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外嚙合齒輪泵基本理論知識
點擊次數(shù)：1484 發(fā)布時間：2016-11-28
齒輪泵在行業(yè)領(lǐng)域中用途廣泛，接下來威斯特小編給大家詳細介紹下關(guān)于外嚙合齒輪泵的多功能性。
齒輪泵是液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵，齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕，制造方便，價格低廉，工作可靠，自吸能力強，對油液污染不敏感，維護容易；它的缺點是流量、壓力脈動和噪聲都較大，承受不平衡徑向力，磨損嚴重，泄漏大，工作壓力的提高受到限制。但隨著齒輪泵結(jié)構(gòu)的改進和完善，因而也被用在了冶金、農(nóng)林、建筑等機械的中、高壓系統(tǒng)。
齒輪泵在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合式和內(nèi)嚙合式兩種。兩者相比，外嚙合工藝簡單、加工方便．所以目前漸開線圓柱直齒形的外嚙合齒輪泵用得較多，在此，主要介紹外嚙合齒輪泵。
一、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理
1．外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)
下圖為外嚙合漸開線齒輪泵的結(jié)構(gòu)。它主要由一對幾何參數(shù)*相同的主動齒輪4和從動齒輪8、傳動軸6、泵體3、前泵蓋5和后泵蓋1等零件組成。
2．外嚙合齒輪泵的工作原理
如右圖所示為外嚙合齒輪泵的工作原理。一對參數(shù)*相同的外齒輪安裝于殼體內(nèi)，
齒輪的兩端面由端蓋（圖中未畫出）密封，這樣兩個齒輪就將在殼體內(nèi)腔分成左、右互不相通的兩個密封的油腔，
并且每個齒間都形成一個密封的工作容積。當(dāng)齒輪按圖示方向轉(zhuǎn)動時，輪齒從右側(cè)退出嚙合，露出齒間，使該腔容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸一油管進入吸油腔；完成吸油過程。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，每個輪齒的齒間把油液從右腔帶入左腔，輪齒在左腔進入嚙合，使密封容積減小，齒間中的油液逐漸被擠出，使左腔的油壓升高，油液從排油口輸出，完成壓油過程。兩齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，吸油腔就連續(xù)吸油，排油腔就連續(xù)排油。
在齒輪泵的工作過程中，只要兩齒輪的旋轉(zhuǎn)方向不變，其吸、排油腔的位置也就確定不變。這里嚙合點處的齒面接觸線一直分隔高、低壓兩腔起著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配流機構(gòu)，這是它與其他類型容積式液壓泵的不同之處。
1．困油現(xiàn)象
為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)工作，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)?>1，以保證工作的任～瞬間至少有一對輪齒在嚙合，于是總會出現(xiàn)兩對輪齒同時嚙合的情況，這時就在兩對嚙合的輪齒之間產(chǎn)生一個和吸、壓油腔均不相通的閉死容積，稱為困油區(qū)，使留在這兩對輪齒之間的油液困在這個封閉的容積內(nèi)。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，困油區(qū)的容積大小發(fā)生變化，如圖3—5所示，當(dāng)容積縮小時[由圖A(a)過渡到圖A(b)]，由于無法排油，困油區(qū)內(nèi)的油液受到擠壓，壓力急劇升高；隨著齒輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動[由圖A(b)過渡到圖A(C)]，困油區(qū)容積又逐漸變大，由于無法補油，困油區(qū)形成局部真空。這種需要排油時無處可排，而需要被充油時，又無法補充的現(xiàn)象就叫做困油現(xiàn)象。
齒輪泵的困油現(xiàn)象有很大危害。由于油液的壓縮性很小，而且困油區(qū)又是一個密封容積，所以被困油液受到擠壓后，就從零件配合表面的縫隙中強行擠出，使齒輪和軸承受到很大的附加載荷，同時產(chǎn)生功率損失，還會使油溫升高。當(dāng)困油區(qū)容積變大時，困油區(qū)形成局部真空，液壓油中的氣體被析出，以及油液氣化產(chǎn)生氣泡，進入液壓系統(tǒng)，引起振動和噪聲。此外，還使泵的流量減少，造成瞬時流量的波動性增加。
消除困油的方法，通常是在齒輪泵兩側(cè)蓋板上開卸荷槽[見圖A(d)所示]，當(dāng)困油區(qū)容積變小時，使困油容積與通向排油腔的卸荷槽相通，將困油區(qū)中的油液排出；當(dāng)困油容積變大時，則通過另一卸荷槽，使困油容積與吸油腔相通，實現(xiàn)補油。
2．泄漏
外嚙合齒輪高壓腔的壓力油通過三條途徑泄漏到低壓腔。
①軸向間隙泄漏。通過齒輪兩端面和側(cè)蓋板之間的這種端面間隙的泄漏量zui大，其泄漏量占總泄漏量的70%～80%，壓力越高，泄漏就越嚴重，這是目前影響齒輪泵壓力提高的主要原因。
②徑向間隙泄漏。通過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙泄漏，其泄漏量占總泄漏量的15%～20%。
③齒輪嚙合線處的間隙泄漏。這種泄漏量較小，因此，普通齒輪泵的容積效率較低，輸出壓力也不易提高，故齒輪泵一般用于低壓系統(tǒng)。 
在中高壓齒輪泵中，為了減小軸向間隙泄漏，通常采用浮動軸套或彈性側(cè)板對端面軸向間隙進行自動補償。圖B所示是采用浮動軸套的一種典型的結(jié)構(gòu)。圖中軸套1和2是浮動安裝的，軸套的左側(cè)容腔用特制的通道與泵的壓油腔相通。當(dāng)泵工作時，軸套1和2受左側(cè)油壓的作用右移，貼靠在齒輪的端面上，壓力越高，貼的越緊，從而可以減小間隙并自動補償端面磨損量。實踐證明，這樣能取得較好的效果。
3．徑向不平衡力
在齒輪泵中，作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的，這是由于齒輪泵工作時，排油腔的油壓高于吸油腔的油壓，并且齒頂圓與泵體內(nèi)表面之間存在徑向間隙，油液會通過間隙泄漏，因此從排油腔起沿齒輪外緣至吸油腔的每一個齒間內(nèi)的油壓是不同的，壓力依次遞減，由此液體壓力而產(chǎn)生徑向不平衡力，工作壓力越大，徑向不平衡力也越大。此外，齒輪傳遞力矩時會產(chǎn)生徑向力，困油現(xiàn)象也致使齒輪泵徑向力不平衡現(xiàn)象加劇。
齒輪泵由于徑向力不平衡，把齒輪壓向一側(cè)，使齒輪軸受到彎曲作用，降低軸承壽命，同時還會使吸油腔的齒輪徑向間隙變小，從而使齒輪與泵體內(nèi)腔產(chǎn)生摩擦或卡死，影響泵的正常工作。
為了減小徑向不平衡力的影響，可采取縮小排油口的直徑，使高壓僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)，這樣壓力油作用于齒輪上的面積縮小了，因此徑向力也相應(yīng)減小。有些齒輪泵采用開壓力平衡槽的辦法來解決徑向力不平衡的問題。