外嚙合齒輪泵的抽油機及治理

外嚙合齒輪泵的抽油機及治理

1外聚合齒輪泵有許多類型的液體壓泵。與其他形狀的液壓泵相比，齒輪泵（齒輪泵）不僅結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，施工和維護方便，價格低廉，能夠承受惡劣的運行條件（如灰塵等）。振動和高壓機。因此,外嚙合齒輪泵廣泛應用于現(xiàn)代機械中,特別是現(xiàn)代汽車發(fā)動機中用外嚙合齒輪泵作潤滑泵的較多。外嚙合齒輪泵的使用壓力范圍一般為0.04～0.4MPa,轉(zhuǎn)速范圍一般為600～3500r/min。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的高速發(fā)展,外嚙合齒輪泵的總效率也在逐漸提高。因此,要求外嚙合齒輪泵的體積是越來越小,要求外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速是越來越高,特別是一些小型外嚙合齒輪泵的使用轉(zhuǎn)速超過7500r/min。對于這樣高的轉(zhuǎn)速,外嚙合齒輪泵的吸油腔中很容易出現(xiàn)抽空現(xiàn)象。對于發(fā)動機用外嚙合齒輪泵出現(xiàn)抽空現(xiàn)象,不但其容積效率會有較大下降,并使泵在工作過程中出現(xiàn)較高噪聲,而且嚴重時會使?jié)櫥┯筒蛔愣鴵p壞發(fā)動機。2外配合齒輪泵轉(zhuǎn)速小,容積效率低計算外嚙合齒輪泵理論排量Q的公式為:Q=q×b×n=π2(da2?a2?13Pb)×10?3×b×n=q×b×nL/minQ=q×b×n=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3×b×n=q×b×nL/min式中b——齒輪寬度,cmn——齒輪泵轉(zhuǎn)速,r/minq——單位排量,L/r·cm[q=π2(da2?a2?13Pb)×10?3L/r?cm][q=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3L/r?cm]式中da——齒頂圓直徑,mma——齒輪中心距,mmPb——基圓齒距(Pb=π·m·cosα0)α0——齒形角m——模數(shù),mm由此可知,在正常情況下,外嚙合齒輪泵的排量與其轉(zhuǎn)速成正比。但我們在利用外嚙合齒輪泵做實驗時發(fā)現(xiàn),外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速逐漸增加到某一高轉(zhuǎn)速以上時,其排量就不再增加,容積效率開始下降,如圖1所示。而且油的黏度(μ)越大這種現(xiàn)象就出現(xiàn)得越早,這就是在外嚙合齒輪泵中產(chǎn)生的抽空現(xiàn)象。通過實驗、分析,我們認為以下幾個方面是外嚙合齒輪泵中產(chǎn)生抽空現(xiàn)象的原因:(1)吸油管和濾油管中的阻力過大而產(chǎn)生壓力損失;(2)高速旋轉(zhuǎn)的外嚙合齒輪泵,其齒槽間的油液產(chǎn)生了較大的離心力,將油液甩向齒頂和泵體齒腔內(nèi)表面處,其中有一部分通過齒輪泵中運動件間的間隙流失,從而在齒輪根部出現(xiàn)抽空現(xiàn)象;(3)外嚙合齒輪泵高速轉(zhuǎn)動時,相嚙合的齒從齒槽中轉(zhuǎn)脫出后在尚未充滿時,齒槽己轉(zhuǎn)過吸油口,接觸到泵體齒腔的內(nèi)表面,這樣油液就無法充滿齒槽;(4)外嚙合齒輪泵制造誤差較大,齒輪產(chǎn)生偏心,則齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時出現(xiàn)比吸油壓力還低的低壓區(qū)。3解決齒輪泵的沉降現(xiàn)象的最佳方法針對以上分析,我們對轉(zhuǎn)速超過3500r/min的外嚙合齒輪泵分別進行了以下設(shè)計。13降低進入油的阻力盡量增大濾網(wǎng)面積,增大進油管直徑,選用內(nèi)壁光滑的進油管以減小進油阻力。2進油槽設(shè)計新設(shè)計補充填進油槽的一般原則是:泵高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使油液甩向齒頂部處,而齒根處產(chǎn)生負壓使油液稀薄,如不及時補充油,嚴重時就會有抽空現(xiàn)象。因此,在齒根處設(shè)計一條補充填進油槽如圖2a所示。及時將油液補充填齒槽中,而且要盡量延長充填油時間,使齒槽中充滿油液。為提高齒槽中油液的充填性能,使泵的容積效率達到最佳,應按以下幾點設(shè)計補充填油液進油槽。(1)補充填油液進油槽要能將油液及時補充填到齒槽中,且要盡量使油液充填齒槽的時間達到最長。經(jīng)多次試驗反復探究,有了理論依據(jù)后,本人選用一批精度等級相當?shù)?105柴油發(fā)動機機油泵做試驗,在2105機油泵的泵體中增加一條補充填油液的進油槽形狀如圖2所示,進油槽的長度不等,從25°開始每隔5°做1件,第1批一共做了21件。試驗條件為:轉(zhuǎn)速為4600r/min,背壓p=0.26MPa,試驗的結(jié)果是,雙面增加了進油槽,容積效率都有所提高。進油槽所占角度在115°至120°時出現(xiàn)最大值,因此從115°開始每隔2°做1件,測得在117°時機油泵的容積效率達到最大值。η=0.88,超過117°后,進油槽長度增加容積效率不再增加,過長反而降低,如圖3所示。這是因為進油槽與高壓區(qū)太近泄漏增加所致。(2)進油槽尺寸D1(如圖2a所示)應不大于齒根圓直徑df,以D1=df0-0.6為宜。(3)進油槽尺寸D應與齒輪分度圓直徑d相當,以D=d+1為宜。(4)進油槽尺寸深度h不應過大,否則會增大泵的尺寸,以h=3～5mm為宜。3齒輪齒輪泵轉(zhuǎn)速及長度(1)增加一條補充填油液的進油槽對于高轉(zhuǎn)速的外嚙合齒輪泵確實是能增大排量,提高容積效率明顯,特別是對于小排量的外嚙合齒輪泵容積效率可提高到0.87以上。但對于理論排量大于180L/min的大排量外嚙合齒輪泵高轉(zhuǎn)速時其容積效率只能提高到0.85以下。我們用JB/T6010-92的JBC07系列中模數(shù)為4.5mm、齒數(shù)為8、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm、零件制造精度為6～7級的外嚙合齒輪泵做實驗,其理論排量在轉(zhuǎn)速4600r/min時為:Q=q×b×n=271.386L/min結(jié)構(gòu)先按圖2a制造,當外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速為4600r/min、背壓為0.24MPa時,測得其平均排量Q1=228.51L/min,容積效率η1=0.842(2)雖然增加一條補充填油液的進油槽,其容積效率大于JB/T51116-99要求的η≥0.84,但容積效率高轉(zhuǎn)速時與小排量的外嚙合齒輪泵相比還是偏低。究其原因,是因為大排量的外嚙合齒輪泵齒槽空間較大,高轉(zhuǎn)速時相嚙合的齒從齒槽中轉(zhuǎn)脫出后在尚未充滿時,齒槽己轉(zhuǎn)過吸油口,接觸到泵體齒腔的內(nèi)表面,這樣油液就無法充滿齒槽。雖然增加一條補充填油液的進油槽能補充一部分油液到齒槽間,但由于補充填油液的進油槽尺寸不可能太大,補充填的油液有限,所以對于齒槽空間較大的大排量外嚙合齒輪泵排量提高也有限,其容積效率也沒有小排量高。且JB/T51116-99要求排量大的外嚙合齒輪泵的容積效率要高于小排量外嚙合齒輪泵,容積效率過低肯定是不行的。為解決這個問題,我們有針對性地在加大外嚙合齒輪泵的吸油空間,以增加齒槽充油時間,具體結(jié)構(gòu)如圖2b所示。擴大的吸油空間長度單邊應在(1～2)da/z(其中da為齒頂圓直徑,z為齒數(shù))為宜,且應≤2da/z。用已加大吸油空間單邊長度1.5da/z的泵體、其他零件制造和安裝精度同前完全一致的外嚙合齒輪泵再做實驗,當外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速為4600r/min、背壓為0.24MPa時,測得其平均排量Q2=244.52L/min,則容積效率為:η2=0.901。4吸、排油中間凹形對于制造和安裝使齒輪產(chǎn)生偏心,齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時出現(xiàn)比吸油壓力還低的低壓區(qū)的情況,而制造和安裝精度只要控制6級時就基本上可以消除。一般情況下,齒輪的制造和安裝精度應控制不低于7級。5優(yōu)化結(jié)構(gòu)效果用JB/T6010-92的JBC07系列中模數(shù)為4.5mm、齒數(shù)為8、中心距為40.50mm、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm外嚙合齒輪泵改進前后的3種結(jié)構(gòu)做實驗得到圖4所示的容積效率(η)特性曲線,從圖5可看出泵體結(jié)構(gòu)改進后,不但消除了抽空現(xiàn)象,而且容積效率提高明顯。4外合齒輪泵的孔隙率及容