齿轮泵和齿轮马达
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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=6.66zm2B
2、流量
1)理论流量:q
t
=Vn=6.66zm2Bn
实际流量:q=q
t η
v
=6.66zm2Bnη
v
【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ε>1,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↑,η
V
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