外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

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. 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(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，體積小，重量輕，自吸性好，對(duì)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(dòng)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(gè)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(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)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(dòng)齒輪(Driver Gear);3-從動(dòng)齒輪(Driven Gear) 泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動(dòng)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(kāi)，形成了吸、壓油腔，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(guò)程。在齒輪泵的嚙合過(guò)程中，嚙合點(diǎn)沿嚙合線，把吸油區(qū)和壓油區(qū)分開(kāi)。 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(dòng)齒輪(Driver Gear);3-從動(dòng)齒輪(Driven Gear);4-前端蓋(Front Cover);5-后端蓋(Back Cover); 6-浮動(dòng)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(shí)的重疊系數(shù)必須大于1，即至少有一對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此，在工作過(guò)程中，就有一部分油液困在兩對(duì)輪齒嚙合時(shí)所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個(gè)密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。圖(a)到(b)，密封容積逐漸減?。粓D(b)到(c)，密封容積逐漸增大；圖（c）到（d）密封容積又會(huì)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(wú)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(shí)，無(wú)油液的補(bǔ)充，又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來(lái)，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(dòng)和汽蝕，同時(shí)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(kāi)卸槽，見(jiàn)圖2.5（d）中的虛線方框。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，通過(guò)右邊的卸菏槽與壓油腔相通，而封閉容積增大時(shí)，通過(guò)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(shí)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(shí)，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(shí)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(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)，同時(shí)，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(dòng)軸承。 齒輪泵的泄漏通道及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償Leakage Passage and Automatic Compensating of End Face Clearance 在液壓泵中，運(yùn)動(dòng)件間的密封是靠微小間隙密封的，這些微小間隙從運(yùn)動(dòng)學(xué)上形成摩擦副，同時(shí)，高壓腔的油液通過(guò)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(guò)三條途經(jīng)泄漏到吸油腔去：一是通過(guò)齒輪嚙合線處的間隙——齒側(cè)間隙(Meshing-Teeth Side Clearance)，二是通過(guò)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(guò)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(lèi)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(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化，需要從結(jié)構(gòu)上來(lái)取措施，對(duì)端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 通常采用的自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙裝置有：浮動(dòng)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(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。齒輪泵的浮動(dòng)軸套是浮動(dòng)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(shí)，浮動(dòng)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(jiàn)故障的排除方法 目前，CB-B型齒輪泵在自卸汽車(chē)與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見(jiàn)故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 ①CB-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(shí)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(huì)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(shí)，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來(lái)回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過(guò)5μm，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對(duì)于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹(shù)脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 ②對(duì)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。 ③油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會(huì)吸入空氣，此時(shí)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(shí)也會(huì)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。 ④泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，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(shí)應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對(duì)高度，使其滿足規(guī)定的要求。 ⑤吸油濾油器被污物堵塞或其容量過(guò)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(shí)，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 ①泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 ②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(guò)濾，拆開(kāi)泵清洗；對(duì)磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 ③泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動(dòng)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(zhǎng)度超差，齒側(cè)隙過(guò)小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時(shí)，可更換齒輪或?qū)X輪對(duì)研。同時(shí)，軸承的滾針保持架破損、長(zhǎng)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(shí)需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 ④齒輪軸向裝配間隙過(guò)?。积X輪端面與前后端蓋之間的滑動(dòng)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(shí)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(duì)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(huì)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(chē)與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見(jiàn)故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 ①CB-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(shí)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(huì)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(shí)，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來(lái)回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過(guò)5μm，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對(duì)于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹(shù)脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 ②對(duì)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。 ③油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會(huì)吸入空氣，此時(shí)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(shí)也會(huì)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。 ④泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，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(shí)應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對(duì)高度，使其滿足規(guī)定的要求。 ⑤吸油濾油器被污物堵塞或其容量過(guò)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(shí)，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 ①泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 ②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(guò)濾，拆開(kāi)泵清洗；對(duì)磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 ③泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動(dòng)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(zhǎng)度超差，齒側(cè)隙過(guò)小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時(shí)，可更換齒輪或?qū)X輪對(duì)研。同時(shí)，軸承的滾針保持架破損、長(zhǎng)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(shí)需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 ④齒輪軸向裝配間隙過(guò)??；齒輪端面與前后端蓋之間的滑動(dòng)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(shí)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(duì)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(huì)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(chē)與工程機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)中運(yùn)用較多，現(xiàn)將其常見(jiàn)故障及排除方法介紹如下，供參考。 1、產(chǎn)生振動(dòng)與噪聲的原因與排除 (1)吸入空氣 ①CB-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(shí)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(huì)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(shí)，可以在平板上用金鋼砂按"8"字形路線來(lái)回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超過(guò)5μm，并需要保證其平面與孔的垂直度要求；對(duì)于泵蓋與壓蓋處的泄漏，可采用涂敷環(huán)氧樹(shù)脂等膠粘劑進(jìn)行密封。 ②對(duì)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。 ③油箱內(nèi)油量不夠，或吸油管口未插至油面以下，泵便會(huì)吸入空氣，此時(shí)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(shí)也會(huì)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。 ④泵的安裝位置距油面太高，特別是在泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，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(shí)應(yīng)調(diào)整泵與油面的相對(duì)高度，使其滿足規(guī)定的要求。 ⑤吸油濾油器被污物堵塞或其容量過(guò)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(shí)，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 ①泵與聯(lián)軸器的連接因不合規(guī)定要求而產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲。應(yīng)按規(guī)定要求調(diào)整聯(lián)軸器。 ②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(guò)濾，拆開(kāi)泵清洗；對(duì)磨損嚴(yán)重的齒輪，須修理或更換。 ③泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生振動(dòng)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(zhǎng)度超差，齒側(cè)隙過(guò)小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。此時(shí)，可更換齒輪或?qū)X輪對(duì)研。同時(shí)，軸承的滾針保持架破損、長(zhǎng)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(shí)需拆修齒輪泵，更換滾針軸承。 ④齒輪軸向裝配間隙過(guò)??；齒輪端面與前后端蓋之間的滑動(dòng)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(shí)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(duì)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(huì)有變化，應(yīng)適當(dāng)增加寬度。(end) .