《外嚙合齒輪泵 (2)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《外嚙合齒輪泵 (2)(6頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、《淺談外嚙合齒輪泵的困油現(xiàn)象》,
相信大家對這個(gè)東西肯定不陌生,有些甲友絕對更了解這個(gè)東西,那我今天如果有講的不到位的地方也請別見怪,還望大家慷慨指出。
看過我帖子的甲友們都會(huì)知道一點(diǎn),液壓泵一般分為齒輪式、柱塞式和葉片式三大類,熱心的甲友可以到這里看看今天我講到的這款泵,在挖掘機(jī)上基本是淘汰了,淘汰的原因有很多,而今天我要講的困油現(xiàn)象也是其中的原因之一。但是目前應(yīng)用依然十分廣泛,比如汽車的升斗泵,它的主要特點(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)。
下面是這款泵的立體剖視圖。
2、
工作原理的話我相信大家都明白,有不明白的可以參照我上面提到的那篇帖子及結(jié)合下圖進(jìn)行了解,今天在這里就不多講了。
泵主要由主、從動(dòng)齒輪,驅(qū)動(dòng)軸,泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。
齒輪泵要平穩(wěn)地工作,齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必須大于1,即總會(huì)出現(xiàn)兩對齒輪同時(shí)嚙合,并且有一部分油液被困在兩對齒輪所形成的的封閉空腔之間。
可能圖片有點(diǎn)小,不好意思??!我沒找到大點(diǎn)的圖片,就借助上圖開始講解吧!
上圖從a到c的過程中,這個(gè)封閉空腔的容積開始隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減小,然后從c到e,又逐漸開始加大。封閉空腔的減小會(huì)使被困油液受擠壓而產(chǎn)生很高的壓力,從縫隙擠出,油液發(fā)熱,并使機(jī)件如軸承等受到額外的負(fù)載,而
3、封閉空腔容積的增大優(yōu)惠造成局部真空,使油液中溶解的氣體分離,產(chǎn)生空穴現(xiàn)象,這些都將使泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音,這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。
困油現(xiàn)象的危害也很明顯,會(huì)使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲,并引起振動(dòng)和汽蝕,同時(shí)降低泵的容積效率,影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。
消除困油的方法,通常是在兩端蓋板上開卸槽,如上圖中的虛線方框,當(dāng)封閉容積減小時(shí),通過右邊的卸菏槽與壓油腔相通,而封閉容積增大時(shí),通過左邊的卸荷槽與吸油腔通,兩卸荷糟的間距必須確保在任何時(shí)候都不使吸、排油相通。
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,工作
4、壓力越高,徑向不平衡力越大,徑向不平衡力很大時(shí),能使泵軸彎曲,導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端,使定子偏磨,同時(shí)也加速軸承的磨損,降低軸承使用壽命。為了減小徑向不平衡力的影響,常采取縮小壓油口的辦法,使壓油腔的壓力僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi),同時(shí),適當(dāng)增大徑向間隙,使齒頂不與定子內(nèi)表面產(chǎn)生金屬接觸,并在支撐上多采用滾針軸承或滑動(dòng)軸承。
并且,外嚙合齒輪泵內(nèi)高壓腔內(nèi)的液壓油,還會(huì)泄露到低壓腔中去,比如通過齒輪嚙合的縫隙、通過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙、通過齒輪兩側(cè)面和側(cè)端蓋板的端面間隙。正是由于這個(gè)原因,普通齒輪泵的效率比較低,還很難提高齒輪泵的輸出壓力。
那么如何來解決這個(gè)問題呢?毋庸置疑的
5、是要減少泄露。
下面給大家介紹三種減少泄露的方法。
1.浮動(dòng)軸套式 如圖a,它利用泵的出口壓力油,引入齒輪軸上的浮動(dòng)軸套1的外側(cè)A腔,在液體壓力作用下,使軸套緊貼齒輪3的側(cè)面,因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵起動(dòng)時(shí),靠彈簧4來產(chǎn)生預(yù)緊力,保證了軸向間隙的密封。
2.浮動(dòng)側(cè)板式 如圖b,其工作原理與浮動(dòng)軸套式基本相似,它也是利用泵的出口壓力油引到浮動(dòng)側(cè)板1的背面,使之緊貼于齒輪2的端面來補(bǔ)償間隙。起動(dòng)時(shí),浮動(dòng)側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。
3.撓性側(cè)板式 如圖c ,是撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置,它是利用泵的出口壓力油引到側(cè)板的背面后,靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙的
6、。
齒輪油泵產(chǎn)生徑向不平衡力的原因及減小辦法
由齒輪油泵的工作原理可知,油液是從吸入腔吸入到齒槽,后沿著泵體內(nèi)側(cè)壁被帶到排出腔排出的,由于吸入腔壓力最低,一般低于大氣壓力,而排出腔壓力最高。沿泵體內(nèi)壁作用在齒頂外周的壓力是變化的,是從吸入腔到排出腔是逐步升高,這一區(qū)域又稱壓力過渡區(qū)。此壓力對齒輪產(chǎn)生徑向力,作用在齒頂外周的徑向力分布狀況如圖7所示。它的合力F1和F2徑向作用在齒頂外周,并傳遞到齒輪軸上,使齒輪軸向吸入腔方向產(chǎn)生彎曲變形,同時(shí)軸承也受到單向的徑向力,使其磨損不均勻。齒輪油泵的排出壓力越高,齒輪齒頂圓直徑D2及齒寬B越大,這種不平衡的徑向力也就越大,它直接影響到齒輪和軸承的壽命
7、。
為了減小作用在齒輪上因油液壓力引起的徑向不平衡力,可采用以下的幾種方法。
1、合理地選好齒輪油泵外形尺寸
2、在壓力過渡區(qū)開壓力平衡槽
如圖8所示,在泵的端蓋或泵體上開有壓力平衡槽a和b,并有孔道分別和吸入腔A及排出腔B相溝通。這樣就可以使徑向力達(dá)到近似相互平衡.但這種結(jié)構(gòu)的壓力平衡槽a和b使高壓腔與低壓腔相靠近,要引起泵內(nèi)部泄露增加,使泵的容積效率有所降低。
3、減小齒輪油泵的排出角
某些CB型齒輪油泵,為了使容積效率不降低,又能減小徑向不平衡力,是采取減小排出口角度,這角度越小越好,使最高壓力的油液僅作用到一、二個(gè)齒的范圍。為了避免因此使排出口的截面積過小,排油流速過高,而
8、把排出口的軸向?qū)挾仍黾?,使排出口呈橢圓形截面。
4、將高壓油作用的范圍擴(kuò)大
實(shí)踐證明,齒輪油泵在工作過程中,由于受到徑向力的作用,齒輪軸產(chǎn)生變形,齒頂和泵體的側(cè)面的徑向間隙是不均勻的(尤其是中、高壓齒輪油泵),在吸入腔附近間隙最小。因此在壓力過渡區(qū)內(nèi),壓力在徑向間隙中不是沿圓周直線下降的,在靠近排出腔,因徑向間隙最大,壓力下降慢,在接近吸入腔的1-2個(gè)齒處,間隙最小,壓力急劇下降,這說明密封作用主要靠這1-2個(gè)齒。因此,有些高壓齒輪油泵,就把吸入腔側(cè)的1-2個(gè)齒的齒頂和泵體之間的徑向間隙做得很小,而將其余齒的徑向間隙加大。這樣在很大的徑向間隙內(nèi),壓力都近似排出壓力,因此徑向力大部分得到平衡
9、,減小了不平衡的的徑向力。如國產(chǎn)的CB-N和CB-Ⅱ型齒輪油泵就是采用這樣結(jié)構(gòu)來減小徑向力的。此外還有其它減小不平衡的徑向力的方法,將在高壓齒輪油泵的具體結(jié)構(gòu)中加以說明。
單螺桿泵的工作理論
單螺桿泵的轉(zhuǎn)子,通常用鋼材制造,多數(shù)是空心結(jié)構(gòu),單頭螺紋,截面是一半徑為R的圓形截面,并以此為母線,一面以e為偏心距繞自身軸線等速回轉(zhuǎn),一面以T為導(dǎo)程作勻速軸向移動(dòng),所得的軌跡就是單頭螺紋的螺桿外形,如圖47a所示。顯然螺桿螺紋的最高點(diǎn)(峰點(diǎn))與螺桿螺紋槽的最低點(diǎn)(谷點(diǎn))的距離為2e。被稱為定子的襯套,它是固定在泵體內(nèi)不動(dòng)的,其內(nèi)表橫截面是由兩個(gè)半徑為R的半圓及其兩連線圍城的截面,兩半圓的中心距為
10、4e。以此截面為母線,繞其中心作均速回轉(zhuǎn),并以T為導(dǎo)程作均速軸向移動(dòng),所得的軌跡就是襯套的內(nèi)表面,如圖47b所示。按襯套和螺桿嚙合的關(guān)系,襯套是雙頭螺紋,導(dǎo)程T等于2倍襯套的齒距t,且襯套和螺桿螺紋的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。襯套實(shí)質(zhì)上是起到從動(dòng)螺桿的作用,螺桿與襯套的螺紋頭數(shù)的關(guān)系,所以它實(shí)質(zhì)是一種內(nèi)嚙合密封式雙螺桿泵。
? 由于螺桿和襯套螺紋互相嚙合,把泵腔分隔成若干個(gè)密封腔室,每個(gè)腔室的軸向長度等于導(dǎo)程T。當(dāng)泵工作時(shí)螺桿(轉(zhuǎn)子)一方面自轉(zhuǎn),另方面以偏心距e繞襯套(定子)中心線公轉(zhuǎn),各密封腔室沿軸向自吸入端向排出端移動(dòng),吸排液體,轉(zhuǎn)子每回轉(zhuǎn)一周,就把密封腔室推進(jìn)一個(gè)導(dǎo)程T。
? 單螺桿泵在工作時(shí),螺桿的軸中心線自襯套中心線以上最高的位置,轉(zhuǎn)動(dòng)到襯套中心線以下最低的位置,即螺桿回轉(zhuǎn)了半周(180度),各密封腔室變化的情形。在0度位置(螺桿中心線在襯套中心線上的最高位置),螺桿的上表面和襯套上表面嚙合,轉(zhuǎn)動(dòng)180度以后,螺桿下表面和襯套下表面嚙合,密封腔室(有陰影線條的部分)從右端向左端推移了T/2距離。例如在0度時(shí)有陰影線密封腔室最大的截面是中間5號(hào)截面,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)180度以后,最大截面移到了1號(hào)截面,向左推移了T/2的距離。
? 由于單螺桿泵工作時(shí),螺桿是自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng),因此螺桿就要通過萬向聯(lián)軸節(jié)及連接桿使它和驅(qū)動(dòng)軸連接,而使單螺桿泵的軸向尺寸增加。