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1、齒輪油泵的物理應(yīng)用,作者： ,齒輪油泵的簡介,齒輪油泵 是通過一對參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同的漸開線齒輪的相互滾動嚙合，將油箱內(nèi)的低壓油升至能做功的高壓油的重要部件。是把發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能的動力裝置。,齒輪泵的結(jié)構(gòu) 它的最基本形式就是兩個尺寸相同的齒輪在一個緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機的物料在吸入口進入兩個齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運動，最后在兩齒嚙合時排出。,油泵內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡化圖,在術(shù)語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個缸筒內(nèi)的活塞，當一個齒進入另一個齒的流體空間時
2、，液體就被機械性地擠排出來。 因為液體KCB齒輪泵是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。,按上圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示,由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。 隨著驅(qū)動軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。,齒輪泵的分類,液壓齒輪泵主要包括： 高壓定量齒輪泵 高壓雙聯(lián)齒輪泵 潤滑泵 化工泵 雙向齒輪馬達 齒輪泵附調(diào)壓閥 齒輪泵附升降閥,齒輪油泵工作的原理,齒輪泵是用兩個齒輪互嚙轉(zhuǎn)動來工作，對介質(zhì)要求不高。一般的壓力在6MPa以下，流量較大。 齒輪油泵在泵體中裝有一對回轉(zhuǎn)齒輪
3、，一個主動，一個被動，依靠兩齒輪的相互嚙合，把泵內(nèi)的整個工作腔分兩個獨立的部分。A為吸入腔，B為排出腔。,齒輪油泵在運轉(zhuǎn)時主動齒輪帶動被動齒輪旋轉(zhuǎn)，當齒輪從嚙合到脫開時在吸入側(cè)（A）就形成局部真空，液體被吸入。 被吸入的液體充滿齒輪的各個齒谷而帶到排出側(cè)（B），齒輪進入嚙合時液體被擠出，形成高壓液體并經(jīng)泵排出口排出泵外。,1-軸承外環(huán) 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(huán) 11-密封環(huán) 12-主動軸 13-鍵 14-瀉油孔15-從動軸 16-瀉油槽 17-定位銷,它是分離三片式結(jié)構(gòu)，三片是指泵蓋4，8和泵體7，泵體7內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、寬度
4、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(zhuǎn)。,當泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵右側(cè)（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(jīng)吸油管路、吸油腔進入齒間。 隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，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。
5、,當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，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(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油 這就是齒輪油泵的工作原理,制作工藝上的尺寸及要求,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。 為了保證齒輪能靈活地轉(zhuǎn)動，同時又要保證泄露最小，在齒輪端面和泵蓋之間應(yīng)有適當間隙（軸向間隙），對小流量泵軸向間隙為0.0250.04mm，大流量泵為0.040.06mm。,齒頂和泵體內(nèi)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
6、，應(yīng)避免齒頂和泵體內(nèi)壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.130.16mm。,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?shù)睦?，在泵體兩側(cè)的端面上開有油封卸荷槽16，使?jié)B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。,齒輪泵的流量的計算,齒輪泵的排量V相當于一對齒輪所有齒谷容積之和,假如齒谷容積大致等于輪齒的體積,那么齒輪泵的排量等于一個齒輪的齒谷容積和輪齒容積體積的總和,即相當于以有效齒高(h=2m)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積,即：,式中：D為齒輪分度圓直徑，D=mz(cm
7、);h為有效齒高,h=2m(cm)；B為齒輪寬(cm);m為齒輪模數(shù)(cm)；z為齒數(shù)。,實際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大,故上式中的常以3.33代替,則式(3-10)可寫成：,齒輪泵的流量q(1/min)為： 式中：n為齒輪泵轉(zhuǎn)速(rpm);v為齒輪泵的容積效率。,從上面公式可以看出流量和幾個主要參數(shù)的關(guān)系為: (1)輸油量與齒輪模數(shù)m的平方成正比。 (2)在泵的體積一定時,齒數(shù)少，模數(shù)就大,故輸油量增加,但流量脈動大;齒數(shù)增加時，模數(shù)就小,輸油量減少,流量脈動也小。用于機床上的低壓齒輪泵,取z=1319,而中高壓齒輪泵,取z=614,齒數(shù)z14時,要進行修正。,(3)輸油量和齒寬B、轉(zhuǎn)
8、速n成正比。一般齒寬B=(610)m;轉(zhuǎn)速n為750r/min：1000 r/min、1500r/min,轉(zhuǎn)速過高，會造成吸油不足,轉(zhuǎn)速過低，泵也不能正常工作。一般齒輪的最大圓周速度不應(yīng)大于56m/s。,提高齒輪泵理論流量途徑,由上式可知： 提高齒輪泵理論流量的途徑 增加齒輪的直徑、齒寬、轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù),與此同時，在提高流量后同時會帶來一些問題 n過高會使輪齒轉(zhuǎn)過吸入腔的時間過短 n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大 增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導致Q減小，造成振動和產(chǎn)生噪聲，甚至使泵無法工作。 故最大圓周速度應(yīng)根據(jù)所輸油的粘度而予以限制， 最大圓周速度不超過56m
9、s， 最高轉(zhuǎn)速一般在3000rmin左右。 加大齒寬會使徑向力增大，齒面接觸線加長，不易保持良好的密封。 減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加，但會使Q的不均勻度加重。,影響齒輪泵v的主要因素,密封間隙 (內(nèi)漏),齒輪端面和蓋板間的軸向間隙 齒頂和泵體內(nèi)側(cè)的徑向間隙 輪齒的嚙合線 這些漏泄量約占總漏泄量的7080， 漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對泵的v影響甚大。,排出壓力 吸入壓力,漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。 內(nèi)漏較多，在排P升高時，Q的下降要比往復泵大 吸入真空度增加時，氣體析出量增加， v亦將降低,油液的溫度和粘度 (viscosity),油液的T越高，
10、越低，漏泄量就越大 但油T過低則太大，又會使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會使v下降。,轉(zhuǎn)速,漏泄量與n關(guān)系不大 n低Qt就小，會使v降低 當n<200300 rmin， v將降到不能容許的地步 n過高又會造成吸入困難，也使v降低。 外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動補償裝置時， v可達0.80.96。,齒輪泵的特點,1有一定的自吸能力 能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。 排送氣體時密封性差，故自吸能力不如往復泵 應(yīng)注意： 齒輪泵摩擦部位較多 間隙較小 線速度較高 起動前齒輪表面必須有油，不允許干轉(zhuǎn)。,2Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關(guān)。 3額定Pd
11、與工作部件尺寸、n無關(guān) Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力 為防泵過載，一般應(yīng)設(shè)安全閥。,4.流量連續(xù)，有脈動 外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內(nèi)，噪聲較大 Z越少， Q越大 內(nèi)齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。,5結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉 工作部件作回轉(zhuǎn)運動 無泵閥 允許采用較高n，通常可與電動機直聯(lián) 與同樣Q的往復泵相比，尺寸、重量小 易損件少，耐撞擊工作可靠,6磨擦面較多 用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類。,齒輪泵管理要點,1. 注意泵的轉(zhuǎn)向和連接 反轉(zhuǎn)會使吸排方向相反 泵和電機保持良好對中，最好用撓性連接（flexibility） 2. 齒輪泵雖有自吸能力 起動前泵內(nèi)要存有油液（否則
12、嚴重摩損） 吸油高度一般不大于0.5m。,3. 機械軸封屬于較精密的部件 拆裝時要防止損傷密封元件 安裝時應(yīng)在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動環(huán)時應(yīng)有浮動性。 上緊軸封蓋時要均勻，機械軸封一定要防止干摩擦。 4. 不宜超額定P工作 會使原動機過載，加大軸承負荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴重時造成卡阻。,5. 要防止吸口真空度大于允許吸上真空度 否則不能正常吸入 當吸入P過低時，會產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象” 油在低壓區(qū)析出許多氣泡，Q降低 當氣泡到高壓區(qū)時，空氣重新溶入油中，形成局部真空，四周的高壓油液就會以高速流過來填補 產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲,6. 保持合適的油溫和粘度 運動粘度以
13、2533 mm2s為宜 粘度太小則漏泄增加，還容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象 粘度過大同樣也會使v降低和吸入不正常。 7. 要防止吸入空氣 會使流量減少，而且產(chǎn)生噪聲。,8. 端面間隙對齒輪泵的自吸能力和v影響甚大 可用壓軟鉛絲的方法測出 9. 高壓齒輪泵敏感度大 吸油口可用150目網(wǎng)式濾器 液壓系統(tǒng)泵要求濾油精度3040m 回油管路濾油器精度最好20m,齒輪泵常見故障分析,(1)不能排油或流量不足 不能建立足夠大的吸入真空度的原因： 泵內(nèi)間隙過大，新泵及拆修過的齒輪表面未澆油，難自吸； 泵n過低、反轉(zhuǎn)或卡阻 吸入管漏氣或吸口露出液面。,吸入真空度較大而不能正常吸入的原因： 吸高太大(一般應(yīng)不超過500mm)； 油溫太低，粘度太大； 吸入管路阻塞，如吸入濾器臟堵或容量太小，吸入閥未開等 油溫過高。 排出方面的問題： 排出管漏泄或旁通，安全閥或彈簧太松； 排出閥未開或排出管濾器堵塞，安全閥頂開,(2)工作噪聲太大 噪聲根據(jù)產(chǎn)生的原因不同，可分兩類： 液體噪聲，是由于漏入空氣或產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象而引起 機械噪聲，對中不良、軸承損壞或松動、安全閥跳動、齒輪嚙合不良、泵軸彎曲或其它機械摩擦等。,(3)磨損太快 油液含磨料性雜質(zhì)； 長期空轉(zhuǎn)； Pd過高，泵軸變形嚴重； 中心線不正,感謝您的關(guān)注！,,,
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