提高內(nèi)嚙合圓弧擺線齒輪泵容積效率的措施
內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵(亦稱轉(zhuǎn)子機(jī)油泵)與外嚙合漸開線齒輪泵相比,具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,單位體積排量大,零件少,成本低廉等顯著特點(diǎn)。內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵現(xiàn)已廣泛地用作內(nèi)燃機(jī)、汽車潤滑系統(tǒng)的“心臟”,它的性能好壞直接影響內(nèi)燃機(jī)的性和。因此,設(shè)計(jì)性能好、的內(nèi)嚙合圓弧一泛擺線齒輪泵就顯得非常重要。
一般外嚙合齒輪泵均為徑向進(jìn)油,容積效率較低。而內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵的結(jié)構(gòu)形狀,決定了它只能軸向進(jìn)油,由于軸向進(jìn)油,泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力不但不會妨礙油液的充填,相反卻幫助和加強(qiáng)了齒間的油液充填,避免氣蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生,容積。從油液的填充性來看,內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵較外嚙合泵有先天的長處。但油槽設(shè)計(jì)不合理,油液填充不良,容積效率則會隨泵轉(zhuǎn)速上升而呈下降趨勢,還會產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。
設(shè)計(jì)內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵時(shí),泵容積效率的高低影響泵的體積尺寸,對同輸油量的泵來講,容積,泵的體積尺寸就小;容積效率低,泵的體積尺寸就大。造成容積效率低的原因不外乎兩方面:一是高壓區(qū)油液通過泵相對運(yùn)動件間的間隙返回到油槽。但為了泵正常地工作,內(nèi)外齒輪之間,內(nèi)外齒輪與泵體、泵蓋之間, 有 的間隙。因此,高壓區(qū)的出油油槽就有一部分油液通過間隙返回進(jìn)油槽,這部分油液的損失是不可避免的。只有靠提高泵的精度將間隙盡量減小,從而將損失油量降低到較低的程度;二是油液進(jìn)不去,油液不能填充滿泵進(jìn)油腔的較大體積。這是造成泵容積效率低的主要原因。嚴(yán)重的不但會影響容積效率,而且高轉(zhuǎn)速時(shí)會在泵中形成氣蝕現(xiàn)象,造成供油量明顯不足,供油泵振動劇烈,且易損壞泵的內(nèi)外齒。這種情況一經(jīng)在內(nèi)燃機(jī)中出現(xiàn),輕則燒軸瓦,重則使整機(jī)報(bào)廢。因此,要解決好這個問題,就應(yīng)采取以下的設(shè)計(jì)措施。
影響內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵容積效率的主要因素是進(jìn)油槽。此前,我國設(shè)計(jì)的內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵都采用對稱形狀的進(jìn)、出油槽。由于其泵齒薄,充油時(shí)間短,對泵容積效率影響不明顯?,F(xiàn)在許多大中型內(nèi)燃機(jī)也較普遍采用內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵,這就要求泵供油量大,因此泵尺寸也大,泵齒也厚,油液填滿泵進(jìn)油腔的時(shí)間也要 長。采用對稱形狀進(jìn)、出油槽的內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵高轉(zhuǎn)速時(shí)容積效率明顯偏低,若在制造中稍有誤差,便會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。為了這些不良現(xiàn)象,原設(shè)計(jì)思路是對泵齒形狀進(jìn)行改進(jìn),或加大、加厚泵齒尺寸,但效果都不太好。
新設(shè)計(jì)進(jìn)油槽的一般原則是:應(yīng)當(dāng)在齒輪轉(zhuǎn)動過程,內(nèi)外齒輪開成較大體積前,齒間體積腔始終與進(jìn)油槽相通,而且要盡量延長充填油時(shí)間,使齒間體積腔充滿油液。當(dāng)內(nèi)外齒輪形成較大體積時(shí),齒間體積腔與進(jìn)油槽不能相通。
內(nèi)嚙合圓弧泛擺線齒輪泵高轉(zhuǎn)速時(shí)仍有高的容積效率。因而許多設(shè)計(jì)都是通過大幅度提高轉(zhuǎn)速來獲得大的供油量,同時(shí)又可使泵 為緊湊。但是,當(dāng)泵轉(zhuǎn)速過高或齒輪厚度太大時(shí),容積效率也會下降。其原因并不是離心力破壞油液的填充,也不是改進(jìn)后的進(jìn)油槽不合理,而是向齒間進(jìn)腔體積充油時(shí)間太短。因?yàn)椋X輪在泵體里轉(zhuǎn)動很快,每個齒間在進(jìn)油槽區(qū)域的逗留時(shí)間有限,而油液填充齒間進(jìn)油腔需要 時(shí)間,若填充油液所需時(shí)間大于齒間體積在進(jìn)油槽區(qū)域的逗留時(shí)間,油液來不及填充,齒間便轉(zhuǎn)過進(jìn)油槽區(qū)域,就會出現(xiàn)油液填充不良,甚至出現(xiàn)有破壞力的氣蝕現(xiàn)象。但只要增加進(jìn)油點(diǎn),將單面軸向進(jìn)油改為雙面進(jìn)油,油液填充齒間體積的時(shí)間就增加1倍,容積效率就不會因轉(zhuǎn)速過高、齒輪厚度大而減小。