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高压齿轮泵结构原理及维护与保养

1.高压齿轮泵的结构原理

齿轮泵的概念是很简单的，即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。在术语上讲，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，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。图1所示为齿轮泵外观图和内部结构图。

图1 齿轮泵外观图和内部结构图

高压齿轮泵的工作压力是指它的输出压力。即油液为了克服阻力（包括管道阻力，运动件的摩擦阻力和外加负载等）所必须建立起来的压力。阻力增大，则压力升高，反之，压力降低。所以高压齿轮泵的工作压力决定于外加负载的大小。高压齿轮泵额定压力是指在保证泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前题下，泵连续运转时所允许使用的最大的压力，超过此值就是过载。高压齿轮泵有外啮合和内啮合两种。

1.1外啮合高压齿轮泵

外啮合齿轮泵结构如图2所示，一对啮合着的、齿数相同的齿轮安装于壳体内部，齿轮的两端面由端盖密封，这样两个齿轮就在壳体内腔分成了左右两个密封的油腔，并且每个齿间都形成一个密封的工作容积。当齿轮按图示方向旋转时，轮齿从右侧出啮合，露出齿间，使该腔容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经液压泵的吸油管进入右腔（吸油腔），完成吸油过程随着

齿轮的转动，每个轮齿的齿间把油液从右腔带入左腔。轮齿在左腔进入啮合，齿间被对方的轮齿占据了位置，于是容积减小，齿间里的油液逐渐被挤出，使左腔的油压升高，油液从排油口输出，完成压油过程，而左腔即是泵的排油腔。两齿轮不断地转动，泵的吸油口和排油口便连续不断地吸油与排油，使泵不停的向系统供油。

外啮合齿轮泵的结构形式有多种，以下进行简单的分析：从外观上，可分两开式和三开式；两开式就是只有前盖和泵体，齿轮和轴套都在泵体里，三开式就是分成三部分（前盖、中间体和后盖），齿轮在中间体内；从齿轮泵的间隙补偿的形式上，可分为固定间隙式，轴向间隙补偿等；固定间隙式结构一般用于低压齿轮泵，由于随着压力的提高，卸漏量加大，泵的效率就会降的很低甚至建立不起压力，轴向间隙补偿和径向间隙补偿可解决这一问题，可以保证在较高的压力下有高的效率；还有浮动侧板和浮动轴套，以及采用滚针轴承和DU衬套等结构形式。不同的结构对于齿轮泵的性能有不同的影响。

图2 CB—B齿轮泵的结构

1-轴承外环2-堵头3-滚子4-后泵盖5-键6-齿轮7-泵体8-前泵盖9-螺钉10-压环11-密封环12-主动轴13-键14-泻油孔15-从动轴16-泻油槽17-定位销

1.2内啮合高压齿轮泵

内啮合齿轮泵由于具有结构简单紧凑，流量、压力脉动小，功率重量比高，噪声低的特点，在行走机械、组合机床等工业领域得到广泛应用。工业技术的进步以及主机、系统性能指标的提升，对内啮合齿轮泵的承载能力、噪声等级以及容积效率提出了更高的要求。目前，国内生产的内啮合齿轮泵最高工作压力只有12.5MPa，通过双泵级联，可使内啮合齿轮泵输出压力达到25M Pa，不过复杂的级联结构降低了泵的可靠性，并且由于补偿装置的缺陷，双级泵的容积效率与机

械效率远远低于单级高压内啮合齿轮泵。

以ICP型单级高压低噪声内啮合齿轮泵为例，介绍其工作原理。IGP型内啮合齿轮泵主要由前、后端盖，泵体，齿轮，齿圈，前、后补偿盘，月牙块，支撑轴以及DU轴承组成，如图3所示。月牙块和支撑轴组成径向间隙补偿机构，将齿圈和齿轮围成的密闭空间分割成低压腔和高压腔两部分。齿圈上开有径向通油孔，使低压腔与高压腔分别与泵的进油口和出油口相通。当齿轮沿顺时针方向旋转时，齿轮和齿圈相配对的齿在低压腔逐渐退出啮合，使低压腔容积增大，从而实现泵的吸油机能；在高压腔，齿轮的齿连续挤入齿圈的齿间，使高压腔容积减小，从而实现泵的排油机能，输出流量和压力。

前、后补偿盘组成轴向密封机构，通过将高压油引入补偿盘压力腔，可使补偿盘紧贴齿轮、齿圈和月牙块的两侧面，抑制高压油通过侧向平面间隙向低压腔渗漏，实现泵轴向间隙的自动补偿。

图3 IGP型内啮合齿轮泵结构简图

内啮合齿轮泵泵体内表材料一般为铸铁或铝合金，承载能力相对较低。随着泵工作压力的提高以及齿轮转速的增加，合力F幅值增大，使滑动轴承副负荷加大，相对滑动表而逐渐由油膜润滑过渡为边界摩擦，最终造成；壳体内表而的咬合破坏。因此为提高泵的工作压力和承载能力，需对该合力F进行补偿，ICP型内啮合齿轮泵的具体补偿方法如图4所示。泵体内表而上设置有一静压容腔，其方向正对合力F，且与泵出油口和齿圈内高压腔相通。该容腔与齿圈外表而贴合，形成一静压支撑结构。

图4 齿圈静压支撑结构示意图

2.高压齿轮泵驱动装置

齿轮泵由一个独立的电机驱动，可有效地阻断上游的压力脉动及流量波动。在齿轮泵出口处的压力脉动可以控制在1%以内。在挤出生产线上采用一台齿轮泵，可以提高流量输出速度，减少物料在挤出机内的剪切及驻留时间。

外啮合齿轮泵是应用最广泛的一种齿轮泵，一般齿轮泵通常指的就是外啮合齿轮泵。它的结构主要有主动齿轮、从动齿轮、泵体、泵盖和安全阀等组成。泵体、泵盖和齿轮构成的密封空间就是齿轮泵的工作室。两个齿轮的轮轴分别装在两泵盖上的轴承孔内，主动齿轮轴伸出泵体，由电动机带动旋转。外啮合齿轮泵结构简单、重量轻、造价低、工作可靠、应用范围广。

齿轮泵工作时，主动轮随电动机一起旋转并带动从动轮跟着旋转。当吸入室一侧的啮合齿逐渐分开时，吸入室容积增大，压力降低，便将吸人管中的液体吸入泵内；吸入液体分两路在齿槽内被齿轮推送到排出室。液体进入排出室后，由于两个齿轮的轮齿不断啮合，使液体受挤压而从排出室进入排出管中。主动齿轮和从动齿轮不停地旋转，泵就能连续不断地吸入和排出液体。

泵体上装有安全阀，当排出压力超过规定压力时，输送液体可以自动顶开安全阀，使高压液体返回吸入管。

内啮合齿轮泵，它由一对相互啮合的内齿轮及它们中间的月牙形件、泵壳等构成。月牙形件的作用是将吸入室和排出室隔开。当主动齿轮旋转时，在齿轮脱开啮合的地方形成局部真空，液体被吸入泵内充满吸入室各齿间，然后沿月牙形件的内外两侧分两路进入排出室。在轮齿进入啮合的地方，存在于齿间的液体被挤压而送进排出管。

3.高压齿轮泵与普通齿轮泵的区别

高压齿轮泵与普通齿轮泵有以下几方面区别：

(1)高压齿轮泵的外形采用长方形五片组合式，外型易加工、整齐美观；

(2)高压齿轮泵的噪声低，最大负荷工作时的噪声值可达产品标准的A级（普通齿轮泵一般在B、C级）；