第9講 液壓傳動

液壓傳動4.2齒輪泵3

齒輪泵是一種常用的液壓泵。主要優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，體積小，重量輕，自吸性好，對油液污染不敏感，工作可靠；主要缺點:流量和壓力脈動大，噪聲大，排量不可調(diào)。

齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備、冶金設(shè)備、建筑機械、工程機械和農(nóng)林機械等各個行業(yè)。

齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。4.2齒輪泵

泵主要由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體一起構(gòu)成密封工作容積，齒輪的嚙合點將左、右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。圖4.3外嚙合齒輪泵的工作原理

1—泵體;2—主動齒輪;3—從動齒輪4.2.1外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理左側(cè)壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)入嚙合，使密封腔容積減小，油液受到擠壓被排往系統(tǒng)，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。

當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合，密封腔容積不斷增大，構(gòu)成吸油并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入左側(cè)的壓油腔。4.2.1外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理4.2.2齒輪泵的流量和脈動率(PulsatingRate)外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個嚙合齒輪的齒谷容積之和。若假設(shè)齒谷容積等于輪齒體積，則當(dāng)齒輪齒數(shù)為z，模數(shù)為m，節(jié)圓直徑為d，有效齒高為h，齒寬為b時，根據(jù)齒輪參數(shù)計算公式有d=mz，h=2m，齒輪泵的排量近似為V=

dhb=2

zm2b（4.4）實際上，齒谷容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少誤差越大，因此,在實際計算中用3.33~3.50來代替上式中

值，齒數(shù)少時取大值。

由此得齒輪泵的輸出流量為

V=(6.66~7)zm2b（4.5）q=(6.66~7)zm2bn

v

（4.6）齒輪泵的流量脈動若用qmax、qmin來表示最大、最小瞬時流量，q0表示平均流量，則流量脈動率為（4.8）上式是齒輪泵的平均流量。實際上，在齒輪嚙合過程中，排量是轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)，因此瞬時流量是脈動的。脈動的大小用脈動率表示。

流量脈動率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。

q=(6.66~7)zm2bn

v

（4.7）4.2.2齒輪泵的流量和脈動率

在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈少，脈動率愈大，這是外嚙合齒輪泵的一個弱點。

流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲。齒輪泵的流量脈動4.2.2齒輪泵的流量和脈動率

齒輪泵的結(jié)構(gòu)1-殼體2.主動齒輪3-從動齒輪4-前端蓋5-后端蓋6-浮動軸套);7-壓力蓋

4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點外嚙合齒輪泵的問題

外嚙合齒輪泵存在的問題有四個：

外嚙合齒輪泵的泄漏比較大外嚙合齒輪泵的流量脈動大外嚙合齒輪泵有徑向不平衡力外嚙合齒輪泵有困油問題4.2.3.1困油現(xiàn)象

齒輪泵困油現(xiàn)象及消除措施AB間的死容積逐步減小AB間的死容積逐步增大AB間的死容積達(dá)到最小齒輪嚙合時的重疊系數(shù)必大于1，故有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的封閉油腔之內(nèi)，這個密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化，形成困油。4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點困油現(xiàn)象輪齒間密封容積周期性的增大減小。受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，密封容腔的受困油液若無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷的作用；若密封容積增大時，無油液的補充，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴。

齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施AB間的死容積逐步減小AB間的死容積逐步增大AB間的死容積達(dá)到最小4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點

齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施容積減小時與壓油側(cè)相通容積增大時與吸油側(cè)相通卸荷槽4.2.3.1困油的現(xiàn)象4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點卸荷措施：在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽。開設(shè)卸荷槽的原則：兩槽間距a為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點

齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施4.2.3.2徑向不平衡力在齒輪泵中，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。壓力越高，徑向不平衡力越大，它能使泵軸彎曲，使定子偏磨，加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。

常采取縮小壓油口的辦法減小徑向不平衡力。4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點4.2.3.3齒輪泵的泄漏通道及端面間隙的自動補償齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途經(jīng)泄漏到吸油腔：

在這三類間隙中，端面間隙的泄漏量最大，壓力越高，由間隙泄漏的液壓油就愈多。

三是通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙——端面間隙

二是通過泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙——齒頂間隙一是通過齒輪嚙合線處的間隙——齒側(cè)間隙4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點為了提高齒輪泵的壓力和容積效率，實現(xiàn)齒輪泵的高壓化，需要從結(jié)構(gòu)上來取措施，對端面間隙進(jìn)行自動補償。采用自動補償端面間隙裝置：浮動軸套式或彈性側(cè)板式。原理：引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，壓力愈高，間隙愈小，可自動補償端面磨損和減小間隙。

浮動軸套式

4.2.3.3齒輪泵的泄漏通道及端面間隙的自動補償4.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點4.2.4內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖。

內(nèi)嚙合齒輪泵1—外齒輪，2—內(nèi)齒輪，3—隔板漸開線齒形擺線齒形219

內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪，大齒輪為從動輪，在工作時大齒輪隨小齒輪同向旋轉(zhuǎn)。圖2.6b)內(nèi)嚙合齒輪泵3—隔板，4—吸油，5—壓油壓油窗口吸油窗口月牙板從動內(nèi)齒輪主動小齒輪漸開線齒形

小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙隔板，以便把吸油腔和壓油腔隔開，如圖2.6(a)。4.2.4內(nèi)嚙合齒輪泵圖2.6內(nèi)嚙合齒輪泵1—吸油腔，2—壓油腔，3—隔板主動小齒輪從動內(nèi)齒輪

擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵。在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。如圖2.6