齒輪泵的原理

關(guān)于齒輪泵的原理第三章液壓與氣壓傳動(dòng)基本元件第一節(jié)液壓泵與液壓馬達(dá)、空氣壓縮機(jī)與氣壓馬達(dá)第2頁,共25頁，星期六，2024年，5月

一、液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理液壓泵和液壓馬達(dá)都是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件

液壓泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為油液的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統(tǒng)中去，它是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。

液壓馬達(dá)則將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以扭矩和轉(zhuǎn)速的形式輸送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)做功，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件。液壓輸出J液壓馬達(dá)液壓泵機(jī)械輸入液壓輸入機(jī)械輸出第3頁,共25頁，星期六，2024年，5月液壓輸出J液壓馬達(dá)液壓泵機(jī)械輸入液壓輸入機(jī)械輸出

液壓馬達(dá)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，從原理上講，向容積式液壓泵中輸入壓力油，迫使其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，就成為液壓馬達(dá)，即容積式泵都可作液壓馬達(dá)使用。

但在實(shí)際中由于性能及結(jié)構(gòu)對稱性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達(dá)不能互換。第4頁,共25頁，星期六，2024年，5月容積式泵的工作原理1——偏心輪2——柱塞3——彈簧4——密封工作腔5、6——單向閥第5頁,共25頁，星期六，2024年，5月容積式泵的工作原理（二）第6頁,共25頁，星期六，2024年，5月

根據(jù)工作腔的容積變化而進(jìn)行吸油和排油是液壓泵的共同特點(diǎn)，因而這種泵又稱為容積泵。

液壓泵按其在單位時(shí)間內(nèi)所能輸出油液體積能否調(diào)節(jié)而分為：定量泵

變量泵兩類。按結(jié)構(gòu)形式主要可以分為：齒輪泵

葉片泵柱塞泵三大類。第7頁,共25頁，星期六，2024年，5月

三、常用液壓泵與液壓馬達(dá)及其選用（一）齒輪泵和齒輪馬達(dá)1-齒輪泵

齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)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；其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)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(jī)械、工程機(jī)械和農(nóng)林機(jī)械等各個(gè)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。

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外嚙合齒輪泵的外形結(jié)構(gòu)第9頁,共25頁，星期六，2024年，5月第10頁,共25頁，星期六，2024年，5月第11頁,共25頁，星期六，2024年，5月第12頁,共25頁，星期六，2024年，5月

（2）齒輪泵的排量、流量

外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個(gè)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，模數(shù)為，節(jié)圓直徑為，有效齒高為，齒寬為時(shí)，根據(jù)齒輪參數(shù)計(jì)算公式有，，齒輪泵的排量近似為（3-14）

實(shí)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(shí)際計(jì)算中用3.33~3.50來代替上式中π值，齒數(shù)少時(shí)取大值。（排量）（3-15）

由此得齒輪泵的輸出流量為

：（3-16）第13頁,共25頁，星期六，2024年，5月

(3)外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)第14頁,共25頁，星期六，2024年，5月大第15頁,共25頁，星期六，2024年，5月1)齒輪泵的泄漏通道及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償

齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途經(jīng)泄漏到吸油腔去：

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

第16頁,共25頁，星期六，2024年，5月為了提高齒輪泵的壓力和容積效率，實(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化，需要從結(jié)構(gòu)上采取措施，對端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

通常采用自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙的裝置有：浮動(dòng)軸套式和彈性側(cè)板式兩種。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(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。浮動(dòng)軸套式第17頁,共25頁，星期六，2024年，5月第18頁,共25頁，星期六，2024年，5月圖3-5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3)齒輪泵的困油現(xiàn)象

齒輪嚙合時(shí)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(shí)所形成的封閉油腔之內(nèi)，這個(gè)密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，形成困油。第19頁,共25頁，星期六，2024年，5月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

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(shí)，無油液的補(bǔ)充，又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴。第20頁,共25頁，星期六，2024年，5月

困油現(xiàn)象的解決措施圖3-5齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施容積減小時(shí)與壓油側(cè)相通容積增大時(shí)與吸油側(cè)相通卸荷槽第21頁,共25頁，星期六，2024年，5月4)齒輪泵的流量脈動(dòng)及脈動(dòng)率

若用、來表示最大、最小瞬時(shí)流量，表示平均流量，則流量脈動(dòng)率為（2.10）

上式是齒輪泵的平均流量。實(shí)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(shí)流量是脈動(dòng)的。脈動(dòng)的大小用脈動(dòng)率表示。（3-16）

流量脈動(dòng)率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。

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

流量脈動(dòng)會(huì)直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動(dòng)，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

齒輪泵的流量脈動(dòng)的弱點(diǎn)第23頁,共25頁，星期六，2024年，5月附：內(nèi)嚙合齒輪泵