齒輪油泵的物理原理課件

齒輪油泵的物理應(yīng)用作者：——齒輪油泵的簡(jiǎn)介

齒輪油泵

是通過(guò)一對(duì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同的漸開(kāi)線齒輪的相互滾動(dòng)嚙合，將油箱內(nèi)的低壓油升至能做功的高壓油的重要部件。是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的動(dòng)力裝置。油泵內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖在術(shù)語(yǔ)上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個(gè)缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來(lái)。因?yàn)橐后wKCB齒輪泵是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。按上圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。液壓齒輪泵主要包括：

高壓定量齒輪泵

高壓雙聯(lián)齒輪泵

潤(rùn)滑泵

化工泵

雙向齒輪馬達(dá)

齒輪泵附調(diào)壓閥

齒輪泵附升降閥

齒輪泵的典型結(jié)構(gòu)內(nèi)嚙合齒輪泵齒輪油泵工作的原理齒輪泵是用兩個(gè)齒輪互嚙轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)工作，對(duì)介質(zhì)要求不高。一般的壓力在6MPa以下，流量較大。

齒輪油泵在泵體中裝有一對(duì)回轉(zhuǎn)齒輪，一個(gè)主動(dòng)，一個(gè)被動(dòng)，依靠?jī)升X輪的相互嚙合，把泵內(nèi)的整個(gè)工作腔分兩個(gè)獨(dú)立的部分。A為吸入腔，B為排出腔。齒輪油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪從嚙合到脫開(kāi)時(shí)在吸入側(cè)（A）就形成局部真空，液體被吸入。被吸入的液體充滿齒輪的各個(gè)齒谷而帶到排出側(cè)（B），齒輪進(jìn)入嚙合時(shí)液體被擠出，形成高壓液體并經(jīng)泵排出口排出泵外。1-軸承外環(huán)2-堵頭3-滾子4-后泵蓋5-鍵6-齒輪7-泵體8-前泵蓋9-螺釘10-壓環(huán)11-密封環(huán)12-主動(dòng)軸13-鍵14-瀉油孔15-從動(dòng)軸16-瀉油槽17-定位銷當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵右側(cè)（吸油腔）齒輪脫開(kāi)嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。這時(shí)輪齒進(jìn)入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過(guò)程。齒輪嚙合時(shí)齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開(kāi)，起配油作用。當(dāng)齒輪泵的主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒脫開(kāi)嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油這就是齒輪油泵的工作原理制作工藝上的尺寸及要求齒頂和泵體內(nèi)表面間的間隙（徑向間隙），由于密封帶長(zhǎng)，同時(shí)齒頂線速度形成的剪切流動(dòng)又和油液泄露方向相反，故對(duì)泄露的影響較小，這里要考慮的問(wèn)題是：當(dāng)齒輪受到不平衡的徑向力后，應(yīng)避免齒頂和泵體內(nèi)壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄露到泵外，并減小壓緊螺釘?shù)睦Γ诒皿w兩側(cè)的端面上開(kāi)有油封卸荷槽16，使?jié)B入泵體和泵蓋間的壓力油引入吸油腔。在泵蓋和從動(dòng)軸上的小孔，其作用將泄露到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同時(shí)也潤(rùn)滑了滾針軸承。齒輪泵的流量的計(jì)算實(shí)際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大,故上式中的π常以3.33代替,則式(3-10)可寫(xiě)成：齒輪泵的流量q(1/min)為：

式中：n為齒輪泵轉(zhuǎn)速(rpm);ηv為齒輪泵的容積效率。提高齒輪泵理論流量途徑由上式可知：提高齒輪泵理論流量的途徑——

增加齒輪的直徑、齒寬、轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù)與此同時(shí)，在提高流量后同時(shí)會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題n過(guò)高會(huì)使輪齒轉(zhuǎn)過(guò)吸入腔的時(shí)間過(guò)短n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導(dǎo)致Q減小，造成振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲，甚至使泵無(wú)法工作。故最大圓周速度應(yīng)根據(jù)所輸油的粘度而予以限制，最大圓周速度不超過(guò)5～6m／s，最高轉(zhuǎn)速一般在3000r／min左右。加大齒寬會(huì)使徑向力增大，齒面接觸線加長(zhǎng)，不易保持良好的密封。減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加，但會(huì)使Q的不均勻度加重。影響齒輪泵ηv的主要因素密封間隙(內(nèi)漏)齒輪端面和蓋板間的軸向間隙齒頂和泵體內(nèi)側(cè)的徑向間隙輪齒的嚙合線這些漏泄量約占總漏泄量的70％～80％，漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對(duì)泵的ηv影響甚大。排出壓力吸入壓力漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。內(nèi)漏較多，在排P升高時(shí)，Q的下降要比往復(fù)泵大吸入真空度增加時(shí)，氣體析出量增加，ηv亦將降低油液的溫度和粘度(viscosity)油液的T越高，μ越低，漏泄量就越大但油T過(guò)低則μ太大，又會(huì)使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會(huì)使ηv下降。轉(zhuǎn)速漏泄量與n關(guān)系不大n低Qt就小，會(huì)使ηv降低當(dāng)n<200～300r／min，ηv將降到不能容許的地步n過(guò)高又會(huì)造成吸入困難，也使ηv降低。外齒輪泵的ηv=0.7～0.9，用間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置時(shí)，ηv可達(dá)0.8～0.96。齒輪泵的特點(diǎn)1．有一定的自吸能力能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。排送氣體時(shí)密封性差，故自吸能力不如往復(fù)泵應(yīng)注意：齒輪泵摩擦部位較多間隙較小線速度較高起動(dòng)前齒輪表面必須有油，不允許干轉(zhuǎn)。2．Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無(wú)關(guān)。3．額定Pd與工作部件尺寸、n無(wú)關(guān)Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力為防泵過(guò)載，一般應(yīng)設(shè)安全閥。4.流量連續(xù)，有脈動(dòng)外嚙合齒輪泵σQ在11％～27％范圍內(nèi)，噪聲較大Z越少，σQ越大內(nèi)齒輪泵σQ較小，約為1％一3％，噪聲也較小。5．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉工作部件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)無(wú)泵閥允許采用較高n，通?？膳c電動(dòng)機(jī)直聯(lián)與同樣Q的往復(fù)泵相比，尺寸、重量小易損件少，耐撞擊．工作可靠

6．磨擦面較多用于排送不含固體顆粒并具有潤(rùn)滑性的油類。齒輪泵管理要點(diǎn)1.注意泵的轉(zhuǎn)向和連接反轉(zhuǎn)會(huì)使吸排方向相反泵和電機(jī)保持良好對(duì)中，最好用撓性連接（flexibility）2.齒輪泵雖有自吸能力起動(dòng)前泵內(nèi)要存有油液（否則嚴(yán)重摩損）吸油高度一般不大于0.5m。3.機(jī)械軸封屬于較精密的部件拆裝時(shí)要防止損傷密封元件安裝時(shí)應(yīng)在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動(dòng)環(huán)時(shí)應(yīng)有浮動(dòng)性。上緊軸封蓋時(shí)要均勻，機(jī)械軸封一定要防止干摩擦。4.不宜超額定P工作會(huì)使原動(dòng)機(jī)過(guò)載，加大軸承負(fù)荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴(yán)重時(shí)造成卡阻。5.要防止吸口真空度大于允許吸上真空度否則不能正常吸入當(dāng)吸入P過(guò)低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象”油在低壓區(qū)析出許多氣泡，Q降低當(dāng)氣泡到高壓區(qū)時(shí)，空氣重新溶入油中，形成局部真空，四周的高壓油液就會(huì)以高速流過(guò)來(lái)填補(bǔ)產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲6.保持合適的油溫和粘度運(yùn)動(dòng)粘度以25～33mm2／s為宜粘度太小則漏泄增加，還容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象粘度過(guò)大同樣也會(huì)使ηv降低和吸入不正常。7.要防止吸入空氣會(huì)使流量減少，而且產(chǎn)生噪聲。8.端面間隙對(duì)齒輪泵的自吸能力和ηv影響甚大可用壓軟鉛絲的方法測(cè)出9.高壓齒輪泵敏感度大吸油口可用150目網(wǎng)式濾器液壓系統(tǒng)泵要求濾油精度≤30—40μm回油管路濾油器精度最好≤20μm齒輪泵常見(jiàn)故障分析(1)不能排油或流量不足不能建立足夠大的吸入真空度的原因：泵內(nèi)間隙過(guò)大，新泵及拆修過(guò)的齒輪表面未澆油，難自吸；泵n過(guò)低、反轉(zhuǎn)或卡阻吸入管漏氣或吸口露出液面。吸入真空度較大而不能正常吸入的原因：吸高太大(一般應(yīng)不超過(guò)500mm)；油溫太低，粘度太大；吸入管路阻塞，如吸入濾器臟堵或容量太小，吸入閥未開(kāi)等油溫過(guò)高。排出方面的問(wèn)題：排出管漏泄或旁通，安