齒輪泵的設計措施及工作機理
外嚙合齒輪泵由于自身的工作機理,不可避免地會引起給齒輪泵帶來巨大危害的困油現(xiàn)象,卸荷槽是 這種危害的常見結構,其結構參數(shù)值要依據(jù)困油腔中困油壓力的變化規(guī)律和峰值來確定而影響困油壓力的主要因素則是困油腔的截面積(簡稱為困油面積)和卸荷口的截面積(簡稱為卸荷面積),因此,這2類面積的計算是卸荷槽設計的關鍵所在,也是歷來設計的 和難點。
外嚙合齒輪泵是液壓泵中結構較簡單的一種泵,它與柱塞式、葉片式等其它形式的液壓泵相比,不但具有結構較簡單、零件少,而且具有抗污染,抗振,廉等顯著特點外嚙合齒輪泵現(xiàn)已廣泛地用作內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)、機床及機械傳動裝置液壓系統(tǒng)的“心臟”,它的性能好壞直接影響整個機器的性和對于轉(zhuǎn)速高、振動大的汽車內(nèi)燃機來說,設計性能好、的外嚙合齒輪泵就顯得非常重要。外嚙合齒輪泵均為徑向進油,泵高速運轉(zhuǎn)時,油液產(chǎn)生的離心力會影響齒槽中的油液充填,加上外嚙合齒輪泵不能的泄漏現(xiàn)象,容積效率低是外嚙合齒輪泵的一個較大缺點,也是影響外嚙合齒輪泵沒有 進一步發(fā)展和廣泛應用的主要原因因此,如何設計容積的外嚙合齒輪泵是提高外嚙合齒輪泵制造水平的一個主要問題。
外嚙合齒輪泵的工作原理。從泵的工作原理圖造成外嚙合齒輪泵容積效率低的原因不外乎兩個方面:一是高壓區(qū)油液通過泵相對運動件間的間隙返回進油區(qū)但為了泵正常地工作,齒輪外徑與泵體之間,齒輪端面與泵體、泵蓋之間, 有 的間隙因此高壓出油區(qū)就有一部分油液通過間隙返回到低壓進油區(qū),這部分油液的損失是不可避免的只有靠提高泵的制造精度將間隙盡量減少,從而將損失油量降低到較低的程度;二是外嚙合齒輪泵的結構特點決定了泵高速運轉(zhuǎn)時,油液產(chǎn)生的離心力使油液不能填充滿泵齒槽中的較大體積,這是造成外嚙合齒輪泵容積效率低的主要原因嚴重的不但會影響泵的容積效率,而且高轉(zhuǎn)速時會在泵中形成氣蝕現(xiàn)象造成泵供油明顯不足,流量脈動加大,噪聲加重這種情況若在高速運轉(zhuǎn)的汽車發(fā)動機中出現(xiàn),輕則磨損加劇甚至燒軸瓦,重則使整機報廢因此,要解決好這個問題就應采取以下的設計措施:
影響外嚙合齒輪泵容積效率的主要因素是旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力使油液不能充填滿齒槽中此前,我國設計的外嚙合齒輪泵是采用提高泵制造精度來解決這個問題但這種靠提高泵制造精度來提高容積效率的方法,不但增加了制造成本而且提高容積率的效果有限為此,筆者設計了一條補充填油液的進油槽,在幾乎不增加成本的清況下,可顯著地提高容積效率。
新設計補充填進油槽的一般原則是:泵高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力使油液甩向齒頂部處,而齒根處產(chǎn)生負壓使油液稀薄,如不及時補充油,嚴重時甚至產(chǎn)生氣蝕因此,在齒根處設計一條補充填進油槽及時將油液補充填進齒槽中,而且要盡量延長充填油時間,使齒槽中充滿油液為提高齒槽中油液的充填性能,使泵的容積效率達到較佳。在外嚙合齒輪泵中增加一條補充填進油槽能 地提高泵的容積效率,但在實驗中也發(fā)現(xiàn)一個問題,當泵轉(zhuǎn)速過高或齒輪厚度太大時,容積效率提高不是很多,其原因是向齒間補充填進油時間太短。因為齒輪在泵體里轉(zhuǎn)動很快,每個齒槽在進油槽區(qū)域的逗留時間有限,油液來不及填充,齒槽便轉(zhuǎn)過進油槽區(qū)域,造成油液填充不足,甚至出現(xiàn)有破壞力的氣蝕現(xiàn)象。但只要增加進油點,也就是在外嚙合齒輪泵泵蓋增加一條與泵體對稱的補充填進油槽,油液充填齒槽間體積的時間就增加了1倍,容積效率可提高到0.92。并且還不會因轉(zhuǎn)速過高齒輪厚度增大而使容積效率減小。
在外嚙合齒輪泵中增加補充填進油槽后,其容積效率有了明顯提高,收到了滿意的效果,找到了解決外嚙合齒輪泵容積效率低的一條途徑,也為今后設計出體積小、而輸油量大、容積的外嚙合齒輪泵提供了依據(jù)。