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)的一對相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動,，形成低壓腔和高壓腔而實(shí)現(xiàn)吸、排油的一種液壓動力元件,，因其結(jié)構(gòu)簡單,、體積小,、重量輕、工藝性好,、價格便宜,、自吸能力強(qiáng)、對油液污染不敏感,、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3條途徑泄漏到低壓腔的：(1)通過齒輪外圓與泵體配合處的徑向間隙,，稱為徑向泄漏,；(2)由于存在齒向誤差，通過2個齒輪的嚙合線處的泄漏,，稱為嚙合線泄漏,；(3)通過齒輪端面與側(cè)蓋板之間的軸向間隙，稱為軸向泄漏,。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)簡單、制造容易,、體積小,、價格便宜、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,，徹底消除困油危害的具體措施。這對減少液壓泵端面泄漏,、提高容積效率和工作壓力,、延長使用
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)工作的任一瞬時至少有1對輪齒在嚙合,。由于Σ>1,，出現(xiàn)2對輪齒同時嚙合的情況，即原先一對嚙合的輪齒尚未脫開,，后面的1對輪齒已進(jìn)入嚙合,。這樣就在2對嚙合的輪齒之間產(chǎn)生一個閉死容積—困油區(qū),。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，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,，由于無法排油，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,，閉死容積又逐漸變大(吸油腔一對嚙合輪齒處于即將脫開的位置時，閉死容積為最大),，由于無法補(bǔ)油,，困油區(qū)形成局部真空。
封閉在困油區(qū)內(nèi)的油液,，需要排放時無處排放,，需要補(bǔ)充時又無法補(bǔ)充的現(xiàn)象稱為困油現(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,。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，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，一方面會使油溫升高,，造成功率損失,，降低工作效率；另一方面會使零件加劇磨損,，縮短液壓泵使用壽命,。
(2)當(dāng)閉死容積變大時，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,；另一方面會引起系統(tǒng)沖擊和振動,，造成壓力和流量脈動等。
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個卸荷槽,，其中的一個卸荷槽與泵的排油腔相通,，另一個卸荷槽與泵的吸油腔相通，當(dāng)困油容積變小時(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(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,。由齒輪嚙合過程可知：在排油腔剛剛進(jìn)入嚙合的嚙合線至兩齒輪中心距之間的距離L為最大,，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，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,。而在相對應(yīng)的吸油腔,，另一對輪齒的嚙合線至兩齒輪中心距之間的距離n為最小,，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，該距離逐漸增大直至輪齒脫開嚙合點(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)動過程中,，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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