齒輪油泵的工作原理及結構

　　齒輪油泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結構不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵,而以外嚙合齒輪泵應用最廣。下面以外嚙合齒輪泵為例來剖析齒輪泵。

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　　液壓齒輪泵主要包括：高壓定量齒輪泵，高壓雙聯齒輪泵，潤滑泵，化工泵，雙向齒輪馬達，齒輪泵附調壓閥，齒輪泵附升降閥。

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　　齒輪泵的工作原理和結構

　　齒輪泵的工作原理如圖3-3所示，它是分離三片式結構，三片是指泵蓋4，8和泵體7，泵體7內裝有一對齒數相同、寬度和泵體接近而又互相嚙合的齒輪6，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。兩齒輪分別用鍵固定在由滾針軸承支承的主動軸12和從動軸15上，主動軸由電動機帶動旋轉。

　　圖3-3 外嚙合型齒輪泵工作原理

　　CB—B齒輪泵的結構如圖3-4所示，當泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉時，齒輪泵右側(吸油腔)齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉，吸入齒間的油液被帶到另一側，進入壓油腔。這時輪齒進入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪嚙合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉時，輪齒脫開嚙合的一側，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進入嚙合的一側，由于密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。泵的前后蓋和泵體由兩個定位銷17定位，用6只螺釘固緊如圖3-3。為了保證齒輪能靈活地轉動，同時又要保證泄露最小，在齒輪端面和泵蓋之間應有適當間隙(軸向間隙)，對小流量泵軸向間隙為0.025~0.04mm，大流量泵為0.04~0.06mm。齒頂和泵體內表面間的間隙(徑向間隙)，由于密封帶長，同時齒頂線速度形成的剪切流動又和油液泄露方向相反，故對泄露的影響較小，這里要考慮的問題是：當齒輪受到不平衡的徑向力后，應避免齒頂和泵體內壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。

　　為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄露到泵外，并減小壓緊螺釘的拉力，在泵體兩側的端面上開有油封卸荷槽16，使滲入泵體和泵蓋間的壓力油引入吸油腔。在泵蓋和從動軸上的小孔，其作用將泄露到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同時也潤滑了滾針軸承。

　　圖3-4 CB—B齒輪泵的結構

　　1-軸承外環 2-堵頭 3-滾子 4-后泵蓋 5-鍵 6-齒輪 7-泵體8-前泵蓋 9-螺釘 10-壓環

　　11-密封環 12-主動軸 13-鍵 14-瀉油孔15-從動軸 16-瀉油槽 17-定位銷

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　　齒輪泵存在的問題

　　1、 齒輪泵的困油問題

　　齒輪泵要能連續地供油,就要求齒輪嚙合的重疊系數ε大于1,也就是當一對齒輪尚未脫開嚙合時,另一對齒輪已進入嚙合,這樣,就出現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)〕,齒輪連續旋轉時,這一封閉容積便逐漸減小,到兩嚙合點處于節點兩側的對稱位置時〔見圖?3-5(b)?〕,封閉容積為最小,齒輪再繼續轉動時,封閉容積又逐漸增大,直到圖3-5(c)所示位置時,容積又變為最大。在封閉容積減小時,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,使油液發熱等。當封閉容積增大時,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象。這種困油現象極為嚴重地影響著泵的工作平穩性和使用壽命。

　　圖3-5 齒輪泵的困油現象

　　為了消除困油現象,在CB—B型齒輪泵的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽,其幾何關系如圖3-6所示。卸荷槽的位置應該使困油腔由大變小時,能通過卸荷槽與壓油腔相通,而當困油腔由小變大時,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,當困油封閉腔由大變至最小時(圖3-6),由于油液不易從即將關閉的縫隙中擠出,故封閉油壓仍將高于壓油腔壓力;齒輪繼續轉動，當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,封閉腔不會出現真空也沒有壓力沖擊,這樣改進后,使齒輪泵的振動和噪聲得到了進一步改善。

　　圖3-6 齒輪泵的困油卸荷槽圖 圖3-7 齒輪泵的徑向不平衡力

　　2、 徑向不平衡力

　　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3-7所示,泵的右側為吸油腔,左側為壓油腔。在壓油腔內有液壓力作用于齒輪上,沿著齒頂的泄漏油,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。