外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

.齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，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)是流量和壓力脈動大，噪聲大，排量不可調(diào)。齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備，冶金設(shè)備，建筑機(jī)械，工程機(jī)械，農(nóng)林機(jī)械等各個行業(yè)。 齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，其中外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，而內(nèi)嚙合齒輪泵(Internal Gear Pump)則多為輔助泵，下面分別介紹。 外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 Operation of the External Gear Pump 外嚙合齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)如圖所示。泵主要由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。 圖2.3 外嚙合齒輪泵的工作原理 1-泵體(Housing);2.主動齒輪(Driver Gear);3-從動齒輪(Driven Gear)泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒輪2和3與兩端蓋及泵體一起構(gòu)成密封工作容積，齒輪的嚙合點(diǎn)將左、右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合，密封工作腔容積不斷增大，形成部分真空，油液在大氣壓力作用下從油箱經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入左側(cè)的壓油腔。左側(cè)壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)入嚙合，使密封工作腔容積減小，油液受到擠壓被排往系統(tǒng)，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。在齒輪泵的嚙合過程中，嚙合點(diǎn)沿嚙合線，把吸油區(qū)和壓油區(qū)分開。 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) Construction Character of Gear Pumps 如圖所示，齒輪泵因受其自身結(jié)構(gòu)的影響，在結(jié)構(gòu)性能上其有以下特征。 圖2.4 齒輪泵的結(jié)構(gòu) 1-殼體(Housing);2.主動齒輪(Driver Gear);3-從動齒輪(Driven Gear);4-前端蓋(Front Cover);5-后端蓋(Back Cover); 6-浮動軸套(Floating Shaft Sleeve);7-壓力蓋(Pressure Cover)困油的現(xiàn)象 Trapping of Oil 齒輪泵要平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時的重疊系數(shù)必須大于1，即至少有一對以上的輪齒同時嚙合，因此，在工作過程中，就有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化。圖(a)到(b)，密封容積逐漸減??；圖(b)到(c)，密封容積逐漸增大；圖（c）到（d）密封容積又會減小，如此產(chǎn)生了密封容積周期性的增大減小。受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，密封容腔的受困油液若無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷的作用；若密封容積增大時，無油液的補(bǔ)充，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。 困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動和汽蝕，同時降低泵的容積效率，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，見圖2.5（d）中的虛線方框。當(dāng)封閉容積減小時，通過右邊的卸菏槽與壓油腔相通，而封閉容積增大時，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候都不使吸、排油相通。 齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施徑向不平衡力 Radial Unbalance Force 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，工作壓力越高，徑向不平衡力越大，徑向不平衡力很大時，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齒到兩個齒的范圍內(nèi)，同時，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軸承。 齒輪泵的泄漏通道及端面間隙的自動補(bǔ)償Leakage Passage and Automatic Compensating of End Face Clearance 在液壓泵中，運(yùn)動件間的密封是靠微小間隙密封的，這些微小間隙從運(yùn)動學(xué)上形成摩擦副，同時，高壓腔的油液通過間隙向低壓腔的泄漏是不可避免的；齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途經(jīng)泄漏到吸油腔去：一是通過齒輪嚙合線處的間隙齒側(cè)間隙(Meshing-Teeth Side Clearance)，二是通過泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙齒頂間隙(teeth Tip clearance)，三是通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙端面間隙(Side Plates-end Face Clearance)。在這三類間隙中，端面間隙的泄漏量最大，壓力越高，由間隙泄漏的液壓油就愈多。因此，為了提高齒輪泵的壓力和容積效率，實現(xiàn)齒輪泵的高壓化，需要從結(jié)構(gòu)上來取措施，對端面間隙進(jìn)行自動補(bǔ)償。 通常采用的自動補(bǔ)償端面間隙裝置有：浮動軸套式(Floating Bush Bearing)或彈性側(cè)板式(Elastic Side Plate)兩種。，其原理都是引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，壓力愈高，間隙愈小，可自動補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。齒輪泵的浮動軸套是浮動安裝的，軸套外側(cè)的空腔與泵的壓油腔相通，當(dāng)泵工作時，浮動軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面，將齒輪兩側(cè)面壓緊，從而補(bǔ)償了端面間隙。(end)齒輪泵常見故障的排除方法目前，CB-B型齒輪泵在自卸汽車與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 CB-B型齒輪泵的泵體與兩側(cè)端蓋為直接接觸的硬密封，若接觸面的平面度達(dá)不到規(guī)定要求，則泵在工作時容易吸入空氣；同樣，泵的端蓋與壓蓋之間也為直接接觸，空氣也容易侵入；若壓蓋為塑料制品，由于其損壞或因溫度變化而變形，也會使密封不嚴(yán)而進(jìn)入空氣。排除這種故障的方法是：當(dāng)泵體或泵蓋的平面度達(dá)不到規(guī)定的要求時，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過5m，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 對泵軸一般采用骨架式油封進(jìn)行密封。若卡緊唇部的彈簧脫落，或?qū)⒂头庋b反，或其唇部被拉傷、老化，都將使油封后端經(jīng)常處于負(fù)壓狀態(tài)而吸入空氣，一般可更換新油封予以解決。 油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會吸入空氣，此時應(yīng)往油箱內(nèi)補(bǔ)充油液至油標(biāo)線；若回油管口露出油面，有時也會因系統(tǒng)內(nèi)瞬間負(fù)壓而使空氣反灌進(jìn)入系統(tǒng)，所以回油管口一般也應(yīng)插至油面以下。 泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時，因不能保證泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空氣。此時應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對高度，使其滿足規(guī)定的要求。 吸油濾油器被污物堵塞或其容量過小，導(dǎo)致吸油阻力增加而吸入空氣；另外，進(jìn)、出油口的口徑較大也有可能帶入空氣。此時，可清洗濾油器，或選取較大容量、且進(jìn)出口徑適當(dāng)?shù)臑V油器。如此，不但能防止吸入空氣，還能防止產(chǎn)生噪聲。 (2)機(jī)械原因 泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 因油中污物進(jìn)入泵內(nèi)導(dǎo)致齒輪等部件磨損拉傷而產(chǎn)生噪聲。應(yīng)更換油液，加強(qiáng)過濾，拆開泵清洗；對磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動與噪聲：如齒形誤差或周節(jié)誤差大，兩齒輪接觸不良，齒面粗糙度高，公法線長度超差，齒側(cè)隙過小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時，可更換齒輪或?qū)X輪對研。同時，軸承的滾針保持架破損、長短軸軸頸及滾針磨損等，均可導(dǎo)致軸承旋轉(zhuǎn)不暢而產(chǎn)生機(jī)械噪聲，此時需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 齒輪軸向裝配間隙過??；齒輪端面與前后端蓋之間的滑動接合面因齒輪在裝配前毛刺未能仔細(xì)清除，從而運(yùn)轉(zhuǎn)時拉傷接合面，使內(nèi)泄漏大，導(dǎo)致輸出流量減少；污物進(jìn)入泵內(nèi)并楔入齒輪端面與前后端蓋之間的間隙內(nèi)拉傷配合面，導(dǎo)致高低壓腔因出現(xiàn)徑向拉傷的溝槽而連通，使輸出流量減小。對上述情況應(yīng)分別采用以下措施修復(fù)。拆解齒輪泵，適當(dāng)?shù)丶哟筝S向間隙即研磨齒輪的端面；用平面磨床磨平前后蓋端面和齒輪端面，并清除輪齒上的毛刺(不能倒角)；經(jīng)平面磨削后的前后端蓋其端面上卸荷槽的深度尺寸會有變化，應(yīng)適當(dāng)增加寬度。 目前，CB-B型齒輪泵在自卸汽車與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 CB-B型齒輪泵的泵體與兩側(cè)端蓋為直接接觸的硬密封，若接觸面的平面度達(dá)不到規(guī)定要求，則泵在工作時容易吸入空氣；同樣，泵的端蓋與壓蓋之間也為直接接觸，空氣也容易侵入；若壓蓋為塑料制品，由于其損壞或因溫度變化而變形，也會使密封不嚴(yán)而進(jìn)入空氣。排除這種故障的方法是：當(dāng)泵體或泵蓋的平面度達(dá)不到規(guī)定的要求時，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過5m，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 對泵軸一般采用骨架式油封進(jìn)行密封。若卡緊唇部的彈簧脫落，或?qū)⒂头庋b反，或其唇部被拉傷、老化，都將使油封后端經(jīng)常處于負(fù)壓狀態(tài)而吸入空氣，一般可更換新油封予以解決。 油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會吸入空氣，此時應(yīng)往油箱內(nèi)補(bǔ)充油液至油標(biāo)線；若回油管口露出油面，有時也會因系統(tǒng)內(nèi)瞬間負(fù)壓而使空氣反灌進(jìn)入系統(tǒng)，所以回油管口一般也應(yīng)插至油面以下。 泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時，因不能保證泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空氣。此時應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對高度，使其滿足規(guī)定的要求。 吸油濾油器被污物堵塞或其容量過小，導(dǎo)致吸油阻力增加而吸入空氣；另外，進(jìn)、出油口的口徑較大也有可能帶入空氣。此時，可清洗濾油器，或選取較大容量、且進(jìn)出口徑適當(dāng)?shù)臑V油器。如此，不但能防止吸入空氣，還能防止產(chǎn)生噪聲。 (2)機(jī)械原因 泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 因油中污物進(jìn)入泵內(nèi)導(dǎo)致齒輪等部件磨損拉傷而產(chǎn)生噪聲。應(yīng)更換油液，加強(qiáng)過濾，拆開泵清洗；對磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動與噪聲：如齒形誤差或周節(jié)誤差大，兩齒輪接觸不良，齒面粗糙度高，公法線長度超差，齒側(cè)隙過小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時，可更換齒輪或?qū)X輪對研。同時，軸承的滾針保持架破損、長短軸軸頸及滾針磨損等，均可導(dǎo)致軸承旋轉(zhuǎn)不暢而產(chǎn)生機(jī)械噪聲，此時需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 齒輪軸向裝配間隙過小；齒輪端面與前后端蓋之間的滑動接合面因齒輪在裝配前毛刺未能仔細(xì)清除，從而運(yùn)轉(zhuǎn)時拉傷接合面，使內(nèi)泄漏大，導(dǎo)致輸出流量減少；污物進(jìn)入泵內(nèi)并楔入齒輪端面與前后端蓋之間的間隙內(nèi)拉傷配合面，導(dǎo)致高低壓腔因出現(xiàn)徑向拉傷的溝槽而連通，使輸出流量減小。對上述情況應(yīng)分別采用以下措施修復(fù)。拆解齒輪泵，適當(dāng)?shù)丶哟筝S向間隙即研磨齒輪的端面；用平面磨床磨平前后蓋端面和齒輪端面，并清除輪齒上的毛刺(不能倒角)；經(jīng)平面磨削后的前后端蓋其端面上卸荷槽的深度尺寸會有變化，應(yīng)適當(dāng)增加寬度。 目前，CB-B型齒輪泵在自卸汽車與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 CB-B型齒輪泵的泵體與兩側(cè)端蓋為直接接觸的硬密封，若接觸面的平面度達(dá)不到規(guī)定要求，則泵在工作時容易吸入空氣；同樣，泵的端蓋與壓蓋之間也為直接接觸，空氣也容易侵入；若壓蓋為塑料制品，由于其損壞或因溫度變化而變形，也會使密封不嚴(yán)而進(jìn)入空氣。排除這種故障的方法是：當(dāng)泵體或泵蓋的平面度達(dá)不到規(guī)定的要求時，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過5m，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 對泵軸一般采用骨架式油封進(jìn)行密封。若卡緊唇部的彈簧脫落，或?qū)⒂头庋b反，或其唇部被拉傷、老化，都將使油封后端經(jīng)常處于負(fù)壓狀態(tài)而吸入空氣，一般可更換新油封予以解決。 油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會吸入空氣，此時應(yīng)往油箱內(nèi)補(bǔ)充油液至油標(biāo)線；若回油管口露出油面，有時也會因系統(tǒng)內(nèi)瞬間負(fù)壓而使空氣反灌進(jìn)入系統(tǒng)，所以回油管口一般也應(yīng)插至油面以下。 泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時，因不能保證泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空氣。此時應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對高度，使其滿足規(guī)定的要求。 吸油濾油器被污物堵塞或其容量過小，導(dǎo)致吸油阻力增加而吸入空氣；另外，進(jìn)、出油口的口徑較大也有可能帶入空氣。此時，可清洗濾油器，或選取較大容量、且進(jìn)出口徑適當(dāng)?shù)臑V油器。如此，不但能防止吸入空氣，還能防止產(chǎn)生噪聲。 (2)機(jī)械原因 泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 因油中污物進(jìn)入泵內(nèi)導(dǎo)致齒輪等部件磨損拉傷而產(chǎn)生噪聲。應(yīng)更換油液，加強(qiáng)過濾，拆開泵清洗；對磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動與噪聲：如齒形誤差或周節(jié)誤差大，兩齒輪接觸不良，齒面粗糙度高，公法線長度超差，齒側(cè)隙過小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時，可更換齒輪或?qū)X輪對研。同時，軸承的滾針保持架破損、長短軸軸頸及滾針磨損等，均可導(dǎo)致軸承旋轉(zhuǎn)不暢而產(chǎn)生機(jī)械噪聲，此時需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 齒輪軸向裝配間隙過小；齒輪端面與前后端蓋之間的滑動接合面因齒輪在裝配前毛刺未能仔細(xì)清除，從而運(yùn)轉(zhuǎn)時拉傷接合面，使內(nèi)泄漏大，導(dǎo)致輸出流量減少；污物進(jìn)入泵內(nèi)并楔入齒輪端面與前后端蓋之間的間隙內(nèi)拉傷配合面，導(dǎo)致高低壓腔因出現(xiàn)徑向拉傷的溝槽而連通，使輸出流量減小。對上述情況應(yīng)分別采用以下措施修復(fù)。拆解齒輪泵，適當(dāng)?shù)丶哟筝S向間隙即研磨齒輪的端面；用平面磨床磨平前后蓋端面和齒輪端面，并清除輪齒上的毛刺(不能倒角)；經(jīng)平面磨削后的前后端蓋其端面上卸荷槽的深度尺寸會有變化，應(yīng)適當(dāng)增加寬度。(end).