斜齿齿轮泵困油机理与解除困油的方法
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关 键 词 ：斜 齿 齿 轮 泵 ； 困油 ；重 合 度 ； 螺旋 角 中图 分 类 号 ：ＴＨ３ ５ ２ 文 献 标 识 码 ；Ｂ
０ 引 言
轮 齿 是先 由一 端进 入 啮合 逐 渐 过渡 到 轮齿 的另 一 端 ，
其 在齿 面上 的接触线 是先 由短 变长 ，再 由长变短 ，直 至脱 离 啮合 。
直 齿齿 轮在 啮合传 动 时 ，两 轮齿 是沿着 齿宽 瞬间
接触 又瞬 间分离 ，所 以直齿 齿轮 泵里 两轮齿 一进 入啮
完 全齿 宽 啮合 区域 ， 齿轮 继续 旋转 使啮合 线 到达 ＡＢ Ｃ 区域 时 ，啮合线 由长变 短 ，进 入不 完全 齿宽 啮合 。斜
齿 齿轮传 动 啮合 面展开 图如 图 ３ 示 ，当一对 轮齿 的 所 啮合 线在 ＡＢ 区间上 ，两 啮合 齿 处 于不 完全 啮合 状 Ｃ
斜 齿 齿 轮泵 困油机 理 与解 除 困油 的方 法
高文捷 ，高 尚 ，李 吉 中 ，吴伟 伟
（ 州 大 学 机 械 工 程 学 院 ，江 苏 扬 州 ２ ５２ ） 扬 ２ １ ７
摘 要 ； 于 斜 齿 齿 轮 副 的啮 合 特 点 ， 析 了斜 齿 齿 轮 泵 的运 行 特 性 ， 导 了产 生 困油 现 象 时 的重 合 度 计 算公 式 。 基 分 推 斜 齿 齿 轮 泵 可 以通 过 优 化 齿 轮 几 何 参 数 消 除 困油 现 象 ， 出 了不 发 生 困油 现 象 的临 界 螺 旋 角 与 齿 宽 计 算 方 法 。 给
．
１
（ ｎ ｆ ｔ ｎ ｔ ＋２ （ ｎ ２ ｔｎ ｔ Ｉ ｔ ％ １ ａ ａ ） ２ｔ ％ｔ ａ ａ ） ａ － ａ －
———————～ Ｔ
十 即 一 ——————————
ｂ ｉ／ ｓｎ ￣
— —
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（） ４
７ 月 【
其 中： 、 ， 。 分别 为主 、 动轮齿 顶 圆端 面压力 角 ； 从 ｑ
作 者 简 介 ： 高 文捷 （ ９ ５ ） 女 ， 苏 扬 州 人 ， 读 硕 士研 究 生 ， 要 从 事 齿 轮 泵 研究 。 １８ 一 ， 江 在 主
２１ 第 ４ ０ ０年 期
高 文 捷 ，等 ：斜 齿 齿 轮 泵 困油 机 理 与 解 除 困 油 的 方 法
・１ ９・ ６
态 ，虽然能 够连续 传 动 ，但 是不 能把 高 、低压 油腔 分
图 １ 斜 齿 齿 轮 泵 示 葸 图
图 ２ 主动 轮轮齿 面 啮合 示 意图 。齿轮旋 向为 右 为
旋 ，轮齿从 ＥＦ端进 入啮合 ，在 ＡＢ处脱 离 啮合 ，Ｅ Ｆ 和 ＡＢ之 间为齿轮 的 啮合 区域 。 轮在 区域 ＤＥ 内啮 齿 Ｆ 合 线 由短变 长 ，为不完 全齿宽 啮合 ，当齿轮继 续旋 转 至啮合 线到 达 ＤＥ时 ， 齿轮 啮合 线达 到最 长 ， 开始进 入
合 就把 高 、低 压 油腔分 离 开 ，因此 ，直 齿齿 轮泵 连续 输 出压 力油 的条件 是重 合 度ｅ １ ≥ 。图 １为斜齿 齿轮 泵 示 意 图 。 齿齿 轮 啮合传 动 时 ，由于其 存在螺 旋角 ｐ 斜 ，
收 稿 日期 ：２ ０—２ １ ；修 回 日期 ：２ １ －３２ ０ ９１－ ４ ０ Ｏ０ —２
在 液压 系统 中 ，由于齿 轮泵 具有结 构紧 凑 、制 造
维护方 便 、价格便 宜 、抗污 能力 强等优 点 ，被广泛应
用 。为了保证 齿轮 泵平 稳运 转 系数 ｅ 须大 于 １ 即在 啮 齿 必 ， 合 过程 中 ，要 求前 一对 齿 尚未脱离 啮合 ，后一 对齿 已 经进 入 啮合 ， 这段 时 间内 ， 在 有两 对轮齿 进行 啮合 ， 同 时把 高 、低压 油腔 分离 开 。齿 轮泵 内完成 吸 、压油 的
为端面 重合 度 与轴 向重合 度 ｅ 之 和 ，即 ： 口
１
一
离开 ，起不 到封 油 的作 用 。 当两 轮齿 的 啮合线 处 于 区
间 ＡＣ ＥＤ 里时 ， 啮合 齿处 于完 全 啮合状 态 ，不但 能 两 够连续 传动 ，还能 将高 、低 压油 腔分 离 开 。当两 啮合
齿 的 啮合线 处 于 区间 ＤＥ 内时 ，两 啮合 齿 又处 于 不 Ｆ
密 闭容积 在 吸油与 压油 之间相 互转 换时 ，将 瞬间存在
一
高 压 （ 油 排
个 既 不 与 吸 油 腔相 通 又不 与 压 油 腔 相通 的 闭死 容
积 ，这个 容积 的大 小随着 齿轮 的旋 转发生 变化 ，导致
压力 冲击 、气蚀 、噪声等 危 害液压泵 的现 象发 生 ，这 种现 象称 为 困油 现象 。为 了避 免 困油现象 ，传统 方法
是采 用卸 荷槽结 构 ，但是 卸荷槽 结构 只能减 弱 或降低
它 的有害影 响 ，不 能从根 本上将 其 消除 ，而且增 大 了
制造难 度 。如果 在泵 壳底 安装储 放器 ，虽然 能 够消除 齿轮 泵的 困油危 害 ， 善工作 性 能 ， 改 延长 使用 寿命 ， 但
是增 大 了制 造难 度 ，增 加 了制造 成本 。本文 通过 对斜 齿轮几 何参 数 的分析 ，提 出 了减 小 流量脉 动 、彻 底消 除 困油 的措 施 。 １ 斜 齿齿 轮泵产 生 困油 的机理
第 ４期 （ 第 １ １期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ８月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ． ４
Ａ ｕｇ．
文 章 编 号 ：６２６ １ （０ Ｏ Ｏ— １８０ １ ７ —４ ３ ２ １ ） ４ ０ ６ — ３
完全 啮合状 态 ，不 能将 高 、低 压 油腔 分离 开 。所 以为 了使斜 齿齿 轮泵连 续传 动且 能将 高 、 压 油腔分 离 开 ， 低
就必 须 使 前 一对 轮 齿 的 啮合 线 离 开 全齿 宽 啮 合 区 间
０ 引 言
轮 齿 是先 由一 端进 入 啮合 逐 渐 过渡 到 轮齿 的另 一 端 ，
其 在齿 面上 的接触线 是先 由短 变长 ，再 由长变短 ，直 至脱 离 啮合 。
直 齿齿 轮在 啮合传 动 时 ，两 轮齿 是沿着 齿宽 瞬间
接触 又瞬 间分离 ，所 以直齿 齿轮 泵里 两轮齿 一进 入啮
完 全齿 宽 啮合 区域 ， 齿轮 继续 旋转 使啮合 线 到达 ＡＢ Ｃ 区域 时 ，啮合线 由长变 短 ，进 入不 完全 齿宽 啮合 。斜
齿 齿轮传 动 啮合 面展开 图如 图 ３ 示 ，当一对 轮齿 的 所 啮合 线在 ＡＢ 区间上 ，两 啮合 齿 处 于不 完全 啮合 状 Ｃ
斜 齿 齿 轮泵 困油机 理 与解 除 困油 的方 法
高文捷 ，高 尚 ，李 吉 中 ，吴伟 伟
（ 州 大 学 机 械 工 程 学 院 ，江 苏 扬 州 ２ ５２ ） 扬 ２ １ ７
摘 要 ； 于 斜 齿 齿 轮 副 的啮 合 特 点 ， 析 了斜 齿 齿 轮 泵 的运 行 特 性 ， 导 了产 生 困油 现 象 时 的重 合 度 计 算公 式 。 基 分 推 斜 齿 齿 轮 泵 可 以通 过 优 化 齿 轮 几 何 参 数 消 除 困油 现 象 ， 出 了不 发 生 困油 现 象 的临 界 螺 旋 角 与 齿 宽 计 算 方 法 。 给
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作 者 简 介 ： 高 文捷 （ ９ ５ ） 女 ， 苏 扬 州 人 ， 读 硕 士研 究 生 ， 要 从 事 齿 轮 泵 研究 。 １８ 一 ， 江 在 主
２１ 第 ４ ０ ０年 期
高 文 捷 ，等 ：斜 齿 齿 轮 泵 困油 机 理 与 解 除 困 油 的 方 法
・１ ９・ ６
态 ，虽然能 够连续 传 动 ，但 是不 能把 高 、低压 油腔 分
图 １ 斜 齿 齿 轮 泵 示 葸 图
图 ２ 主动 轮轮齿 面 啮合 示 意图 。齿轮旋 向为 右 为
旋 ，轮齿从 ＥＦ端进 入啮合 ，在 ＡＢ处脱 离 啮合 ，Ｅ Ｆ 和 ＡＢ之 间为齿轮 的 啮合 区域 。 轮在 区域 ＤＥ 内啮 齿 Ｆ 合 线 由短变 长 ，为不完 全齿宽 啮合 ，当齿轮继 续旋 转 至啮合 线到 达 ＤＥ时 ， 齿轮 啮合 线达 到最 长 ， 开始进 入
合 就把 高 、低 压 油腔分 离 开 ，因此 ，直 齿齿 轮泵 连续 输 出压 力油 的条件 是重 合 度ｅ １ ≥ 。图 １为斜齿 齿轮 泵 示 意 图 。 齿齿 轮 啮合传 动 时 ，由于其 存在螺 旋角 ｐ 斜 ，
收 稿 日期 ：２ ０—２ １ ；修 回 日期 ：２ １ －３２ ０ ９１－ ４ ０ Ｏ０ —２
在 液压 系统 中 ，由于齿 轮泵 具有结 构紧 凑 、制 造
维护方 便 、价格便 宜 、抗污 能力 强等优 点 ，被广泛应
用 。为了保证 齿轮 泵平 稳运 转 系数 ｅ 须大 于 １ 即在 啮 齿 必 ， 合 过程 中 ，要 求前 一对 齿 尚未脱离 啮合 ，后一 对齿 已 经进 入 啮合 ， 这段 时 间内 ， 在 有两 对轮齿 进行 啮合 ， 同 时把 高 、低压 油腔 分离 开 。齿 轮泵 内完成 吸 、压油 的
为端面 重合 度 与轴 向重合 度 ｅ 之 和 ，即 ： 口
１
一
离开 ，起不 到封 油 的作 用 。 当两 轮齿 的 啮合线 处 于 区
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密 闭容积 在 吸油与 压油 之间相 互转 换时 ，将 瞬间存在
一
高 压 （ 油 排
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积 ，这个 容积 的大 小随着 齿轮 的旋 转发生 变化 ，导致
压力 冲击 、气蚀 、噪声等 危 害液压泵 的现 象发 生 ，这 种现 象称 为 困油 现象 。为 了避 免 困油现象 ，传统 方法
是采 用卸 荷槽结 构 ，但是 卸荷槽 结构 只能减 弱 或降低
它 的有害影 响 ，不 能从根 本上将 其 消除 ，而且增 大 了
制造难 度 。如果 在泵 壳底 安装储 放器 ，虽然 能 够消除 齿轮 泵的 困油危 害 ， 善工作 性 能 ， 改 延长 使用 寿命 ， 但
是增 大 了制 造难 度 ，增 加 了制造 成本 。本文 通过 对斜 齿轮几 何参 数 的分析 ，提 出 了减 小 流量脉 动 、彻 底消 除 困油 的措 施 。 １ 斜 齿齿 轮泵产 生 困油 的机理
第 ４期 （ 第 １ １期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ８月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
ＮＯ． ４
Ａ ｕｇ．
文 章 编 号 ：６２６ １ （０ Ｏ Ｏ— １８０ １ ７ —４ ３ ２ １ ） ４ ０ ６ — ３
完全 啮合状 态 ，不 能将 高 、低 压 油腔 分离 开 。所 以为 了使斜 齿齿 轮泵连 续传 动且 能将 高 、 压 油腔分 离 开 ， 低
就必 须 使 前 一对 轮 齿 的 啮合 线 离 开 全齿 宽 啮 合 区 间