提高外啮合齿轮泵容积效率的创新设计
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(3) 若在 2105机油泵泵盖上也增加一条与泵体 上补充填进油槽对称进油槽 。当机油泵转速为 1500 r/ m in, 背压 p = 0126MPa 时 , 测得流量 Q = 161456L / m in, 容积效率提高到 η = 0192。
(4) 将以上 3 种形式的机油泵进
行特性测试 , 测得 容积效率特性曲线
(1) 设计合理的补充填进油槽 影响外啮合齿轮泵容积效率的主要因素是旋转产 生离心力使油液不能充填满齿槽中。此前 , 我国设计 的外啮合齿轮泵是采用提高泵制造精度来解决这个问
制造水平的一个主要问题 。 1 提高外啮合齿轮泵容积效率的措施
外啮合齿轮泵的 工作原理如图 1 所 示 。从泵的工作原理 图可分析出 , 造成外 啮合齿轮泵容积效率 低的原因不外乎两个 方面 : 一是高压区油 液通过泵相对运动件 间的 间 隙 返 回 进 油 区 。但为了保证泵正 常地工作 , 齿轮外径 图 1 外啮合齿轮泵工作原理 与泵体之间 , 齿轮端面与泵体 、泵盖之间 , 必须有一
外啮合齿轮泵均为径向进油 , 泵高速运转时 , 油 液产生的离心力会影响齿槽中的油液充填 , 加上外啮 合齿轮泵不能消除的泄漏现象 , 容积效率低是外啮合 齿轮泵的一个最大缺点 , 也是影响外啮合齿轮泵没有 得到进一步发展和广泛应用的主要原因 。因此 , 如何 设计容积效率高的外啮合齿轮泵是提高外啮合齿轮泵
of fluid mechanics and theoretical mechanics, the oil entry trough structure of outer - engaged gear pump was put forward, which can solve the oil deficiency under the condition of oil centrifugal force caused by high - speed turning gear pump so as to enhance the volu2 metric flow rate. This is a new app roach which can imp rove the level of manufacturing outer - engaged gear pump1
关键词 : 创新设计 ; 外啮合齿轮泵 ; 进油槽 ; 容积效率 中图分类号 : TH12 文献标识码 : B 文章编号 : 1001 - 3881 (2006) 10 - 107 - 2
New D esign for Im prov ing Volum etr ic Flow Ra te of O uter - engaged Gear Pum p
如图 3所示 , 从容 积效率特性曲线图
上可看出增加补充
填进油槽前后对泵 容积效率的影响 。
图 3 容积效率特性曲线
3 结论 在外啮合齿轮
泵中增加补充填进油槽后 , 其容积效率有了明显提 高 , 收到了满意的效果 , 找到了解决外啮合齿轮泵容 积效率低的一条途径 , 也为今后设计出体积小 、而输 油量大 、容积效率高的外啮合齿轮泵提供了依据 。
百度文库
题。但这种靠提高泵制造精度来提高容积效率的方法 , 不但大大增加了制造成本而且提高容积率的效果有限 。 为此 , 笔者设计了一条补充填油液的进油槽 , 在几乎 不增加成本的情况下 , 可显著地提高容积效率。
新设计补充填进油槽的一般原则是 : 泵高速旋转 时产生的离心力使油液甩向齿顶部处 , 而齿根处产生 负压使油液稀薄 , 如不及时补充油 , 严重时甚至产生 气蚀 。因此 , 在齿根处设计一条补充填进油槽如图 2 所示 。及时将油液补充填进齿槽中 , 而且要尽量延长 充填油时间 , 使齿槽中充满油液 。为提高齿槽中油液 的充填性能 , 使泵的容积效率达到最佳 , 应按以下几 点设计补充填油液进油槽 。
定的间隙 。因此高压出油区就有一部分油液通过间隙 返回到低压进油区 , 这部分油液的损失是不可避免 的 。只有靠提高泵的制造精度将间隙尽量减少 , 从而 将损失油量降低到最低的程度 ; 二是外啮合齿轮泵的 结构特点决定了泵高速运转时 , 油液产生的离心力使 油液不能填充满泵齿槽中的最大体积 , 这是造成外啮 合齿轮泵容积效率低的主要原因 。严重的不但会影响 泵的容积效率 , 而且高转速时会在泵中形成气蚀现 象 。造成泵供油明显不足 , 流量脉动加大 , 噪声加 重 。这种情况若在高速运转的汽车发动机中出现 , 轻 则磨损加剧甚至烧轴瓦 , 重则使整机报废 。因此 , 要 解决好这个问题就应采取以下的设计措施 :
②进油槽尺寸
d应不大于齿根圆 ,
以
d
=
df -
0为
116
宜。
③进油槽尺寸 D 应与齿轮分度圆相当以 D = d0+1 为宜 。
④进油槽尽寸深度 h不应过大 , 否则会增大泵的
尺寸 , 以 h = 3～5mm 为宜 。
( 2) 增加补充进油点 ———双面补充填油槽
前面通过实验得知 , 在外啮合齿轮泵中增加一条
Q
π =
2
(
d2a
-
a2
-
1 3
Pb )
×b ×n ×10 - 3 = π (452 2
392 - 1 ×81856) ×116 ×1500 ×10 - 6 = 171887 (L /m in) 3
式中 : da 为齿顶圆直径 ; a为齿轮中心距 ; Pb 为基圆齿距 ( Pb =π·m ·cosαο) ; αο为齿形角 ; b为齿轮宽度 ; n为齿轮泵转速 。 当机油 泵 转速 为 1500 r/m in, 背 压 p = 0126MPa
明显提高 。
以下是在 2105柴油发动机机油泵增加补充填进
油槽前后的试验结果 。
( 1) 2105机油泵的齿轮选用的是 JB / T6010 - 92
机油泵齿轮 JBC03 系列号 , 其参数为 : 模数 m = 3,
齿数
z = 12,
齿形角
α o
= 20°, 变位系数
x
= 016392。
当机油泵转速为 1500 r/m in时 , 理论流量为 :
现有破坏力的气蚀现象 。但只要增加进油点 , 也就是
在外啮合齿轮泵泵盖增加一条与泵体对称的补充填进
油槽 , 油液充填齿槽间体积的时间就增加了 1倍 , 容
积效率可提高到 0192。并且还不会因转速过高齿轮
厚度增大而使容积效率减小 。
2 应用实例
我们分别在 2105 柴油发动机的机油泵和液压站
用高压齿轮泵增加补充填进油槽 , 泵的容积效率都有
收稿日期 : 2005 - 08 - 04
参考文献
【1】盛敬超 1液压流体力学 [M ] 1北京 : 机械工业出版 社 , 19801
【2】胡玉兴 1 液压传动 [M ] 1 北京 : 中国铁道出版社 ,
19801 【3】蒋德明 1内燃机原理 [M ] 1北京 : 机械工业出版社 ,
19911 作者简介 : 杨元模 ( 1961—) , 男 , 江西吉安人 , 副 教授 , 主要从事液压技术方面的科研和教学工作 。电话 : 13979663689, E - mail: yangxr6789@ yahoo1com1cn。
槽形状如图 2所示 , 进油槽的长度不等 , 从 25°开始
每隔 5°做一件 , 第一批一共做了 21 件 。经过试验的
结果是 , 增加了进油槽 , 容积效率都有提高 。进油槽 长度在 115°时机油泵的容积效率达到最大值 。η =
0186, 超过 115°后 , 进油槽长度增加容积效率不再
上升 , 过长时反而降低 。
Keywords: New design; Outer - engaged gear pump; O il trough; Volumetric flow rate
0 引言 外啮合齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵 ,
它与柱塞式 、叶片式等其它形式的液压泵相比 , 不但 具有结构最简单 、零件少 , 而且具有抗污染能力强 , 抗振能力强 , 价格低廉等显著特点 。外啮合齿轮泵现 已广泛地用作内燃机润滑系统 、机床及机械传动装置 液压系统的 “心脏 ”, 它的性能好坏直接影响整个机 器的可靠性和耐久性 。对于转速高 、振动大的汽车内 燃机来说 , 设计性能好 、效率高的外啮合齿轮泵就显 得非常重要 。
①补充填油液进油槽要能将油液及时补充填到齿 槽中 , 且要尽量使油液充填齿槽的时间达到最长 。经
·108·
《机床与液压 》20061No110
图 2 增加补充填进油槽的泵体
多次试验反复探究 , 有了理论依据后 , 笔者选用一
批精度等级相当的 2105 柴油发动机机油泵做试验 ,
在 2105机油泵的泵体中增加一条补充填油液的进油
补充填进油槽能有效地提高泵的容积效率 , 但在实验
中也发现一个问题 , 当泵转速过高或齿轮厚度太大
时 , 容积效率提高不是很多 , 其原因是向齿间补充填
进油时间太短 。因为齿轮在泵体里转动很快 , 每个齿
槽在进油槽区域的逗留时间有限 , 油液来不及填充 ,
齿槽便转过进油槽区域 , 造成油液填充不足 , 甚至出
YANG Yuanmo
(M echanics School of J inggangshan College, J ian J iangxi 343009, China) Abstract: Based on several years’experience of designing and develop ing outer - engaged gear pump, by app lying the p rincip les
时测得流量 Q = 12167L /m in, 容积效率 η = 017083。 (2) 2105机油泵体中增加一补充填进油槽 , 其
它尺寸及精度不变 , 如图 2所示 。 d = 320- 116mm , D = 380+1mm, h = 3mm 。当机油泵转速为 1500 r /m in, 背 压 p = 0126MPa时测得流量 Q = 151383L /m in, 容积效 率为 η = 0186。
《机床与液压 》20061No110
·107·
提高外啮合齿轮泵容积效率的创新设计
杨元模
(井冈山学院机械系 , 江西吉安 343009)
摘要 : 根据多年对外啮合齿轮泵的设计开发经验 , 利用流体力学和理论力学原理 , 创新设计出外啮合齿轮泵的进油 槽 , 它能解决齿轮泵高速旋转时因油液离心力而使齿槽间充油不足的问题 , 提高了容积效率 。为提高外啮合齿轮泵的制造 水平探讨出一条新的途径 。
(4) 将以上 3 种形式的机油泵进
行特性测试 , 测得 容积效率特性曲线
(1) 设计合理的补充填进油槽 影响外啮合齿轮泵容积效率的主要因素是旋转产 生离心力使油液不能充填满齿槽中。此前 , 我国设计 的外啮合齿轮泵是采用提高泵制造精度来解决这个问
制造水平的一个主要问题 。 1 提高外啮合齿轮泵容积效率的措施
外啮合齿轮泵的 工作原理如图 1 所 示 。从泵的工作原理 图可分析出 , 造成外 啮合齿轮泵容积效率 低的原因不外乎两个 方面 : 一是高压区油 液通过泵相对运动件 间的 间 隙 返 回 进 油 区 。但为了保证泵正 常地工作 , 齿轮外径 图 1 外啮合齿轮泵工作原理 与泵体之间 , 齿轮端面与泵体 、泵盖之间 , 必须有一
外啮合齿轮泵均为径向进油 , 泵高速运转时 , 油 液产生的离心力会影响齿槽中的油液充填 , 加上外啮 合齿轮泵不能消除的泄漏现象 , 容积效率低是外啮合 齿轮泵的一个最大缺点 , 也是影响外啮合齿轮泵没有 得到进一步发展和广泛应用的主要原因 。因此 , 如何 设计容积效率高的外啮合齿轮泵是提高外啮合齿轮泵
of fluid mechanics and theoretical mechanics, the oil entry trough structure of outer - engaged gear pump was put forward, which can solve the oil deficiency under the condition of oil centrifugal force caused by high - speed turning gear pump so as to enhance the volu2 metric flow rate. This is a new app roach which can imp rove the level of manufacturing outer - engaged gear pump1
关键词 : 创新设计 ; 外啮合齿轮泵 ; 进油槽 ; 容积效率 中图分类号 : TH12 文献标识码 : B 文章编号 : 1001 - 3881 (2006) 10 - 107 - 2
New D esign for Im prov ing Volum etr ic Flow Ra te of O uter - engaged Gear Pum p
如图 3所示 , 从容 积效率特性曲线图
上可看出增加补充
填进油槽前后对泵 容积效率的影响 。
图 3 容积效率特性曲线
3 结论 在外啮合齿轮
泵中增加补充填进油槽后 , 其容积效率有了明显提 高 , 收到了满意的效果 , 找到了解决外啮合齿轮泵容 积效率低的一条途径 , 也为今后设计出体积小 、而输 油量大 、容积效率高的外啮合齿轮泵提供了依据 。
百度文库
题。但这种靠提高泵制造精度来提高容积效率的方法 , 不但大大增加了制造成本而且提高容积率的效果有限 。 为此 , 笔者设计了一条补充填油液的进油槽 , 在几乎 不增加成本的情况下 , 可显著地提高容积效率。
新设计补充填进油槽的一般原则是 : 泵高速旋转 时产生的离心力使油液甩向齿顶部处 , 而齿根处产生 负压使油液稀薄 , 如不及时补充油 , 严重时甚至产生 气蚀 。因此 , 在齿根处设计一条补充填进油槽如图 2 所示 。及时将油液补充填进齿槽中 , 而且要尽量延长 充填油时间 , 使齿槽中充满油液 。为提高齿槽中油液 的充填性能 , 使泵的容积效率达到最佳 , 应按以下几 点设计补充填油液进油槽 。
定的间隙 。因此高压出油区就有一部分油液通过间隙 返回到低压进油区 , 这部分油液的损失是不可避免 的 。只有靠提高泵的制造精度将间隙尽量减少 , 从而 将损失油量降低到最低的程度 ; 二是外啮合齿轮泵的 结构特点决定了泵高速运转时 , 油液产生的离心力使 油液不能填充满泵齿槽中的最大体积 , 这是造成外啮 合齿轮泵容积效率低的主要原因 。严重的不但会影响 泵的容积效率 , 而且高转速时会在泵中形成气蚀现 象 。造成泵供油明显不足 , 流量脉动加大 , 噪声加 重 。这种情况若在高速运转的汽车发动机中出现 , 轻 则磨损加剧甚至烧轴瓦 , 重则使整机报废 。因此 , 要 解决好这个问题就应采取以下的设计措施 :
②进油槽尺寸
d应不大于齿根圆 ,
以
d
=
df -
0为
116
宜。
③进油槽尺寸 D 应与齿轮分度圆相当以 D = d0+1 为宜 。
④进油槽尽寸深度 h不应过大 , 否则会增大泵的
尺寸 , 以 h = 3～5mm 为宜 。
( 2) 增加补充进油点 ———双面补充填油槽
前面通过实验得知 , 在外啮合齿轮泵中增加一条
Q
π =
2
(
d2a
-
a2
-
1 3
Pb )
×b ×n ×10 - 3 = π (452 2
392 - 1 ×81856) ×116 ×1500 ×10 - 6 = 171887 (L /m in) 3
式中 : da 为齿顶圆直径 ; a为齿轮中心距 ; Pb 为基圆齿距 ( Pb =π·m ·cosαο) ; αο为齿形角 ; b为齿轮宽度 ; n为齿轮泵转速 。 当机油 泵 转速 为 1500 r/m in, 背 压 p = 0126MPa
明显提高 。
以下是在 2105柴油发动机机油泵增加补充填进
油槽前后的试验结果 。
( 1) 2105机油泵的齿轮选用的是 JB / T6010 - 92
机油泵齿轮 JBC03 系列号 , 其参数为 : 模数 m = 3,
齿数
z = 12,
齿形角
α o
= 20°, 变位系数
x
= 016392。
当机油泵转速为 1500 r/m in时 , 理论流量为 :
现有破坏力的气蚀现象 。但只要增加进油点 , 也就是
在外啮合齿轮泵泵盖增加一条与泵体对称的补充填进
油槽 , 油液充填齿槽间体积的时间就增加了 1倍 , 容
积效率可提高到 0192。并且还不会因转速过高齿轮
厚度增大而使容积效率减小 。
2 应用实例
我们分别在 2105 柴油发动机的机油泵和液压站
用高压齿轮泵增加补充填进油槽 , 泵的容积效率都有
收稿日期 : 2005 - 08 - 04
参考文献
【1】盛敬超 1液压流体力学 [M ] 1北京 : 机械工业出版 社 , 19801
【2】胡玉兴 1 液压传动 [M ] 1 北京 : 中国铁道出版社 ,
19801 【3】蒋德明 1内燃机原理 [M ] 1北京 : 机械工业出版社 ,
19911 作者简介 : 杨元模 ( 1961—) , 男 , 江西吉安人 , 副 教授 , 主要从事液压技术方面的科研和教学工作 。电话 : 13979663689, E - mail: yangxr6789@ yahoo1com1cn。
槽形状如图 2所示 , 进油槽的长度不等 , 从 25°开始
每隔 5°做一件 , 第一批一共做了 21 件 。经过试验的
结果是 , 增加了进油槽 , 容积效率都有提高 。进油槽 长度在 115°时机油泵的容积效率达到最大值 。η =
0186, 超过 115°后 , 进油槽长度增加容积效率不再
上升 , 过长时反而降低 。
Keywords: New design; Outer - engaged gear pump; O il trough; Volumetric flow rate
0 引言 外啮合齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵 ,
它与柱塞式 、叶片式等其它形式的液压泵相比 , 不但 具有结构最简单 、零件少 , 而且具有抗污染能力强 , 抗振能力强 , 价格低廉等显著特点 。外啮合齿轮泵现 已广泛地用作内燃机润滑系统 、机床及机械传动装置 液压系统的 “心脏 ”, 它的性能好坏直接影响整个机 器的可靠性和耐久性 。对于转速高 、振动大的汽车内 燃机来说 , 设计性能好 、效率高的外啮合齿轮泵就显 得非常重要 。
①补充填油液进油槽要能将油液及时补充填到齿 槽中 , 且要尽量使油液充填齿槽的时间达到最长 。经
·108·
《机床与液压 》20061No110
图 2 增加补充填进油槽的泵体
多次试验反复探究 , 有了理论依据后 , 笔者选用一
批精度等级相当的 2105 柴油发动机机油泵做试验 ,
在 2105机油泵的泵体中增加一条补充填油液的进油
补充填进油槽能有效地提高泵的容积效率 , 但在实验
中也发现一个问题 , 当泵转速过高或齿轮厚度太大
时 , 容积效率提高不是很多 , 其原因是向齿间补充填
进油时间太短 。因为齿轮在泵体里转动很快 , 每个齿
槽在进油槽区域的逗留时间有限 , 油液来不及填充 ,
齿槽便转过进油槽区域 , 造成油液填充不足 , 甚至出
YANG Yuanmo
(M echanics School of J inggangshan College, J ian J iangxi 343009, China) Abstract: Based on several years’experience of designing and develop ing outer - engaged gear pump, by app lying the p rincip les
时测得流量 Q = 12167L /m in, 容积效率 η = 017083。 (2) 2105机油泵体中增加一补充填进油槽 , 其
它尺寸及精度不变 , 如图 2所示 。 d = 320- 116mm , D = 380+1mm, h = 3mm 。当机油泵转速为 1500 r /m in, 背 压 p = 0126MPa时测得流量 Q = 151383L /m in, 容积效 率为 η = 0186。
《机床与液压 》20061No110
·107·
提高外啮合齿轮泵容积效率的创新设计
杨元模
(井冈山学院机械系 , 江西吉安 343009)
摘要 : 根据多年对外啮合齿轮泵的设计开发经验 , 利用流体力学和理论力学原理 , 创新设计出外啮合齿轮泵的进油 槽 , 它能解决齿轮泵高速旋转时因油液离心力而使齿槽间充油不足的问题 , 提高了容积效率 。为提高外啮合齿轮泵的制造 水平探讨出一条新的途径 。