外嚙合齒輪泵的抽油機(jī)及治理

外嚙合齒輪泵的抽油機(jī)及治理

1外聚合齒輪泵有許多類型的液體壓泵。與其他形狀的液壓泵相比，齒輪泵（齒輪泵）不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，施工和維護(hù)方便，價(jià)格低廉，能夠承受惡劣的運(yùn)行條件（如灰塵等）。振動(dòng)和高壓機(jī)。因此,外嚙合齒輪泵廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械中,特別是現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中用外嚙合齒輪泵作潤(rùn)滑泵的較多。外嚙合齒輪泵的使用壓力范圍一般為0.04～0.4MPa,轉(zhuǎn)速范圍一般為600～3500r/min。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的高速發(fā)展,外嚙合齒輪泵的總效率也在逐漸提高。因此,要求外嚙合齒輪泵的體積是越來越小,要求外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速是越來越高,特別是一些小型外嚙合齒輪泵的使用轉(zhuǎn)速超過7500r/min。對(duì)于這樣高的轉(zhuǎn)速,外嚙合齒輪泵的吸油腔中很容易出現(xiàn)抽空現(xiàn)象。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)用外嚙合齒輪泵出現(xiàn)抽空現(xiàn)象,不但其容積效率會(huì)有較大下降,并使泵在工作過程中出現(xiàn)較高噪聲,而且嚴(yán)重時(shí)會(huì)使?jié)櫥┯筒蛔愣鴵p壞發(fā)動(dòng)機(jī)。2外配合齒輪泵轉(zhuǎn)速小,容積效率低計(jì)算外嚙合齒輪泵理論排量Q的公式為:Q=q×b×n=π2(da2?a2?13Pb)×10?3×b×n=q×b×nL/minQ=q×b×n=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3×b×n=q×b×nL/min式中b——齒輪寬度,cmn——齒輪泵轉(zhuǎn)速,r/minq——單位排量,L/r·cm[q=π2(da2?a2?13Pb)×10?3L/r?cm][q=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3L/r?cm]式中da——齒頂圓直徑,mma——齒輪中心距,mmPb——基圓齒距(Pb=π·m·cosα0)α0——齒形角m——模數(shù),mm由此可知,在正常情況下,外嚙合齒輪泵的排量與其轉(zhuǎn)速成正比。但我們?cè)诶猛鈬Ш淆X輪泵做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速逐漸增加到某一高轉(zhuǎn)速以上時(shí),其排量就不再增加,容積效率開始下降,如圖1所示。而且油的黏度(μ)越大這種現(xiàn)象就出現(xiàn)得越早,這就是在外嚙合齒輪泵中產(chǎn)生的抽空現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)、分析,我們認(rèn)為以下幾個(gè)方面是外嚙合齒輪泵中產(chǎn)生抽空現(xiàn)象的原因:(1)吸油管和濾油管中的阻力過大而產(chǎn)生壓力損失;(2)高速旋轉(zhuǎn)的外嚙合齒輪泵,其齒槽間的油液產(chǎn)生了較大的離心力,將油液甩向齒頂和泵體齒腔內(nèi)表面處,其中有一部分通過齒輪泵中運(yùn)動(dòng)件間的間隙流失,從而在齒輪根部出現(xiàn)抽空現(xiàn)象;(3)外嚙合齒輪泵高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相嚙合的齒從齒槽中轉(zhuǎn)脫出后在尚未充滿時(shí),齒槽己轉(zhuǎn)過吸油口,接觸到泵體齒腔的內(nèi)表面,這樣油液就無法充滿齒槽;(4)外嚙合齒輪泵制造誤差較大,齒輪產(chǎn)生偏心,則齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時(shí)出現(xiàn)比吸油壓力還低的低壓區(qū)。3解決齒輪泵的沉降現(xiàn)象的最佳方法針對(duì)以上分析,我們對(duì)轉(zhuǎn)速超過3500r/min的外嚙合齒輪泵分別進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)。13降低進(jìn)入油的阻力盡量增大濾網(wǎng)面積,增大進(jìn)油管直徑,選用內(nèi)壁光滑的進(jìn)油管以減小進(jìn)油阻力。2進(jìn)油槽設(shè)計(jì)新設(shè)計(jì)補(bǔ)充填進(jìn)油槽的一般原則是:泵高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使油液甩向齒頂部處,而齒根處產(chǎn)生負(fù)壓使油液稀薄,如不及時(shí)補(bǔ)充油,嚴(yán)重時(shí)就會(huì)有抽空現(xiàn)象。因此,在齒根處設(shè)計(jì)一條補(bǔ)充填進(jìn)油槽如圖2a所示。及時(shí)將油液補(bǔ)充填齒槽中,而且要盡量延長(zhǎng)充填油時(shí)間,使齒槽中充滿油液。為提高齒槽中油液的充填性能,使泵的容積效率達(dá)到最佳,應(yīng)按以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)補(bǔ)充填油液進(jìn)油槽。(1)補(bǔ)充填油液進(jìn)油槽要能將油液及時(shí)補(bǔ)充填到齒槽中,且要盡量使油液充填齒槽的時(shí)間達(dá)到最長(zhǎng)。經(jīng)多次試驗(yàn)反復(fù)探究,有了理論依據(jù)后,本人選用一批精度等級(jí)相當(dāng)?shù)?105柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油泵做試驗(yàn),在2105機(jī)油泵的泵體中增加一條補(bǔ)充填油液的進(jìn)油槽形狀如圖2所示,進(jìn)油槽的長(zhǎng)度不等,從25°開始每隔5°做1件,第1批一共做了21件。試驗(yàn)條件為:轉(zhuǎn)速為4600r/min,背壓p=0.26MPa,試驗(yàn)的結(jié)果是,雙面增加了進(jìn)油槽,容積效率都有所提高。進(jìn)油槽所占角度在115°至120°時(shí)出現(xiàn)最大值,因此從115°開始每隔2°做1件,測(cè)得在117°時(shí)機(jī)油泵的容積效率達(dá)到最大值。η=0.88,超過117°后,進(jìn)油槽長(zhǎng)度增加容積效率不再增加,過長(zhǎng)反而降低,如圖3所示。這是因?yàn)檫M(jìn)油槽與高壓區(qū)太近泄漏增加所致。(2)進(jìn)油槽尺寸D1(如圖2a所示)應(yīng)不大于齒根圓直徑df,以D1=df0-0.6為宜。(3)進(jìn)油槽尺寸D應(yīng)與齒輪分度圓直徑d相當(dāng),以D=d+1為宜。(4)進(jìn)油槽尺寸深度h不應(yīng)過大,否則會(huì)增大泵的尺寸,以h=3～5mm為宜。3齒輪齒輪泵轉(zhuǎn)速及長(zhǎng)度(1)增加一條補(bǔ)充填油液的進(jìn)油槽對(duì)于高轉(zhuǎn)速的外嚙合齒輪泵確實(shí)是能增大排量,提高容積效率明顯,特別是對(duì)于小排量的外嚙合齒輪泵容積效率可提高到0.87以上。但對(duì)于理論排量大于180L/min的大排量外嚙合齒輪泵高轉(zhuǎn)速時(shí)其容積效率只能提高到0.85以下。我們用JB/T6010-92的JBC07系列中模數(shù)為4.5mm、齒數(shù)為8、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm、零件制造精度為6～7級(jí)的外嚙合齒輪泵做實(shí)驗(yàn),其理論排量在轉(zhuǎn)速4600r/min時(shí)為:Q=q×b×n=271.386L/min結(jié)構(gòu)先按圖2a制造,當(dāng)外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速為4600r/min、背壓為0.24MPa時(shí),測(cè)得其平均排量Q1=228.51L/min,容積效率η1=0.842(2)雖然增加一條補(bǔ)充填油液的進(jìn)油槽,其容積效率大于JB/T51116-99要求的η≥0.84,但容積效率高轉(zhuǎn)速時(shí)與小排量的外嚙合齒輪泵相比還是偏低。究其原因,是因?yàn)榇笈帕康耐鈬Ш淆X輪泵齒槽空間較大,高轉(zhuǎn)速時(shí)相嚙合的齒從齒槽中轉(zhuǎn)脫出后在尚未充滿時(shí),齒槽己轉(zhuǎn)過吸油口,接觸到泵體齒腔的內(nèi)表面,這樣油液就無法充滿齒槽。雖然增加一條補(bǔ)充填油液的進(jìn)油槽能補(bǔ)充一部分油液到齒槽間,但由于補(bǔ)充填油液的進(jìn)油槽尺寸不可能太大,補(bǔ)充填的油液有限,所以對(duì)于齒槽空間較大的大排量外嚙合齒輪泵排量提高也有限,其容積效率也沒有小排量高。且JB/T51116-99要求排量大的外嚙合齒輪泵的容積效率要高于小排量外嚙合齒輪泵,容積效率過低肯定是不行的。為解決這個(gè)問題,我們有針對(duì)性地在加大外嚙合齒輪泵的吸油空間,以增加齒槽充油時(shí)間,具體結(jié)構(gòu)如圖2b所示。擴(kuò)大的吸油空間長(zhǎng)度單邊應(yīng)在(1～2)da/z(其中da為齒頂圓直徑,z為齒數(shù))為宜,且應(yīng)≤2da/z。用已加大吸油空間單邊長(zhǎng)度1.5da/z的泵體、其他零件制造和安裝精度同前完全一致的外嚙合齒輪泵再做實(shí)驗(yàn),當(dāng)外嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速為4600r/min、背壓為0.24MPa時(shí),測(cè)得其平均排量Q2=244.52L/min,則容積效率為:η2=0.901。4吸、排油中間凹形對(duì)于制造和安裝使齒輪產(chǎn)生偏心,齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時(shí)出現(xiàn)比吸油壓力還低的低壓區(qū)的情況,而制造和安裝精度只要控制6級(jí)時(shí)就基本上可以消除。一般情況下,齒輪的制造和安裝精度應(yīng)控制不低于7級(jí)。5優(yōu)化結(jié)構(gòu)效果用JB/T6010-92的JBC07系列中模數(shù)為4.5mm、齒數(shù)為8、中心距為40.50mm、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm外嚙合齒輪泵改進(jìn)前后的3種結(jié)構(gòu)做實(shí)驗(yàn)得到圖4所示的容積效率(η)特性曲線,從圖5可看出泵體結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,不但消除了抽空現(xiàn)象,而且容積效率提高明顯。4外合齒輪泵的孔隙率及容