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齿轮泵工作的平稳性和寿命

2018-11-27 09:26:43
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泵是液压系统中的重要的动力源。齿轮泵以其结构简单紧凑、体积小、成本低、寿命长、抗污染等优点有着广泛的应用。但随着电气机械动力方面的激烈竞争,齿轮泵因为流量均匀性差、噪声大而面临巨大的挑战。所以,如何改进齿轮泵的结构以减小其噪声和   其流量均匀性是齿轮泵设计中面临的重要的问题。而噪声的产生和流量的均匀性差与齿轮泵的困油现象有着较大关系。所以,分析如何减小齿轮泵的困油现象有着重要的意义。

由于液体的可压缩性很小,当困油容积由大变小时,被密封的液体因受挤压,压力急剧升高,会超过齿轮泵的输出压力,使得被封闭的液体会从   可泄漏的缝隙中强行挤出,同时使轴和轴承受到很大的冲击载荷,增加了功率损失,并使油液发热、引起振动和噪声,降低了齿轮泵工作的平稳性和寿命。当困油容积由小变大时,可能会形成局部真空,产生气泡,带来气蚀、振动、噪声等危害。所以困油现象对齿轮泵工作性能、寿命和强度都是的。所以,在设计齿轮泵时应考虑到如何减小困油现象以提高齿轮泵的使用性能。

困油现象一般发生在轮齿啮合时的接触线间形成的封闭腔内,对齿侧无间隙的斜齿轮泵,不论是单齿啮合区还是双齿啮合区,其接触线阻隔的空间内都会发生困油现象。对齿侧无间隙的斜齿轮泵,不论是单齿啮合区还是双齿啮合区,其沿整个齿宽的接触线阻隔的空间内都会发生困油现象。

液压泵的种类较多,外啮合齿轮泵(简称齿轮泵)与柱塞式、叶片式和摆线式等其他形式的液压泵相比,不仅结构较简单、体积小,重量轻,制造、维修方便,廉,而且能经受恶劣的运行工况(如灰尘等造成的油污染,振动,超负载等)。因此,外啮合齿轮泵广泛应用于现代机械中,特别是现代汽车发动机中用外啮合齿轮泵作润滑泵的较多。

外啮合齿轮泵的使用压力范围一般为0.04~0.4MPa,转速范围一般为600一3500r/min。随着现代汽车工业的高速发展,外啮合齿轮泵的总效率也在逐渐提高。因此,要求外啮合齿轮泵的体积是越来越小,要求外啮合齿轮泵的转速是越来越高,特别是一些小型外啮合齿轮泵的使用转速超过7500r/min。对于这样高的转速,外啮合齿轮泵的吸油腔中很容易出现抽空现象。对于发动机用外啮合齿轮泵出现抽空现象,不但其容积效率会有较大下降,并使泵在工作过程中出现较高噪声,而且严重时会使润滑供油不足而损坏发动机。

在正常情况下,外啮合齿轮泵的排量与其转速成正比。但我们在利用外啮合齿轮泵做实验时发现,外啮合齿轮泵的转速逐渐增加到某一高转速以上时,其排量就不再增加,容积效率开始下降。而且油的钻度越大这种现象就出现得越早,这就是在外啮合齿轮泵中产生的抽空现象。我们认为以下几个方面是外啮合齿轮泵中产生抽空现象的原因:

(1)吸油管和滤油管中的阻力过大而产生压力损失;

(2)高速旋转的外啮合齿轮泵,其齿槽间的油液产生了较大的离心力,将油液甩向齿顶和泵体齿腔内表面处,其中有一部分通过齿轮泵中运动件间的间隙流失,从而在齿轮根部出现抽空现象;

(3)外啮合齿轮泵高速转动时,相啮合的齿从齿槽中转脱出后在尚未充满时,齿槽己转过吸油口,接触到泵体齿腔的内表面,这样油液就无法充满齿槽;

(4)外啮合齿轮泵制造误差较大,齿轮产生偏心,则齿顶圆圆周上压力分布成凹形,在吸、排油中间有时出现比吸油压力还低的低压区。