外啮合齿轮泵的结构及工作原理

齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。

齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，其中外啮合齿轮泵应用较广，而内啮合齿轮泵(Internal Gear Pump)则多为辅助泵，下面分别介绍。

外啮合齿轮泵的结构及工作原理Operation of the External Gear Pump

外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图所示。泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。

图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理

1-泵体(Housing);2.主动齿轮(Driver Gear);3-从动齿轮(Driven Gear)

泵体内相互啮合的主、从动齿轮2和3与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔，当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油液在大气压力作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线，把吸油区和压油区分开。

齿轮泵的结构特点Construction Character of Gear Pumps

如图所示，齿轮泵因受其自身结构的影响，在结构性能上其有以下特征。

图2.4 齿轮泵的结构

1-壳体(Housing);2.主动齿轮(Driver Gear);3-从动齿轮(Driven Gear);4-前端盖(Front Cover);5-后端盖

(Back Cover);

6-浮动轴套(Floating Shaft Sleeve);7-压力盖(Pressure Cover)

困油的现象Trapping of Oil

齿轮泵要平稳地工作，齿轮啮合时的重叠系数必须大于1，即至少有一对以上的轮齿同时啮合，因此，在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，如图所示，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化。图(a)到(b)，密封容积逐渐减小；图(b)到(c)，密封容积逐渐增大；图（c）到（d）密封容积又会减小，如此产生了密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。

困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起振动和汽蚀，同时降低泵的容积效率，影响工作的平稳性和使用寿命。消除困油的方法，通常是在两端盖板上开卸槽，见图2.5（d）中的虚线方框。当封闭容积减小时，通过右边的卸菏槽与压油腔相通，而封闭容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔通，两卸荷糟的间距必须确保在任何时候都不使吸、排油相通。

齿轮泵的困油现象及消除措施

径向不平衡力Radial Unbalance Force

在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡力越大，径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。为了减小径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内，同时，适当增大径向间隙，使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承。

齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿Leakage Passage and Automatic Compensating of End Face Clearance

在液压泵中，运动件间的密封是靠微小间隙密封的，这些微小间隙从运动学上形成摩擦副，同时，高压腔的油液通过间隙向低压腔的泄漏是不可避免的；齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去：一是通过齿轮啮合线处的间隙——齿侧间隙(Meshing-Teeth Side Clearance)，二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙——齿顶间隙(teeth Tip clearance)，三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙——端面间隙(Side Plates-end Face Clearance)。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。因此，为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上来取措施，对端面间隙进行自动补偿。

通常采用的自动补偿端面间隙装置有：浮动轴套式(Floating Bush Bearing)或弹性侧板式(Elastic Side Plate)两种。，其原理都是引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。齿轮泵的浮动轴套是浮动安装的，轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通，当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。(end)

齿轮泵常见故障的排除方法

目前，CB-B型齿轮泵在自卸汽车与工程机械操纵机构中运用较多，现将其常见故障及排除方法介绍如下，供参考。

1、产生振动与噪声的原因与排除

(1)吸入空气

①CB-B型齿轮泵的泵体与两侧端盖为直接接触的硬密封，若接触面的平面度达不到规定要求，则泵在工作时容易吸入空气；同样，泵的端盖与压盖之间也为直接接触，空气也容易侵入；若压盖为塑料制品，由于其损坏或因温度变化而变形，也会使密封不严而进入空气。排除这种故障的方法是：当泵体或泵盖的平面度达不到规定的要求时，可以在平板上用金钢砂按"8"字形路线来回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超过5μm，并需要保证其平面与孔的垂直度要求；对于泵盖与压盖处的泄漏，可采用涂敷环氧树脂等胶粘剂进行密封。

②对泵轴一般采用骨架式油封进行密封。若卡紧唇部的弹簧脱落，或将油封装反，或其唇部被拉伤、老化，都将使油封后端经常处于负压状态而吸入空气，一般可更换新油封予以解决。

③油箱内油量不够，或吸油管口未插至油面以下，泵便会吸入空气，此时应往油箱内补充油液至油标线；若回油管口露出油面，有时也会因系统内瞬间负压而使空气反灌进入系统，所以回油管口一般也应插至油面以下。

④泵的安装位置距油面太高，特别是在泵转速降低时，因不能保证泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空气。此时应调整泵与油面的相对高度，使其满足规定的要求。

⑤吸油滤油器被污物堵塞或其容量过小，导致吸油阻力增加而吸入空气；另外，进、出油口的口径较大也有可能带入空气。此时，可清洗滤油器，或选取较大容量、且进出口径适当的滤油器。如此，不但能防止吸入空气，还能防止产生噪声。

(2)机械原因

①泵与联轴器的连接因不合规定要求而产生振动及噪声。应按规定要求调整联轴器。

②因油中污物进入泵内导致齿轮等部件磨损拉伤而产生噪声。应更换油液，加强过滤，拆开泵清洗；对磨损严重的齿轮，须修理或更换。

③泵内零件损坏或磨损严重将产生振动与噪声：如齿形误差或周节误差大，两齿轮接触不良，齿面粗糙度高，公法线长度超差，齿侧隙过小，两啮合齿轮的接触区不在分度圆位置等。此时，可更换齿轮或将齿轮对研。同时，轴承的滚针保持架破损、长短轴轴颈及滚针磨损等，均可导致轴承旋转不畅而产生机械噪声，此时需拆修齿轮泵，更换滚针轴承。

④齿轮轴向装配间隙过小；齿轮端面与前后端盖之间的滑动接合面因齿轮在装配前毛刺未能