齿轮泵的困油现象及其解决措施

作者： 2015年11月13日来源：互联网浏览量：

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引言　　齿轮泵属于容积式泵,它是利用回转部件在泵壳中的回转,造成工作空间的容积变化,从而达到吸排液体的目的。齿轮泵以其结构简单紧凑、体积小、成本低、寿命长、抗污染能力强等优点有着广泛的应用,可是齿轮泵又

　　引言

　　齿轮泵属于容积式泵,它是利用回转部件在泵壳中的回转,造成工作空间的容积变化,从而达到吸排液体的目的。齿轮泵以其结构简单紧凑、体积小、成本低、寿命长、抗污染能力强等优点有着广泛的应用,可是齿轮泵又因为工作时噪声大、流量不均匀而在使用中带来不便。所以,如何减小噪声和改善流量均匀性是齿轮泵设计中面临的重要的问题。通过研究得知,噪声的产生和流量的均匀性差与齿轮泵的困油现象有着较大关系[1]。所以,如何防止齿轮泵的困油现象的产生有着重要的实际意义。本文力求通过分析困油现象产生的原因,从而得出解决问题的较好方法。

　　1齿轮泵的基本结构和原理

　　1.1基本结构

　　齿轮泵按啮合方式分有外(啮合式)齿轮泵和内(啮合式)齿轮泵两类。以外啮合式齿轮泵为例,该齿轮泵的基本结构如图1所示。

　　在泵壳3中装有一对完全相同且互相啮合的齿轮。其中被原动机带动回转的齿轮1称为主动齿轮,它与主动轴之间用键连接;被主动齿轮带动回转的齿轮2称为从动齿轮,它与从动轴之间或用键连接或滑套在从动轴上。主动轴与从动轴互相平行。主、从动齿轮分别被泵壳和泵的前后端盖(图中没画出)所包围,形成密封空间。与吸入口4相通的吸入腔和与排出口5相通的排出腔由啮合的轮齿A、B、C隔离。

　　1.2工作原理

　　当主动齿轮按图示方向顺时针回转时,左侧因齿C逐渐退出啮合,其所占据的齿间容积逐渐增大,压力相对降低,于是液体在吸入液面上的压力作用下,经吸入管和吸入口4流入该齿间。

　　图1齿轮工作原理图

1-主动齿轮;2-从动齿轮;3-泵壳;4-吸入口;5-排出口

　　随着齿轮的回转,一个个吸满液体的齿间转过吸入腔,沿泵壳内壁转到右侧的排出腔,实现液体的输送,当右侧轮齿逐渐进入啮合时,充满齿间的液体即被轮齿不断挤出,并从排出口连续排出。

　　2齿轮泵的困油现象

　　齿轮泵的齿形一般都采用渐开线,为了保证齿轮转动的连续和平稳,同时避免吸、排腔相互旁通,其重迭系数E需大于1,即在前一对啮合的轮齿尚未完全脱离啮合时,后一对轮齿已进入啮合,因而就会出现二对以上的轮齿同时啮合的情况,这样就在两啮合线与泵端盖间形成一个封闭空间(称为困油容积),使一部分油液困在其中,如图2-a所示。随着齿轮的转动,困油容积逐渐减小,直至两对轮齿的啮合点转至对称于节点位置时,困油容积达到最小,如图2-b所示。在这一过程中,残留在困油容积中的油液被挤压,压力急剧上升(可达排出压力的10倍以上),使齿轮、轴和轴承受到很大的径向力,此时油液将从零件密封面的缝隙中被强行挤出,造成油液发热而加快变质。此过程称为困油压缩过程。

　　图2齿轮泵的困油现象

　　其后,随着齿轮继续转动,困油容积又逐渐增大,直至前一对轮齿脱开啮合为止,如图2-c所示。在这一过程中,因困油容积中不能及时充入油液而使其内压力急剧下降,溶于油中的气体析出而产生气泡,这些气泡被带到吸入腔,不但妨碍油液充人齿间,而且随压力升高又会消失。结果导致容积效率的降低,产生振动和噪声。这一过程称为因油膨胀过程。

　　可见,困油现象就是困油容积的变化造成其内压力急剧升降的现象。泵发生因油时,不仅使轮齿和轴承负荷增加而降低泵的使用寿命,油温升高而加快油的变质,而且会导致泵的排量减小,产生振动和噪声,使泵的工作极不平稳。

　　3困油现象的解决措施根据困油现象产生的原因,只要能在不使吸、排腔旁通的前提下,设法在困油容积变小时使之与排出腔沟通,增大时与吸入腔沟通,上述因困油而产生的弊端即可消除。具体的方法有多种,现介绍如下:

　　3.1卸压槽法

　　这种方法是我国泵类设计所推荐的方法,也是最常用的一种卸压方法。在油泵的两端盖内侧,沿两齿轮节圆公切线方向,相应于吸排腔位置各挖两个凹槽,称为卸压槽。两槽相对于两齿轮中心连线成对称布置,如图3的虚线所示。卸压槽的尺寸可按照如下方法计算。

　　图3卸压槽法

　　困油容积最小时两对啮合齿的啮合点A、B的垂直距离

　　可见,在困油容积达到最小值前或超过最小值以后,不管困油容积是增还是减,齿轮泵或通过右边的卸压槽把其内的油液引至排出腔,或通过左边卸压槽把吸入腔的油液引入困油容积。这样就消除了困油压缩和困油膨胀,从而达到消除困油现象的目的。

　　3.2卸压孔法

　　卸压孔结构如图4所示。在从动齿轮的每一个齿顶和齿根均径向钻孔,从动轴上切出两条月牙形沟槽,从动齿轮滑套在从动轴上。当困油压缩时,困油容积中的高压油可通过从动齿轮齿顶或齿根的相应钻孔和从动轴上的沟槽引向排出腔;而困油膨胀时,吸入腔的油液则可通过相应钻孔和沟槽引入困油容积,从而消除了困油现象。圆孔中心所处的位置应使圆孔能和从动齿廓的啮合点相切,故其中心应在啮合线上。