齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除方法
齒輪油泵(外嚙合齒輪泵)是靠密閉空間內(nèi)的一對(duì)相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),，形成低壓腔和高壓腔而實(shí)現(xiàn)吸,、排油的一種液壓動(dòng)力元件，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、體積小、重量輕,、工藝性好,、價(jià)格便宜,、自吸能力強(qiáng),、對(duì)油液污染不敏感,、轉(zhuǎn)速范圍大而廣泛應(yīng)用,。但又因其內(nèi)部泄漏量大,、容積效率低,、故僅限于中,、低壓系統(tǒng)中。
在齒輪泵內(nèi)部,，高壓腔的壓力油是通過(guò)3條途徑泄漏到低壓腔的：(1)通過(guò)齒輪外圓與泵體配合處的徑向間隙，稱(chēng)為徑向泄漏,；(2)由于存在齒向誤差,，通過(guò)2個(gè)齒輪的嚙合線(xiàn)處的泄漏，稱(chēng)為嚙合線(xiàn)泄漏,；(3)通過(guò)齒輪端面與側(cè)蓋板之間的軸向間隙,，稱(chēng)為軸向泄漏。3種泄漏中,，影響泵容積效率的泄漏主要是軸向泄漏，約占總泄漏的80%。故合理設(shè)計(jì)軸向間隙,，有助于減小泄漏,，提高齒輪泵的容積效率,。
在液壓泵中,，齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易,、體積小,、價(jià)格便宜,、自吸能力好、抗污染能力強(qiáng)等特點(diǎn),，廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械,、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械等液壓設(shè)備,。
本文針對(duì)齒輪泵的工作特點(diǎn),，闡述了齒輪泵的困油現(xiàn)象及其危害,、傳統(tǒng)的消除方法以及筆者從根本上改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，徹底消除困油危害的具體措施,。這對(duì)減少液壓泵端面泄漏,、提高容積效率和工作壓力,、延長(zhǎng)使用
壽命具有重要的意義,。
1、齒輪泵的困油現(xiàn)象
 為使齒輪泵能夠連續(xù)平穩(wěn)的吸油和排油,，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)Σ>1,，以保證連續(xù)工作的任一瞬時(shí)至少有1對(duì)輪齒在嚙合,。由于Σ>1,，出現(xiàn)2對(duì)輪齒同時(shí)嚙合的情況，即原先一對(duì)嚙合的輪齒尚未脫開(kāi),，后面的1對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合,。這樣就在2對(duì)嚙合的輪齒之間產(chǎn)生一個(gè)閉死容積—困油區(qū)。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),，封在困油區(qū)油液體積的大小發(fā)生變化,。當(dāng)閉死容積縮小時(shí)，由于無(wú)法排油,，困油區(qū)內(nèi)的油液受到擠壓而使壓力急劇升高。隨著齒輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),，閉死容積又逐漸變大(吸油腔一對(duì)嚙合輪齒處于即將脫開(kāi)的位置時(shí),，閉死容積為最大),，由于無(wú)法補(bǔ)油，困油區(qū)形成局部真空,。
封閉在困油區(qū)內(nèi)的油液,，需要排放時(shí)無(wú)處排放,，需要補(bǔ)充時(shí)又無(wú)法補(bǔ)充的現(xiàn)象稱(chēng)為困油現(xiàn)象,。
2,、困油現(xiàn)象的危害
根據(jù)保溫齒輪泵的結(jié)構(gòu)及其密封特性,，該泵只適用于中,、低壓系統(tǒng),。因此，齒輪泵的困油現(xiàn)象對(duì)其工作的平穩(wěn)性和可靠性有很大危害,。在中,、低壓系統(tǒng),，由于油液壓縮性很小，可略而不計(jì),。而封在困油區(qū)內(nèi)的油液因不適應(yīng)彈性變化必造成下述危害：
(1)當(dāng)閉死容積縮小時(shí),，困油區(qū)油液受到擠壓并從零件配合表面的縫隙強(qiáng)行擠出，使齒輪,、軸套、端蓋(彈性側(cè)板)和軸承等受到很大的附加載荷(彎曲應(yīng)力,、剪切應(yīng)力和壓應(yīng)力等),。這種載荷,，一方面會(huì)使油溫升高,，造成功率損失，降低工作效率,；另一方面會(huì)使零件加劇磨損,，縮短液壓泵使用壽命,。
(2)當(dāng)閉死容積變大時(shí)，困油區(qū)形成局部真空,，使溶解在油液中的氣體被析出、氣化并形成氣泡,。這種氣泡，一方面會(huì)使齒輪泵加大噪聲,，產(chǎn)生氣蝕并破壞嚙合精度，降低工作效率,、縮短使用壽命,；另一方面會(huì)引起系統(tǒng)沖擊和振動(dòng),，造成壓力和流量脈動(dòng)等,。
3、傳統(tǒng)的消除方法及不足
3.1消除方法
齒輪泵困油現(xiàn)象是保證吸,、排油腔不相互串通必然造成的后果,。根據(jù)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)、有關(guān)資料和相關(guān)網(wǎng)站得知：傳統(tǒng)的消除方法是利用卸荷槽結(jié)構(gòu),。例如CB型齒輪泵的前、后端蓋上都銑有2個(gè)卸荷槽,，其中的一個(gè)卸荷槽與泵的排油腔相通,，另一個(gè)卸荷槽與泵的吸油腔相通,，當(dāng)困油容積變小時(shí)(且未達(dá)到最小容積之前),，使困油容積與通向排油腔的卸荷槽相通，以將困油區(qū)中的油液排出,；當(dāng)困油容積由小變大時(shí)(且未達(dá)到最大容積之前),，使困油容積與通向吸油腔的卸荷槽相通，以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油,。
3.2不足之處
利用卸荷槽結(jié)構(gòu)來(lái)消除困油現(xiàn)象,，只是減弱或降低它的有害影響，不可能從根本上得到消除,。分析其原因：即是兩卸荷槽之間的距離f。該距離太大,，起不到減弱或降低困油危害的作用,；該距離太小，靠困油區(qū)將高,、低壓串通,，破壞了液壓泵的工作條件。由齒輪嚙合過(guò)程可知：在排油腔剛剛進(jìn)入嚙合的嚙合線(xiàn)至兩齒輪中心距之間的距離L為最大,，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，該距離逐漸減小,。所以要想將困油區(qū)受擠壓的油液經(jīng)排油腔排出,，就必須使排油腔的卸荷槽與齒輪中心距之間的距離Y小于L而大于H，即：HGyGL,。而在相對(duì)應(yīng)的吸油腔,，另一對(duì)輪齒的嚙合線(xiàn)至兩齒輪中心距之間的距離n為最小,，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),，該距離逐漸增大直至輪齒脫開(kāi)嚙合點(diǎn),。所以要想使困油區(qū)出現(xiàn)真空的油液經(jīng)吸油腔得到補(bǔ)充,，就必須使吸油腔的卸荷槽與兩齒輪中心距之間的距離x小于P而大于h，即：h＜x＜P,。
瀝青保溫齒輪泵在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,，分析H＜y＜L,、h＜x＜P可知：閉死容積y-H,，x-h內(nèi)的油液既不能經(jīng)排油腔排出,，也不能經(jīng)吸油腔得到補(bǔ)充,。這就是利用吸,、排油腔卸荷槽結(jié)構(gòu)消除困油現(xiàn)象的不足之處，它只能減弱或降低困油危害,，并不可能從根本上得到消除。
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