中國臺灣YUKEN油研柱塞泵A10-L-R-01-B-K-10 

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中國臺灣YUKEN油研柱塞泵A10-L-R-01-B-K-10 

齒輪泵的困油問題

齒輪泵要能連續(xù)地供油，就要求齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε大于1，也就是當(dāng)一對齒輪尚未脫開嚙合時，另一對齒輪已進(jìn)入嚙合，這樣，就出現(xiàn)同時有兩對齒輪嚙合的瞬間，在兩對齒輪的齒向嚙合線之間形成了一個封閉容積，一部分油液也就被困在這一封閉容積中〔見圖3-5(a)〕，齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，這一封閉容積便逐漸減小，到兩嚙合點處于節(jié)點兩側(cè)的對稱位置時〔見圖 3-5(b)〕，封閉容積為最小，齒輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，封閉容積又逐漸增大，直到圖3-5(c)所示位置時，容積又變?yōu)樽畲蟆Ｔ诜忾]容積減小時，被困油液受到擠壓，壓力急劇上升，使軸承上突然受到很大的沖擊載荷，使泵劇烈振動，這時高壓油從一切可能泄漏的縫隙中擠出，造成功率損失，使油液發(fā)熱等。當(dāng)封閉容積增大時，由于沒有油液補充，因此形成局部真空，使原來溶解于油液中的空氣分離出來，形成了氣泡，油液中產(chǎn)生氣泡后，會引起噪聲、氣蝕等一系列惡果。以上情況就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。這種困油現(xiàn)象極為嚴(yán)重地影響著泵的工作平穩(wěn)性和使用壽命。

為了消除困油現(xiàn)象，在齒輪泵的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽，其幾何關(guān)系如圖3-6所示。卸荷槽的位置應(yīng)該使困油腔由大變小時，能通過卸荷槽與壓油腔相通，而當(dāng)困油腔由小變大時，能通過另一卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離為a，必須保證在任何時候都不能使壓油腔和吸油腔互通。

按上述對稱開的卸荷槽，當(dāng)困油封閉腔由大變至最小時(圖)，由于油液不易從即將關(guān)閉的縫隙中擠出，故封閉油壓仍將高于壓油腔壓力；齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)封閉腔和吸油腔相通的瞬間，高壓油又突然和吸油腔的低壓油相接觸，會引起沖擊和噪聲。于是CB—B型齒輪泵將卸荷槽的位置整個向吸油腔側(cè)平移了一個距離。這時封閉腔只有在由小變至最大時才和壓油腔斷開，油壓沒有突變，封閉腔和吸油腔接通時，封閉腔不會出現(xiàn)真空也沒有壓力沖擊，這樣改進(jìn)后，使齒輪泵的振動和噪聲得到了進(jìn)一步改善。

齒輪泵工作時，在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖所示，泵的右側(cè)為吸油腔，左側(cè)為壓油腔。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上，沿著齒頂?shù)男孤┯?，具有大小不等的壓力，就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高，這個不平衡力就越大，其結(jié)果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩擦等。為了解決徑向力不平衡問題，在有些齒輪泵上，采用開壓力平衡槽的辦法來消除徑向不平衡力，但這將使泄漏增大，容積效率降低等。CB—B型齒輪泵則采用縮小壓油腔，以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力，所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。

齒輪泵的排量V相當(dāng)于一對齒輪所有齒谷容積之和，假如齒谷容積大致等于輪齒的體積，那么齒輪泵的排量等于一個齒輪的齒谷容積和輪齒容積體積的總和，即相當(dāng)于以有效齒高(h=2m)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積，即：式中：D為齒輪分度圓直徑，D=mz(cm)；h為有效齒高，h=2m(cm)；B為齒輪寬(cm)；m為齒輪模數(shù)(cm)；z為齒數(shù)。

實際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大，故上式中的π常以3.33代替，則式(3-10)可寫成：

齒輪泵的流量q(1/min)為：式中：n為齒輪泵轉(zhuǎn)速(rpm)；ηv為齒輪泵的容積效率。

實際上齒輪泵的輸油量是有脈動的，故式(3-12)所表示的是泵的平均輸油量。

從上面公式可以看出流量和幾個主要參數(shù)的關(guān)系為：

(1)輸油量與齒輪模數(shù)m的平方成正比。

(2)在泵的體積一定時，齒數(shù)少，模數(shù)就大，故輸油量增加，但流量脈動大；齒數(shù)增加時，模數(shù)就小，輸油量減少，流量脈動也小。用于機床上的低壓齒輪泵，取z=13～19，而中高壓齒輪泵，取z=6～14，齒數(shù)z＜14時，要進(jìn)行修正。

(3)輸油量和齒寬B、轉(zhuǎn)速n成正比。一般齒寬B=(6～10)m；轉(zhuǎn)速n為750r/min：1000 r/min、1500r/min，轉(zhuǎn)速過高，會造成吸油不足，轉(zhuǎn)速過低，泵也不能正常工作。一般齒輪的最大圓周速度不應(yīng)大于5～6m/s。

高壓齒輪泵的特點

上述齒輪泵由于泄漏大(主要是端面泄漏，約占總泄漏量的70%～80%)，且存在徑向不平衡力，故壓力不易提高。高壓齒輪泵主要是針對上述問題采取了一些措施，如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與軸承的剛度；對泄漏量最大處的端面間隙，采用了自動補償裝置等。下面對端面間隙的補償裝置作簡單介紹。

1.浮動軸套式圖是浮動軸套式的間隙補償裝置。它利用泵的出口壓力油，引入齒輪軸上的浮動軸套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償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵起動時，靠彈簧4來產(chǎn)生預(yù)緊力，保證了軸向間隙的密封。

2.浮動側(cè)板式浮動側(cè)板式補償裝置的工作原理與浮動軸套式基本相似，它也是利用泵的出口壓力油引到浮動側(cè)板1的背面，使之緊貼于齒輪2的端面來補償間隙。起動時，浮動側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。