齿轮泵和齿轮马达

第5讲齿轮泵和齿轮马达一、外啮合齿轮泵的工作原理【分离三片式的组成】前、后泵盖，泵体，一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮装在泵体内，将其分为吸油腔和压油腔两部分。【工作原理】∵容积式泵，∴满足三句话十八个字1、V密形成：齿轮的齿槽、泵体内表面、前后泵盖等围成。2、V密变化：齿轮脱开啮合，V密↑，产生真空，吸油；齿轮进入啮合，V密↓，油被迫压出压油3、吸压油口隔开：两齿轮啮合线及泵盖。【小结】齿轮泵的优点；结构简单，制造方便，造价低；自吸性能好；对油液污染不敏感；工作可靠，允许转速高。齿轮泵的缺点：流量脉动大；噪声大；排量不可变；有困油现象。二、齿轮泵的流量计算∵齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工作容积变化率不等∴瞬时流量不均匀——即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。1、排量假设：V齿槽=V轮齿排量V=2V齿槽=V齿槽+V轮齿即相当于有效齿高和齿宽所构成的平面所扫过的环形体积，则V=πDhB（∵D=mz，h=2m）=2πZm2B实际上：∵V齿槽V轮齿，∴V=6.66zm2B2、流量1）理论流量：qt=Vn=6.66zm2Bn实际流量：q=qtηv=6.66zm2Bnηv【结论】（1）∵容积式泵，∴流量与出口压力无关（2）∵z、m、B、n=Const，q=Const，∴齿轮泵是定量泵瞬时流量：∵每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化，∴瞬时流量也变化：从最小变最大，又从最大变最小，∴出现流量脉动【结论】齿数越少，脉动率越大，最大可达20%以上。流量脉动是容积式泵的共同弊病：既会引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，又会影响传动的平稳性。三、齿轮泵结构特性分析讨论外啮合齿轮泵结构上存在的三大问题1、困油现象产生原因：为保证齿轮连续平稳运转，又能使吸压油口隔开，齿轮啮合的ε1，所以有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，在齿向啮合线间形成一个封闭容积，且大小发生变化。产生结果：V封↓→p↑→高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。V封↑→p↓→形成局部真空，产生气穴，引起振动噪声、汽蚀等。总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。所以，我们希望容积式泵：“围而不困，困而不死。”消除困油的原则：①V封↓，通→压；②V封↑，通→吸；③V封min，隔开吸压油口消除困油现象的方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽，为彻底消除困油，CB—B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好。2、径向不平衡作用力径向力的产生：液压力*、啮合力液体沿圆周分布规律：从高压腔到低压腔，压力沿齿轮圆周逐齿分级降低。所以齿轮和轴承受到径向不平衡力，p↑，径向不平衡力↑。结果：加速轴承磨损，降低轴承寿命，还可能使齿轮轴弯曲，导致齿顶与泵体摩擦加剧，使泵不能正常工作。改善措施：1）缩小压油口，以减小压力油作用面积。2）减小泵体内表面和齿顶间隙。3）开压力平衡槽，但△q↑，ηV↓。3、泄漏途径1）齿侧泄漏：占齿轮泵总泄漏量的5%2）径向泄漏：占齿轮泵总泄漏量的20%—25%3）端面泄漏：占齿轮泵总泄漏量的75%—80%∵齿轮泵存在间隙，∴p↑→△q↑【结论】应减小端面泄漏，才能提高齿轮泵的工作压力。四、中高压齿轮泵的结构特点妨碍齿轮泵压力升高的首要问题是泄漏，其次是径向力不平衡。故齿轮泵常用于低压场合，为使其成高压泵，可采用如下方法：1、自动补偿轴向间隙；2、减小径向力；3、增大轴与轴承刚度。1、浮动轴套式结构：见教材P45，图3-10CB型中高压齿轮泵结构图原理：将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿轮端面，补偿磨损，减小间隙。2、浮动侧板式原理：将泵出口压力油引至浮动侧板背面，靠油液压力使侧板贴紧于齿轮端面，补偿端面间隙。3、挠性侧板式原理：将泵出口压力油引至固定侧板背面，靠侧板自身的挠性变形来补偿端面间隙。五、内啮合齿轮泵分类：渐开线齿形、摆线齿形1、渐开线齿形内啮合齿轮泵组成：小齿轮、内齿环、月牙形隔板等工作原理：小齿轮带动内齿环同向异速旋转，左半部分轮齿退出啮合，形成真空，吸油。右半部分轮齿进入啮合，容积减小，压油。月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。2、摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）组成：内、外转子相差一齿，且有一偏心距。工作原理：吸油—左半部分，轮齿脱开啮合容积↑压油—右半部分，轮齿进入啮合，容积↓特点：结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小，流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。六、齿轮马达的工作原理和结构特点1、齿轮马达的工作原理图3-13。2、齿轮马达的结构特点教材P47～48。