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  第四章 动力元件(液压泵)-2
                     4.2 齿

    4.2.1 特点

   1)优点:(齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵。)
     结构简单,制造方便,造价低;重量轻,自吸性能好;对油的污染不敏感;工作可靠;允许的转速高。

   2)缺点:流量脉动较大;有困油现象;噪声较大;排量不可变。

 泄漏、困油、不平衡的径向液压力,是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。

   3)按齿轮的啮合形式,齿轮泵可分为:外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵。

   4.2.2 齿轮泵的工作原理和结构
   齿轮泵的结构,如图2-5所示,它是分离三片式结构,三片是指泵盖1,3和泵体2。泵体2内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿轮7,9, 这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔,并由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分,即吸油腔和压油腔。两齿轮分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴6和从动轴8上,主动轴由电动机带动旋转。

                 (点此观看:齿轮泵的结构动画演示

               图2-5  CB-B型齿轮泵的结构

      1-前泵盖 2-泵体 3-后泵盖 4-密封压盖 5-密封圈 6-主动轴 7-主动齿轮 8-从动轴 9-从动齿轮 10-轴承 11堵头

                       (点此观看:齿轮泵工作原理的动画演示

   CB—B齿轮泵的原理,如图2-6所示,当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时,齿轮泵左侧(吸油腔)齿轮脱开啮合,齿轮的轮齿退出齿间,使密封容积增大,形成局部真空,油箱中的油液在外界大气压的作用下,经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转,吸入齿间的油液被带到另一侧,进入压油腔。这时轮齿进入啮合,使密封容积逐渐减小,齿轮间部分的油液被挤出,形成了齿轮泵的压油过程。

   齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开,起配油作用。当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时,轮齿脱开啮合的一侧,由于密封容积变大则不断从油箱中吸油,轮齿进入啮合的一侧,由于密封容积减小则不断地排油,这就是齿轮泵的工作原理

   4.2.3 齿轮泵存在的问题

  1. 齿轮泵的困油问题

             
    齿轮泵要能连续地供油,就要求齿轮啮合的重叠系数ε大于1,也就是当一对齿轮尚未脱开啮合时,另一对齿轮已进入啮合,这样,就出现同时有两对齿轮啮合的瞬间,在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积,一部分油液也就被困在这一封闭容积中
〔见图3-24(a)〕,齿轮连续旋转时,这一封闭容积便逐渐减小,到两啮合点处于节点两侧的对称位置时〔见图3-24(b)〕,封闭容积为最小,齿轮再继续转动时,封闭容积又逐渐增大,直到图3-24(c)所示位置时,容积又变为最大。在封闭容积减小时,被困油液受到挤压,压力急剧上升,使轴承上突然受到很大的冲击载荷,使泵剧烈振动,这时高压油从一切可能泄漏的缝隙中挤出,造成功率损失,使油液发热等。当封闭容积增大时,由于没有油液补充,因此形成局部真空,使原来溶解于油液中的空气分离出来,形成了气泡,油液中产生气泡后,会引起噪声、气蚀等一系列恶果。以上情况就是齿轮泵的困油现象。这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿命。

     为了消除困油现象,在CB—B型齿轮泵的泵盖上铣出两个困油卸荷凹槽。卸荷槽的位置应该使困油腔由大变小时,能通过卸荷槽与压油腔相通,而当困油腔由小变大时,能通过另一卸荷槽与吸油腔相通。两卸荷槽之间的距离,必须保证在任何时候都不能使压油腔和吸油腔互通。

            
  2、径向力不平衡问题

  齿轮泵工作时,在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。如图3-25.2所示,泵的下侧为吸油腔,上侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上,沿着齿顶的泄漏油,具有大小不等的压力,就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高,这个不平衡力就越大,其结果不仅加速了轴承的磨损,降低了轴承的寿命,甚至使轴变形,造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。

  为了解决径向力不平衡问题,在有些齿轮泵上,采用开压力平衡槽的办法来消除径向不平衡力,但这将使泄漏增大,容积效率降低等。CB—B型齿轮泵则采用缩小压油腔,以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力,所以泵的压油口孔径比吸油口孔径要小。

  3. 泄漏问题

  外啮合齿轮泵高压腔的压力油,通过齿轮两侧面和两端盖间轴向间隙、泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙及齿轮啮合线处的间隙,泄漏到低压腔。主要是齿轮两侧面和两端盖间轴向间隙约占总泄漏量的70%~80%。

    4.2.4、高压齿轮泵的特点

   齿轮泵由于泄漏大(主要是端面泄漏,约占总泄漏量的70%~80%),且存在径向不平衡力,故压力不易提高。高压齿轮泵主要是针对上述问题采取了一些措施,如尽量减小径向不平衡力(见前)和提高轴与轴承的刚度;对泄漏量最大处的端面间隙,采用了自动补偿装置等。

 轴向间隙自动补偿装置的原理,是把与齿轮端面相接触的部件制作成轴向可移动的,并将压油腔的压力油经专门的通道引入到这个可动部件背面的油腔中,使该部件始终受到一个与工作压力成比例的轴向力压向齿轮端面,从而保证泵的轴向间隙能与工作压力自动适应。这个可动部件有些是能整体移动的,如浮动轴套(如下图)或浮动侧板,也可以是有一定挠度的弹性侧板。

         

   4.2.5 内啮合齿轮泵

  其工作原理与主要特点与外啮合齿轮泵相同。

 1、内啮合齿轮泵主要有,带月牙形隔板式渐开线泵、摆线转子泵。

 2、摆线转子泵可正、反转,可作液压马达用。

           (点此观看:内啮合齿轮泵原理动画演示

    4.2.6 螺杆泵

 1.螺杆泵有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。

 2.螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。图1.5-1表示三螺杆泵的剖视图。图中,中间螺杆为主动螺杆,由原动机带动回转,两边的螺杆为从动螺杆,随主动螺杆作反向旋转。主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。

   由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合,在泵的吸入口和排出口之间,就会被分隔成一个或多个密封空间。随着螺杆的转动和啮合,这些密封空间在泵的吸入端不断形成,将吸入室中的液体封入其中,并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端,将封闭在各空间中的液体不断排出,犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样,这就是螺杆泵的基本工作原理。

        

    螺杆泵的工作原理是:螺杆泵工作时,液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间,当主动螺杆旋转时,螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力,并沿轴向移动。由于螺杆是等速旋转,所以液体出流流量也是均匀的。

  3.螺杆泵是可逆的液压元件,可以做为液压马达用。


                                                            [编著:曾保国]
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