- 從零開始學(xué)液壓元件選用與系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- 浦艷敏 牛海山 龔雪等編著
- 7702字
- 2021-12-23 09:52:55
2.2 齒輪泵
齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵,其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,價(jià)格低廉,體積小,重量輕,自吸性能好,對油液污染不敏感,工作可靠。其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大,噪聲大,排量不可調(diào),一般做成定量泵。齒輪泵廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備,如水利電力施工機(jī)械平地機(jī)、起重機(jī),閘門啟閉機(jī)液壓回路及施工機(jī)械的行走機(jī)械中。
2.2.1 齒輪泵的分類
按結(jié)構(gòu)不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種,其中外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。
(1)外嚙合齒輪泵及其特點(diǎn)
外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、尺寸小、加工制造容易、成本低、工作可靠,維護(hù)方便,自吸能力強(qiáng),對油液的污染不敏感,可廣泛用于壓力要求不高的場合,如磨床、珩磨機(jī)等中低壓機(jī)床中。它的缺點(diǎn)是:內(nèi)泄漏較大,軸承上承受不平衡力,磨損嚴(yán)重,流量脈動(dòng)和噪聲較大。泵的流量脈動(dòng)對泵的正常使用有較大影響,它會(huì)引起液壓系統(tǒng)的壓力脈動(dòng),從而使管道、閥等元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。同時(shí),也影響工作部件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,特別是對精密機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)更為不利。因此,在使用時(shí)要特別注意。
(2)內(nèi)嚙合齒輪泵及其特點(diǎn)
內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、質(zhì)量輕。由于內(nèi)外齒輪轉(zhuǎn)向相同,相對滑移速度小,因而磨損小,壽命長,其流量脈動(dòng)和噪聲與外嚙合齒輪泵相比要小得多。內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)是:齒形復(fù)雜,加工復(fù)雜、精度要求高,因而制造成本高。
(3)齒輪泵的應(yīng)用
在現(xiàn)有各類液壓泵中,齒輪泵的工作壓力僅次于柱塞泵,加之它們體積小、價(jià)格低,因而廣泛用于移動(dòng)設(shè)備和車輛上作為液壓工作系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的壓力油源。另一方面,由于齒輪泵的轉(zhuǎn)速和排量范圍均較大,吸油能力較強(qiáng),成本又低,也常用作各種液壓系統(tǒng)的輔助泵。例如,閉式回路中的補(bǔ)液泵、先導(dǎo)控制系統(tǒng)中的低壓控制油源等。但在固定液壓設(shè)備領(lǐng)域,由于外齒輪泵的流量脈動(dòng)較大、噪聲高且壽命有限,作為主泵已越來越不受歡迎,用途局限于作為運(yùn)行在低壓下的輔助泵及預(yù)壓泵。與之相反,內(nèi)齒輪泵卻是噪聲最低、綜合性能最好的液壓泵之一。除價(jià)格略高這一點(diǎn)以外,在其他方面幾乎都優(yōu)于外齒輪泵。現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展將大大縮小內(nèi)、外齒輪泵的成本差距,而在工業(yè)領(lǐng)域中,調(diào)速電傳動(dòng)技術(shù)的日益普及,在很大程度上彌補(bǔ)內(nèi)齒輪泵本身不能變量的缺點(diǎn)。可以預(yù)料,今后內(nèi)齒輪泵在固定和移動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用面都將會(huì)迅速擴(kuò)大。
在液壓工程中,擺線齒輪泵以體積小、價(jià)格低和自吸能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),被廣泛地集成在閉式油路通軸柱塞泵的后蓋中,作為低壓補(bǔ)液泵(提供控制壓力)使用,有時(shí)也用作某些機(jī)床液壓系統(tǒng)的主泵。此種泵可實(shí)現(xiàn)單向供油,且與輸入轉(zhuǎn)向無關(guān),這一性能對于某些車輛或行走機(jī)械上需要用車輪驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急轉(zhuǎn)向、制動(dòng)系統(tǒng)具有特殊的使用意義。帶固定針齒環(huán)的擺線齒輪副具有很大的單位體積排量,但因其許用轉(zhuǎn)速較低,多用作低速液壓馬達(dá),僅在車輛用液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中作為計(jì)量泵使用。當(dāng)該系統(tǒng)中的動(dòng)力油源發(fā)生故障時(shí),可以用手動(dòng)方式使此泵成為應(yīng)急油源。
2.2.2 外嚙合齒輪泵
(1)外嚙合齒輪泵工作原理
外嚙合齒輪泵工作原理如圖2?4所示,它是分離三片式結(jié)構(gòu),主要包括上下兩個(gè)泵端蓋、泵體及側(cè)板和一對互相嚙合的齒輪。

圖2?4 外嚙合齒輪泵工作原理
1—泵體;2—主動(dòng)齒輪;3—從動(dòng)齒輪
泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動(dòng)齒輪2和3,齒輪兩端端蓋和泵體一起構(gòu)成密封容積,同時(shí)齒輪的嚙合又將左、右兩腔隔開,形成吸、壓油腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí),右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合,密封工作腔容積不斷增大,形成部分真空,油液在大氣壓力的作用下從油箱經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔,并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入左側(cè)的壓油腔。左側(cè)壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)入嚙合,使密封工作腔容積減小,油液受到擠壓被排出系統(tǒng),完成齒輪泵的吸油和排油過程。在齒輪泵的嚙合過程中,嚙合點(diǎn)沿嚙合線把吸油腔和壓油腔隔開。
(2)齒輪泵的流量和脈動(dòng)率
外嚙合齒輪泵的排量V可以近似相當(dāng)于一對嚙合齒輪所有齒谷容積之和。假如齒谷容積大致等于輪齒的體積,那么齒輪泵的排量等于一個(gè)齒輪的齒谷容積和輪齒容積體積的總和,即相當(dāng)于以有效齒高h(yuǎn)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積,排量V可近似為

(2?7)
式中 ?z——齒輪的齒數(shù);
??m——齒輪的模數(shù);
b——齒輪的齒寬;
??d——齒輪的節(jié)圓直徑,d=mz;
??h——齒輪的有效齒高,h=2m。
實(shí)際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大,并且齒數(shù)越少誤差就越大。因此,上式中的π常以3.33代替,則式(2?7)可寫為

(2?8)
齒輪泵的實(shí)際流量為

(2?9)
齒輪泵在工作過程中,排量是轉(zhuǎn)角的周期函數(shù),存在排量脈動(dòng),瞬時(shí)流量也是脈動(dòng)的。實(shí)際上齒輪泵的輸出流量是有脈動(dòng)的,故式(3?9)所表示的是泵的平均流量。流量脈動(dòng)會(huì)直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性,引起壓力脈動(dòng),使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。如果脈動(dòng)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致,還將引起共振,加劇振動(dòng)和噪聲。一般用流量脈動(dòng)率σ度量流量脈動(dòng)的大小,即

(2?10)
式中? σ?——液壓泵的流量脈動(dòng)率;
??qmax——液壓泵最大瞬時(shí)流量;
?qmin——液壓泵最小瞬時(shí)流量;
??q0——液壓泵實(shí)際平均流量。
綜上所述,可得出如下結(jié)論:
①?齒輪泵的輸出流量與齒輪模數(shù)m的二次方成正比;
②?在泵的體積一定時(shí),齒輪齒數(shù)少,模數(shù)就大,故排量增加,但流量脈動(dòng)大;反之,流量脈動(dòng)小;
③?齒輪泵的輸出流量和齒寬b、轉(zhuǎn)速n成正比。
(3)困油現(xiàn)象
為保證齒輪傳動(dòng)平穩(wěn),供油連續(xù),齒輪的重疊系數(shù)ε必須大于1,即一對輪齒即將脫開前,下一對輪齒已開始嚙合,因此在某一短時(shí)間內(nèi)同時(shí)有兩對輪齒嚙合,如圖2?5(a)所示,留在齒間中的油液被困在兩對輪齒間的封閉容腔內(nèi),既不與壓油口連通,也不與吸油口連通。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)[由圖2?5(a)轉(zhuǎn)到圖2?5(b)所示位置],該封閉容積由大變小。由于油液的可壓縮性很小,因而壓力急劇增高,油液只能從各縫隙里硬擠出去,使齒輪軸和軸承等受到很大的沖擊載荷。當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)[由圖2?5(b)轉(zhuǎn)到圖2?5(c)所示位置],該封閉容積將由小變大,造成局部真空,使油液中的空氣分離出來,油液本身也會(huì)汽化,產(chǎn)生氣泡,這就是困油現(xiàn)象。困油現(xiàn)象會(huì)使流量不均勻,形成壓力脈動(dòng),產(chǎn)生很大的噪聲,使泵的壽命降低。為了消除困油現(xiàn)象,可在齒輪兩側(cè)的端蓋上銑兩個(gè)凹下去的卸荷槽,如圖2?5(d)所示。當(dāng)封閉容腔縮小時(shí),通過右邊的卸荷槽與壓油口連通,當(dāng)封閉容腔增大時(shí),通過左邊的卸荷槽與吸油口連通,吸荷槽之間的距離a應(yīng)保證在任何時(shí)候吸、壓油口都不會(huì)竄通。

圖2?5 齒輪泵的困油現(xiàn)象
(4)徑向液壓作用力的不平衡
由圖2?6可知,齒輪嚙合點(diǎn)的左側(cè)是壓油腔,其中壓力為工作壓力;右側(cè)是吸油腔,其中壓力一般部低于大氣壓力;同時(shí)部分壓力油沿齒頂圓周縫隙由壓油腔漏至吸油口,壓力沿周向逐漸由高降低,致使沿齒輪徑向的液壓作用力不平衡,如圖2?6所示。再加上齒輪嚙合力的聯(lián)合作用,因此在齒輪軸的軸承上受到一個(gè)很大的徑向力。泵的工作壓力愈高,該徑向力愈大,使泵的工作所示。再加上齒輪嚙合力的聯(lián)合作用,因此在齒輪軸的軸承上受到一個(gè)很大的徑向力。泵的工作壓力愈高,該徑向力愈大,使泵的工作條件變壞,不僅加速軸承的磨損,減低泵的壽命,而且會(huì)使軸變形,造成齒頂與殼體內(nèi)表面之間的摩擦,使泵的總效率降低。為了解決齒輪泵徑向受力不平衡的問題,有的泵在側(cè)蓋或座圈上開有平衡槽,如圖2?7(a)所示。這種方法會(huì)增多泄漏的途徑,使容積效率降低,壓力上不去,此外加工較復(fù)雜。另一種方法是縮小壓油口[見圖2?7(b)],通過減小壓力油作用在齒輪上的面積來減小徑向力,雖然采用這種方法后徑向力未得到完全平衡,軸仍受徑向力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,但可稍加大齒頂?shù)膹较蜷g隙以減小摩擦,由于圓周密封帶較長,漏油的增加并不顯著。

圖2?6 徑向液壓作用力的不平衡

圖2?7 徑向力平衡的方法
(5)齒輪泵的泄漏問題和高壓化措施
對任何容積式液壓泵來講,為了提高其工作壓力,必須使液壓泵具有較好的密封性能,但為了實(shí)現(xiàn)密封容積的變化,相對運(yùn)動(dòng)的零件間又不得不具有一定的間隙,這就構(gòu)成了一對矛盾。因此,提高容積式液壓泵工作壓力的途徑就是要合理地解決這一矛盾。對齒輪泵來講,漏油的途徑有齒頂圓和殼體內(nèi)孔之間的徑向間隙;齒輪端面和側(cè)蓋之間的軸向間隙以及由于在齒寬方向上不能保證完全嚙合而造成的齒面縫隙。而其中尤以齒輪端面的軸向間隙對泄漏的影響為最大,油壓愈高,泄漏愈多。如果制造時(shí)減小此間隙,這不僅會(huì)給制造帶來困難,而且將引起齒輪端面的很快磨損,容積效率仍不能提高。所以高壓外嚙合齒輪泵一般都采取利用液壓力來補(bǔ)償軸向間隙的方法。目前國內(nèi)生產(chǎn)的外嚙合齒輪泵,主要是采用浮動(dòng)軸套或采用浮動(dòng)側(cè)板來自動(dòng)補(bǔ)償軸向間隙,對任何容積式液壓泵來講,為了提高其工作壓力,必須使液壓泵具有較好的密封性能,但為了實(shí)現(xiàn)密封容積的變化,相對運(yùn)動(dòng)的零件間又不得不具有一定的間隙,這就構(gòu)成了一對矛盾。因此,提高容積式液壓泵工作壓力的途徑就是要合理地解決這一矛盾。對齒輪泵來講,漏油的途徑有齒頂圓和殼體內(nèi)孔之間的徑向間隙;齒輪端面和側(cè)蓋之間的軸向間隙以及由于在齒寬方向上不能保證完全嚙合而造成的齒面縫隙。而其中尤以齒輪端面的軸向間隙對泄漏的影響為最大,油壓愈高,泄漏愈多。如果制造時(shí)減小此間隙,這不僅會(huì)給制造帶來困難,而且將引起齒輪端面的很快磨損,容積效率仍不能提高。所以高壓外嚙合齒輪泵一般都采取利用液壓力來補(bǔ)償軸向間隙的方法。目前國內(nèi)生產(chǎn)的外嚙合齒輪泵,主要是采用浮動(dòng)軸套或采用浮動(dòng)側(cè)板來自動(dòng)補(bǔ)償軸向間隙,這兩種方法部是引入壓力油使軸套或側(cè)板貼緊齒輪端面,壓力越高貼得越緊,便可自動(dòng)補(bǔ)償軸向磨損和間隙,這種泵結(jié)構(gòu)緊湊,容積效率高,但是流量脈動(dòng)較大。
(6)齒輪泵的泄漏途徑及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償
在液壓泵中,運(yùn)動(dòng)件之間是靠微小間隙密封的,這些微小間隙形成了運(yùn)動(dòng)學(xué)中所謂的摩擦副,而高壓腔的油液通過間隙向低壓腔泄漏是不可避免的。齒輪泵壓油腔的壓力油可通過以下三條途徑泄漏到吸油腔:①齒側(cè)間隙,通過齒輪嚙合線處的間隙;②齒頂間隙,通過泵體內(nèi)孔和齒頂間隙的徑向間隙;③端面間隙,通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙。
在這三類間隙中,端面間隙的泄漏量最大,占泄漏總量的70%~80%。外嚙合齒輪泵壓力越高,吸壓油腔兩端的壓差越大,由間隙泄漏的液壓油液就越多。因此,為了實(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化,提高齒輪泵的壓力和容積效率,減少泄漏,需要從結(jié)構(gòu)上來考慮,對端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。通常采用如下自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙的措施。
①?浮動(dòng)軸套 ?圖2?8(a)所示為浮動(dòng)軸套式間隙補(bǔ)償裝置。它將泵的出口壓力油引入齒輪軸上的浮動(dòng)軸套1的外側(cè)A腔,在液體壓力作用下,使軸套緊貼齒輪2的側(cè)面,因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵啟動(dòng)時(shí),靠彈簧4來產(chǎn)生預(yù)緊力,保證了軸向間隙的密封。
②?浮動(dòng)側(cè)板? 如圖2?8(b)所示,浮動(dòng)側(cè)板式補(bǔ)償裝置的工作原理與浮動(dòng)軸套式的基本相似,它也是將泵的出口壓力油引到浮動(dòng)側(cè)板1的背面,使之緊貼于齒輪2的端面來補(bǔ)償間隙。啟動(dòng)時(shí),浮動(dòng)側(cè)板靠密封來產(chǎn)生預(yù)緊力。
③?撓性側(cè)板 ?圖2?8(c)所示為撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置,它是將泵的出口壓力油引到側(cè)板的背面后,靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙的,側(cè)板較薄,內(nèi)側(cè)面須耐磨,如燒結(jié)0.5~0.7mm的磷青銅,對這種結(jié)構(gòu)采取一定措施后,易使側(cè)板外側(cè)面的壓力分布大體上和齒輪側(cè)面的壓力分布相適應(yīng)。

圖2?8 端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖
1—浮動(dòng)軸套(側(cè)板);2—齒輪;3—泵體;4—彈簧
④?二次密封機(jī)構(gòu) ?二次密封機(jī)構(gòu)是指在主動(dòng)齒輪軸頸兩端各放置一個(gè)密封環(huán),由于密封環(huán)與軸頸間的間隙節(jié)流作用,相當(dāng)于繼浮動(dòng)側(cè)板之后的第二道密封,從而使軸向泄漏進(jìn)一步減少。
(7)外嚙合齒輪泵典型結(jié)構(gòu)
CB?B齒輪泵的結(jié)構(gòu)如圖2?9所示,當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí),齒輪泵右側(cè)(吸油腔)齒輪脫開嚙合,齒輪的輪齒退出齒間,使密封容積增大,形成局部真空,油箱中的油液在外界大氣壓的作用下,經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn),吸入齒間的油液被帶到另一側(cè),進(jìn)入壓油腔。這時(shí)輪齒進(jìn)入嚙合,使密封容積逐漸減小,齒輪間的油液被擠出,形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪嚙合時(shí)齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開,起配油作用。當(dāng)齒輪泵的主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)時(shí),輪齒脫開嚙合的一側(cè),由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油,輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè),由于密封容積減小則不斷地排油,這就是齒輪泵的工作原理。泵的前后蓋和泵體由兩個(gè)定位銷17定位,用6只螺釘把緊,如圖2?9所示。為了保證齒輪能靈活地轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)又要保證泄漏最小,在齒輪端面和泵蓋之間應(yīng)有適當(dāng)間隙(軸向間隙),小流量泵軸向間隙為0.025~0.04mm,大流量泵為0.04~0.06mm。對于齒頂和泵體內(nèi)表面間的間隙(徑向間隙),由于密封帶長,同時(shí)齒頂線速度形成的剪切流動(dòng)又和油液泄漏方向相反,故對泄漏的影響較小。這里要考慮的問題是:當(dāng)齒輪受到不平衡的徑向力后,應(yīng)避免齒頂和泵體內(nèi)壁相碰,所以徑向間隙就可稍大,一般取0.13~0.16mm。

圖2?9 CB?B齒輪泵的結(jié)構(gòu)
1—軸承外環(huán);2—堵頭;3—滾子;4—后泵蓋;5—鍵;6—齒輪;7—泵體;8—前泵蓋;9—螺釘;10—壓環(huán);11—密封環(huán);12—主動(dòng)軸;13—泄油孔;14—從動(dòng)軸;15—泄油槽;16—定位銷
為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄漏到泵外,并減小壓緊螺釘?shù)睦?在泵體兩側(cè)的端面上開有油封泄油槽16,使?jié)B入泵體和泵蓋間的壓力油引入吸油腔。在泵蓋和從動(dòng)軸上開有小孔,其作用是將泄漏到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔,以防止油液外溢,同時(shí)也潤滑了滾針軸承。
2.2.3 內(nèi)嚙合齒輪泵
(1)工作原理
內(nèi)嚙合齒輪泵也是利用齒間密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油、壓油的。圖2?10為內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理。

圖2?10 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理
內(nèi)嚙合齒輪泵是由配流盤(前、后蓋)、外轉(zhuǎn)子(從動(dòng)輪)和偏心安置在泵體內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(主動(dòng)輪)等組成。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子相差一齒,圖中內(nèi)轉(zhuǎn)子為6齒,外轉(zhuǎn)子為7齒,由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子是多齒嚙合,因此形成了若干密封容積。
當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞中心O1旋轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子繞外轉(zhuǎn)子中心O2做同向旋轉(zhuǎn)。這時(shí),由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂A1和外轉(zhuǎn)子齒谷A2間形成的密封容積c(圖中虛線部分),隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)密封容積就逐漸擴(kuò)大,于是就形成局部真空,油液從配油窗口b被吸入密封腔,至、
位置時(shí)封閉容積最大,這時(shí)吸油完畢。
當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí),充滿油液的密封容積便逐漸減小,油液受擠壓,于是通過另一配油窗口a將油排出,轉(zhuǎn)至內(nèi)轉(zhuǎn)子的另一齒和外轉(zhuǎn)子的齒在A2位置全部嚙合時(shí),壓油完畢。
內(nèi)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂和外轉(zhuǎn)子齒谷所構(gòu)成的每個(gè)密封容積,完成吸油、壓油各一次,當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),即完成了液壓泵的吸油、排油工作。
內(nèi)嚙合齒輪泵的最大優(yōu)點(diǎn)是:無困油現(xiàn)象,流量脈動(dòng)較外嚙合齒輪泵小,噪聲低。當(dāng)采用軸向和徑向間隙補(bǔ)償措施后,泵的額定壓力可達(dá)30MPa,容積效率和總效率比較高。缺點(diǎn)是齒形復(fù)雜,加工精度要求高,價(jià)格較貴。
(2)漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵的典型結(jié)構(gòu)
圖2?11所示為帶有溢流閥的內(nèi)嚙合齒輪泵,當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到或超過出彈簧10所調(diào)定的壓力時(shí),高壓腔的壓力油克服彈簧力,頂開錐閥芯,溢流到吸油腔。

圖2?11 帶有溢流閥的內(nèi)嚙合齒輪泵
1—泵軸;2—泵體;3—內(nèi)齒環(huán);4—小齒輪;5—調(diào)節(jié)螺釘;6—鎖緊螺母;7—螺塞;8—彈簧座;9,13—O形密封圈;10—彈簧;11—泵蓋(閥體);12—錐閥;14—錐閥座;15—組合密封圈
2.2.4 齒輪泵的選用原則和使用
(1)齒輪泵的選用原則
①?齒輪泵工作壓力 ?液壓系統(tǒng)正常工作壓力應(yīng)小于或等于齒輪泵的額定壓力,瞬時(shí)壓力峰值不得超過最大壓力。齒輪泵的工作壓力是決定齒輪泵壽命至關(guān)重要的因素之一。由于齒輪泵的壽命取決于軸承的壽命,負(fù)載大軸承壽命就短,尤其是采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的齒輪泵,如果超出規(guī)定的壓力很多,瞬間就會(huì)使泵的軸承與齒輪軸頸咬死。合理選擇齒輪泵的工作壓力至關(guān)重要,可按照齒輪泵的不同壓力等級(低壓為小于等于2.5MPa、中壓為8~14MPa、中高壓為16~20MPa、高壓為21~31.5MPa)選用合適的泵。
②?齒輪泵的轉(zhuǎn)速 ?根據(jù)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來選用齒輪泵的轉(zhuǎn)速,其正常工作轉(zhuǎn)速必須低于或等于齒輪泵的額定轉(zhuǎn)速,短瞬的轉(zhuǎn)速峰值不得超過樣本規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速。對于滑動(dòng)軸承來說,會(huì)因?yàn)檫^高的轉(zhuǎn)速而發(fā)熱燒死。泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍相匹配。
③?齒輪泵的排量 ?根據(jù)系統(tǒng)需要的流量和原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來選擇齒輪泵的排量。由于齒輪泵是定量泵,流量過大不僅造成不必要的功率損失,還會(huì)使系統(tǒng)發(fā)熱而出故障。因此在確定流量時(shí),除考慮系統(tǒng)的工作流量外,還應(yīng)充分考慮其他液壓元件的泄漏損失,以及齒輪泵磨損后容積效率少量下降時(shí)不致影響系統(tǒng)的正常工作,這種矛盾在選擇小排量齒輪泵時(shí)尤為突出。
④?齒輪泵的抗污染能力? 不同結(jié)構(gòu)的齒輪泵抗污染能力不同。若是固定側(cè)向間隙和滾動(dòng)軸承的齒輪泵,可選用過濾精度較低的過濾器;而帶軸向或徑向間隙補(bǔ)償及滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)的齒輪泵,對污染的敏感性高,應(yīng)選用過濾精度較高的過濾器,按樣本的要求執(zhí)行。通常低壓齒輪泵的污染敏感度較低,允許系統(tǒng)選取過濾精度較低的過濾器。相反,高壓齒輪泵的污染敏感度較高,故系統(tǒng)需選用過濾精度較高的過濾器。
⑤?其他因素 ?為了節(jié)省功率和合理使用,可采用多聯(lián)齒輪泵來解決多個(gè)液壓源的問題,或采用串級齒輪泵來達(dá)到所需要的壓力。需要提高壓力等級時(shí),可選用多級齒輪泵。要考慮對齒輪泵的噪聲和流量脈動(dòng)的要求,外嚙合齒輪泵的噪聲較大,內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)較小。帶安全閥的復(fù)合型齒輪泵可用于小型行走或移動(dòng)的設(shè)備上,系統(tǒng)可不設(shè)安全閥,結(jié)構(gòu)更緊湊簡單。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可選用組裝單路穩(wěn)定分流閥的復(fù)合型齒輪泵,該閥把齒輪泵的排油分成兩部分,其中一部分穩(wěn)定不變的流量供給轉(zhuǎn)向系統(tǒng),另一部分供其他系統(tǒng)使用。在要求齒輪泵能夠正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn),進(jìn)出油口又保持不變的場合,可選用與正反向閥組合的復(fù)合型齒輪泵,或選用帶偏心套的擺線齒輪泵。
綜合考慮齒輪泵的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、使用維護(hù)方便與否、供貨及時(shí)與否等條件,要優(yōu)先采用經(jīng)國家有關(guān)部門及行業(yè)中經(jīng)過鑒定的產(chǎn)品。
(2)齒輪泵的使用
使用齒輪泵時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
①?泵傳動(dòng)軸與原動(dòng)機(jī)輸出軸之間的安排采用彈性聯(lián)軸器,其同軸度誤差不得大于?0.01mm,采用軸套式聯(lián)軸器的同軸度誤差不得大于?0.05mm。
②?輸出軸不能承受徑向力的泵,傳動(dòng)裝置應(yīng)保證泵的主動(dòng)軸不承受徑向力和軸向力,可以允許承受的力應(yīng)嚴(yán)格遵守許用范圍。
③?泵的吸油高度不得大于0.5mm。
④?泵的過濾精度應(yīng)≤40μm,在吸油口常用網(wǎng)式過濾器,濾網(wǎng)可采用150目。設(shè)置在系統(tǒng)回油路上的過濾器的精度最好≤40μm。
⑤?工作油液應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定選用,一般常用運(yùn)動(dòng)黏度為25~33mm2/s,工作溫度范圍為-20~80℃。
⑥?泵的旋轉(zhuǎn)方向即進(jìn)、出油口位置不得搞錯(cuò)。
⑦?在必要的情況下,進(jìn)行泵的拆卸和裝配時(shí),必須嚴(yán)格按廠方的使用說明書進(jìn)行。
⑧?要擰緊泵進(jìn)、出口管接頭連接螺釘,密封裝置要可靠,以免引起吸空、漏油,影響泵的工作性能。
⑨?應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)及在有負(fù)載情況下停車。
⑩?啟動(dòng)前必須檢查系統(tǒng)中的溢流閥(安全閥)是否在調(diào)定的許可壓力上。
?泵在工作前應(yīng)進(jìn)行不少于10min的空負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)和短時(shí)間的負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。然后檢查泵的工作情況,不應(yīng)有滲漏、沖擊聲、過度發(fā)熱和噪聲現(xiàn)象。
?泵如長時(shí)間不用,應(yīng)將它和原動(dòng)機(jī)分離。再次使用時(shí),不得立即使用最大負(fù)載,應(yīng)有不小于10min的空負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)。
?為了節(jié)省功率和合理使用,可采用多聯(lián)泵來解決多個(gè)液壓源的問題,或采用串級泵來達(dá)到所需要的壓力。
CB?B系列齒輪泵使用時(shí)應(yīng)注意,此系列齒輪泵屬于低壓齒輪泵,適用于機(jī)床、工程機(jī)械等低壓液壓系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)作液壓能源,使用32號機(jī)械油,工作油溫為10~50℃。
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