齿轮泵的困油现象及方法

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   。