輪的嚙合線將密閉的

3、容積分為吸油腔和壓油腔。兩個(gè)相互嚙合的齒輪進(jìn)入嚙合，密閉的容積減小，進(jìn)行壓油；兩個(gè)相互嚙合的齒輪脫開(kāi)嚙合，密閉的容積增大進(jìn)行吸油。2、困油現(xiàn)象形成原因及危害1為了使齒輪平穩(wěn)的嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)，吸、壓油腔應(yīng)嚴(yán)格地密封以及連續(xù)均勻地供油，根據(jù)齒輪的嚙合原理，要使嚙合齒輪平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使齒輪的重合度大于1(一般取=1.051.3)，即在齒輪泵工作時(shí)總有兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合，因此，就有一部分油液困在兩對(duì)輪齒所形成的封閉容腔之內(nèi)，此封閉腔與吸、壓油腔互不相通，如圖3.8所示。這個(gè)封閉容積先隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小(由圖3.8a到圖3.8b)，以后又逐漸增大(由圖3.8b到圖3.8c)。封閉容積的減少會(huì)使被困油液受擠壓而

4、產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡負(fù)載作用；封閉容積的增大又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生空穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。其封閉容積的變化如圖3.9所示。困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲并引起振動(dòng)和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作平穩(wěn)性，縮短使用壽命。3困油現(xiàn)象解決措施31卸荷槽法及其不足(1)卸荷槽法1消除困油的方法通常是在兩端蓋板上開(kāi)一對(duì)矩形卸荷槽，如上圖3.8d中的虛線所示，開(kāi)卸荷槽的原則是：當(dāng)封閉容積減小時(shí)，使卸荷槽與壓油腔相通以便將封閉容積的油液排到壓油腔；當(dāng)封閉容積增大時(shí)，使卸荷槽與吸油腔相通，這時(shí)吸油腔的油補(bǔ)入，避免產(chǎn)生真空，這樣使

5、困油現(xiàn)象得以消除，在開(kāi)卸荷槽時(shí)，必須保證齒輪泵吸、壓油腔任何時(shí)候不能通過(guò)卸荷槽直接相通，否則將使齒輪泵的容積效率降低；若卸荷槽間距過(guò)大則困油現(xiàn)象不能徹底消除，所以當(dāng)兩齒輪為無(wú)變位的標(biāo)準(zhǔn)嚙合時(shí)，兩卸荷槽之間的距離應(yīng)為：a = tcos =mcos*cos 式中：a齒輪壓力角；t標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基圓齒距。(2)解析卸荷槽法的不足2利用卸荷槽結(jié)構(gòu), 只是減弱或降低它的有害影響 , 不可能從根本上 得到消除。 分析其原因:兩卸荷槽之間的距離 d。該距離太大 , 起不到減弱或降低困油危害的作用 ;該距離太小 , 困油區(qū)將高、 低壓串通 , 破壞了液壓泵的工作條件。由齒輪嚙合過(guò)程可知 :在排油腔剛剛進(jìn)入嚙合的嚙

6、合線至兩齒輪中心線之間的距離 c 為最大 , 隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng) , 該距離逐漸減小。所以要想將困油區(qū)受擠壓的油液經(jīng)排油腔排出 , 就必須使排油腔的卸荷槽與齒輪中心線之間的距離 y小于 c而大于a, 即 :a <y <c。而在相對(duì)應(yīng)的吸油腔 , 另一對(duì)輪齒的嚙合線至兩齒輪中心線之間的距離 b為最小 , 隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng) , 該距離逐漸增大直至輪齒脫開(kāi)嚙合點(diǎn)。所以要想使困油區(qū)出現(xiàn)真空的油液經(jīng)吸油腔得到 補(bǔ)充 , 就必須使吸油腔的卸荷槽與兩齒輪中心線之間的距離 x小于 m 而大于 b, 即 :b <x <m 。在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中 , 分析 a <y <c、 b <

7、x <m 可 知 :閉死容積 y - a、 x - b內(nèi)的油液既不能經(jīng)排油腔 排出 , 也不能經(jīng)吸油腔得到補(bǔ)充。這就是利用吸、 排 油腔卸荷槽結(jié)構(gòu)消除困油現(xiàn)象的不足之處 , 它只能減 弱或降低困油危害 , 并不可能從根本上得到消除32改變齒形法3(1)采用非對(duì)稱齒形 采用一種雙模數(shù)非對(duì)稱的漸開(kāi)線齒形，使輪齒工作面的模數(shù)小，非工作面的模數(shù)大。采用這種特殊結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于在齒頂圓直徑不變的情況下，增大了齒輪的齒數(shù)，實(shí)驗(yàn)證明，有效流量增加了l0，脈動(dòng)率下降了40，噪聲下降了十幾個(gè)分貝。(2)采用圓弧齒形 圓弧齒形的齒輪具有齒數(shù)少、體積小、無(wú)根切、無(wú)脈動(dòng)、噪聲小和傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。由于這種齒形在工作的

8、時(shí)候，具有連續(xù)嚙合的特點(diǎn)，因此它能夠保證連續(xù)而均勻的供油和傳動(dòng)的平穩(wěn)性。但是在實(shí)際工作中，必須在整個(gè)齒寬方向錯(cuò)開(kāi)l4周節(jié)的整數(shù)倍，通常取半個(gè)齒距，即在結(jié)構(gòu)上采用螺旋齒輪，這時(shí)由于不同截面上的瞬時(shí)流量可以相互補(bǔ)償，從而達(dá)到消除流量脈動(dòng)的目的。實(shí)驗(yàn)證明，采用這種齒形，其噪聲可降低13分貝左右，而且其他性能也很優(yōu)越。33采用斜齒輪或人字齒輪4困油現(xiàn)象易產(chǎn)生于直齒圓柱外嚙合齒輪泵中，當(dāng)采用斜齒輪或人字齒輪時(shí)，由于齒輪的嚙合過(guò)程不像直齒圓柱齒輪那樣突然地作線性接觸和突然地作線性脫開(kāi)，而是逐漸的進(jìn)入嚙合和逐漸的退出嚙合，因此在通常情況下不會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象。4結(jié)束語(yǔ)根據(jù)外嚙合齒輪泵的工作原理，針對(duì)其困油現(xiàn)象，結(jié)合形成原因，我們可以采用卸荷槽法、改變齒形法以及采用斜齒輪或人字齒輪方法來(lái)有效的降低齒輪泵困油現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)減小噪聲和改善流量均勻性的目的，提高齒輪泵的使用壽命。參考文獻(xiàn)：1姜繼海、宋錦春、高常識(shí)， 液壓與氣壓傳動(dòng)，第二版，北京：高等教育出版社，200