齿轮泵的可靠性能及使用范围

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齿轮泵的可靠性能及使用范围

  齿轮泵主要特点是:结构简单,体积小,重量轻,自吸性好,污染敏感性小,可靠性高,寿命长,制造容易,维修方便,价格便宜等。同时,齿轮泵也存在一些不足,如流量和压力脉动较大、噪声较大、高温效率低等。这些不足在某些经过改进的齿轮泵上,己得到很大的改善,但尚需继续研究予以进一步解决。

  目前国内外有关齿轮泵的研究主要集中在以下几个方面:

  1)齿轮参数及泵体结构的优化设计;

  2)困油现象及其解决措施的研究;

  3)噪声控制技术;

  4)变排量方法的研究;

  5)降低流量脉动方法的研究;

  6)高压化途径的研究等等。

  提高齿轮泵的工作压力是齿轮泵的发展方向之一,而提高工作压力所带来的问题是:(1)轴承寿命大大缩短,缩短了泵的寿命;(2)泵泄漏加剧,容积效率下降。产生这两个问题的根本原因在于齿轮上作用了不平衡的径向液压力,且工作压力越高,径向液压力越大。

  目前国内外学者针对以上两个问题所进行的研究是:(1)对齿轮泵的径向间隙进行补偿;(2)减小齿轮泵的径向液压力,如优化齿轮参数,缩小排液口尺寸、采用平衡式复合齿轮泵等;(3)提高轴承承载能力,如采用复合材料滑动轴承代替滚针轴承,采用动压滑动轴承等。

  为了适应液压传动系统向快响应、小体积、低噪声、高效率方向的发展趋势,齿轮泵除了积极采取措施保持其在中、低压定量系统、润滑系统等方面的主导地位外,尚需向以下几个方向发展:

  1)高压化

  高压化是系统所要求的,也是齿轮泵与柱塞泵、叶片泵竞争所必须解决的问题。齿轮泵的高压化工作己取得较大进展,但因受其本身结构的限制,要想进步提高工作压力是很困难的,必须研制出新结构的齿轮泵。这方面,多齿轮泵将有很大优点。

  2)低流量脉动

  流量脉动将引起压力脉动,从而导致系统产生振动和噪声,这是与现代液压系统的要求不符的。降低流量脉动的方法,除了前面所介绍的措施外,采用内啮合齿轮泵、复合齿轮泵、多齿轮泵将是一种趋势。

  3)低噪声

  人们对环保意识的提高,也因此对齿轮泵的低噪音提出了很高的要求。而多齿轮泵在这方面也比普通齿轮泵有明显的优点。

  4)大排量

  对于一些要求快速运动的系统来说,大排量是必需的。但普通齿轮泵排量的提高受到很多因素的限制。这方面,平衡式复合齿轮泵具有显著优点,如1台三惰轮复合齿轮泵的排量相当于6台单泵的排量。

  5)可变排量

  齿轮泵的排量不可调节,限制了其使用范围。为了改变齿轮泵的排量,国内外学者进行了大量的研究工作,并取得了很多研究成果。有关齿轮泵变排量方面的专利己有很多,但真正能转化为产品的很少。

  齿轮泵也叫正排量装置,即像一个缸筒内的活塞,当一个齿进入另一个齿的流体空间时,液体就被机械性地挤排出来。因为液体是不可压缩的,所以液体和轮齿就不能在同一时间占据同一空间,这样,液体就被排除了。本文研究的内啮合齿轮泵属少齿差内啮合摆线齿轮泵,大齿轮轮齿齿廓为圆弧,小齿轮轮齿齿廓为摆线。泵壳内有一对相互啮合的转子,一个是主动轮,一个是从动齿轮,由主动轮啮合带动旋转。其工作容积由泵体侧盖和齿轮各齿间槽构成。当齿轮泵的转子沿着图示箭头旋转时,在吸液腔中,轮齿逐渐脱离,齿间密闭容积增大,压力减小,物料在压差作用下通过进料口被进入吸液腔。随着齿轮旋转,物料在齿轮之间被轮齿推动前进,送到排液腔,从而排液腔容积变小,轮齿间的物料被挤到排液口,随着齿轮不断的吸入和排除,达到输送物料的目的。

  齿轮泵按啮合形式可以分为外啮合式和内啮合式。在外啮合齿轮泵中,齿轮的齿形曲线一般多采用渐开线齿形(也有用圆弧齿形的),在内啮合齿轮泵中,除了可采用渐开线齿形外,还可采用摆线齿形,即内啮合圆弧摆线传动形式。摆线齿轮泵是少齿差传动,采用完整的连续封闭的短幅外摆线等距曲线作为摆线轮的理论齿廓。目前,国内外又开发了少齿差摆线齿轮泵,采用削去齿顶部和齿根部的非完整的短幅外摆线的等距曲线作摆线轮的理论齿廓,与之相共扼的齿轮采用相邻针齿交叉后削去齿根部和齿顶部的一段圆弧作齿廓,本文将上述摆线类齿轮泵统称为内啮合摆线齿轮泵。目前,国内外的一些学者专家己对此有较深入的研究,主要集中在啮合理论、设计相关等方面。

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