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齿轮泵的困油现象及消除方法

发布时间:2018-06-14
齿轮泵(外啮合齿轮泵)是靠密闭空间内的一对相互啮合的齿轮转动,形成低压腔和高压腔而实现..

齿轮泵(外啮合齿轮泵)是靠密闭空间内的一对相互啮合的齿轮转动,形成低压腔和高压腔而实现吸、排油的一种液压动力元件,因其结构简单、体积小、重量轻、工艺性好、价格便宜、自吸、对油液污染不敏感、转速范围大而广泛应用。但又因其内部泄漏量大、容积效率低、故于中、低压系统中。

在齿轮泵内部,高压腔的压力油是通过3条途径泄漏到低压腔的:(1)通过齿轮外圆与泵体配合处的径向间隙,称为径向泄漏;(2)由于存在齿向误差,通过2个齿轮的啮合线处的泄漏,称为啮合线泄漏;(3)通过齿轮端面与侧盖板之间的轴向间隙,称为轴向泄漏。3种泄漏中,影响泵容积效率的泄漏主要是轴向泄漏,约占总泄漏的80%。故合理设计轴向间隙,有助于减小泄漏,提高齿轮泵的容积效率。

在液压泵中,齿轮泵具有结构简单、制造容易、体积小、价格便宜、自吸能力好、抗污染等特点,广泛应用于工程机械、冶金机械、矿山机械等液压设备。

本文针对齿轮泵的工作特点,阐述了齿轮泵的困油现象及其危害、传统的方法以及笔者从根本上改进结构设计,   困油危害的具体措施。这对减少液压泵端面泄漏、提高容积效率和工作压力、延长使用

寿命具有重要的意义。

1、齿轮泵的困油现象

为使齿轮泵能够连续平稳的吸油和排油,   使齿轮啮合的重叠系数Σ>1,以连续工作的任一瞬时至少有1对轮齿在啮合。由于Σ>1,出现2对轮齿同时啮合的情况,即原先一对啮合的轮齿尚未脱开,后面的1对轮齿已进入啮合。这样就在2对啮合的轮齿之间产生一个闭死容积—困油区。随着齿轮的转动,封在困油区油液体积的大小发生变化。当闭死容积缩小时,由于无法排油,困油区内的油液受到挤压而使压力急剧升高。随着齿轮的继续转动,闭死容积又逐渐变大(吸油腔一对啮合轮齿处于即将脱开的位置时,闭死容积大),由于无法补油,困油区形成局部真空。

封闭在困油区内的油液,需要排放时无处排放,需要补充时又无法补充的现象称为困油现象。

2、困油现象的危害

根据齿轮泵的结构及其密封特性,该泵只适用于中、低压系统。因此,齿轮泵的困油现象对其工作的平稳性和性有很大危害。在中、低压系统,由于油液压缩性很小,可略而不计。而封在困油区内的油液因不适应弹性变化必造成下述危害:

(1)当闭死容积缩小时,困油区油液受到挤压并从零件配合表面的缝隙强行挤出,使齿轮、轴套、端盖(弹性侧板)和轴承等受到很大的附加载荷(弯曲应力、剪切应力和压应力等)。这种载荷,一方面会使油温升高,造成功率损失,降低工作效率;另一方面会使零件加剧磨损,缩短液压泵使用寿命。

(2)当闭死容积变大时,困油区形成局部真空,使溶解在油液中的气体被析出、气化并形成气泡。这种气泡,一方面会使齿轮泵加大噪声,产生气蚀并破坏啮合精度,降低工作效率、缩短使用寿命;另一方面会引起系统冲击和振动,造成压力和流量脉动等。

3、传统的方法及不足

3.1方法

齿轮泵困油现象是吸、排油腔不相互串通必然造成的后果。根据现行结构、有关资料和相关网站得知:传统的方法是利用卸荷槽结构。例如CB型齿轮泵的前、后端盖上都铣有2个卸荷槽,其中的一个卸荷槽与泵的排油腔相通,另一个卸荷槽与泵的吸油腔相通,当困油容积变小时(且未达到   小容积之前),使困油容积与通向排油腔的卸荷槽相通,以将困油区中的油液排出;当困油容积由小变大时,使困油容积与通向吸油腔的卸荷槽相通,以实现补油。

3.2不足之处

利用卸荷槽结构来困油现象,只是减弱或降低它的影响,不可能从根本上   。分析其原因:即是两卸荷槽之间的距离f。该距离太大,起不到减弱或降低困油危害的作用;该距离太小,靠困油区

将高、低压串通,破坏了液压泵的工作条件。由齿轮啮合过程可知:在排油腔刚刚进入啮合的啮合线至两齿轮   距之间的距离,随着齿轮的转动,该距离逐渐减小。所以要想将困油区受挤压的油液经排油腔排出,就   使排油腔的卸荷槽与齿轮   距之间的距离Y小于L而大于H,即:HGyGL。而在相对应的吸油腔,另一对轮齿的啮合线至两齿轮   距之间的距离n为   小,随着齿轮的转动,该距离逐渐增大直至轮齿脱开啮合点。所以要想使困油区出现真空的油液经吸油腔   补充,就   使吸油腔的卸荷槽与两齿轮   距之间的距离x小于P而大于h,即:h<x<P。

在齿轮转动过程中,分析H<y<L、h<x<P可知:闭死容积y-H,x-h内的油液既不能经排油腔排出,也不能经吸油腔   补充。这就是利用吸、排油腔卸荷槽结构困油现象的不足之处,它只能减弱或降低困油危害,并不可能从根本上   。


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