2.1.3　幾種典型齒輪泵

2.1.3.1　外嚙合齒輪泵

(1)低壓齒輪泵

該泵為泵蓋?殼體?泵蓋三片式結(jié)構(gòu)(圖2?5)。裝在殼體3中的一對齒輪由傳動軸5驅(qū)動。在殼體3的左右斷面各銑有卸荷槽b,經(jīng)殼體端面泄漏的油液經(jīng)卸荷槽b流回吸油腔,以降低殼體與端蓋結(jié)合面上的油壓對軸承造成的軸向推力,減小螺釘載荷。在泵前、后端蓋上的困油卸荷槽e可消除泵工作時的困油問題。孔道a、c、d可將軸向泄漏并潤滑軸承的油液送回到吸油腔,使傳動軸的密封圈6處于低壓,因而不必設(shè)置單獨的外泄漏油管。此種泵無徑向力平衡裝置;軸向間隙固定,軸向間隙及其泄漏會因工作負(fù)載增大而增加,難以得到高的容積效率,故此種結(jié)構(gòu)只能用于低壓齒輪泵上(通常額定壓力在12MPa以下)。國產(chǎn)CB?B型外嚙合齒輪泵即屬于此類泵,其額定壓力為2.5MPa。泵的實物外形如圖2?6所示。

(2)高壓齒輪泵

如圖2?7所示為具有8字形浮動軸套的齒輪泵結(jié)構(gòu)。齒輪5由帶圓錐軸伸的傳動軸4驅(qū)動,浮動軸套6的8字形補償面積A₁由殼體1和兩個與齒輪同心的密封圈2圍成,壓力油自高壓引油孔b引入并作用在8字形補償面積A₁上,泄漏油孔a可把內(nèi)部的泄漏油引入吸油腔。在泵啟動或空載而油壓還未建立時,O形密封圈2可以使浮動軸套6與齒輪5間產(chǎn)生足夠的、必要的預(yù)緊接觸力。這種補償裝置結(jié)構(gòu)簡單,但由于補償面積的對稱中心與主、從動齒輪端面對稱中心重合,液壓壓緊力(即補償液壓力的合力)的作用線通過浮動軸套的中心,而軸套另一側(cè)液壓反推力的合力作用線離開軸套中心向壓油腔偏離,這兩個力對軸套就形成了力偶。該力偶易使軸套傾斜,這不僅會加大端面間隙、增加泄漏,還會使軸套浮動不靈活及產(chǎn)生局部磨損。為了克服上述缺點,通常要加大軸套與殼體的配合長度并提高加工精度。

圖2?8所示為采用浮動側(cè)板實現(xiàn)軸向間隙自動補償?shù)母邏糊X輪泵結(jié)構(gòu)。該泵在殼體8與前蓋9、后蓋7之間增設(shè)了墊板2和3、浮動側(cè)板1和4(墊板比浮動側(cè)板厚0.2mm)以及密封圈5和6(嵌在泵蓋內(nèi)側(cè)排油區(qū)位置)。工作時,壓油區(qū)的一部分壓力油通過浮動側(cè)板上的兩個小孔a作用在密封圈5和6包圍的區(qū)域內(nèi),反向推動浮動側(cè)板向內(nèi)微量移動,從而使軸向間隙保持在0.03~0.04mm之間,這樣可控制70%~80%以上的泄漏量。故此類泵容積效率較高,適用于高壓齒輪泵。國產(chǎn)CB?F系列中高壓齒輪泵即屬于此類泵,其額定壓力達(dá)到20MPa。

如圖2?9所示為軸向間隙和徑向間隙都可以自動補償?shù)凝X輪泵結(jié)構(gòu)。齒輪軸6和7的左端在殼體1內(nèi),右端在蓋板4內(nèi)。殼體中裝有一塊可軸向浮動的側(cè)板3,其作用與端面間隙補償中浮動軸套相似,殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形狀可以使軸向間隙和徑向間隙同時得到補償。側(cè)板的軸孔和齒輪軸之間以及殼體的深度和側(cè)板寬度之間都有較大間隙,足以使側(cè)板軸向浮動和徑向浮動。在側(cè)板的外端面上,有一個特殊形狀的橡膠密封圈2嵌入相配的凹槽里(見剖視圖A—A)。該密封圈確定了補償面積A₁,泵的壓油腔的高壓油經(jīng)高壓引油孔b引入并作用在面積A₁上。面積A₁的形狀和大小使壓緊力與反推力平衡,同時保證軸向間隙為最佳值。徑向間隙補償在角?范圍內(nèi)起作用(見剖視圖B—B)。吸油壓力作用在齒輪圓周的其余部分;壓油腔的壓力作用在由齒輪的扇形角?和齒輪寬度決定的側(cè)板內(nèi)表面,這個力把齒輪向吸油腔方向壓到軸承間隙的極限,同時將側(cè)板向壓油腔方向推動。從外面作用到側(cè)板上的力(工作壓力×面積A₂)將側(cè)板向吸油腔方向推動,所以徑向磨損后能夠在?角范圍內(nèi)自動補償。受密封圈9限制的補償面積A₂,設(shè)計為在一定工作壓力下,它所產(chǎn)生的力能與反推力平衡并保持最佳間隙。在殼體底部,角度?范圍內(nèi)的密封由兩個特制的彈性圈5來保證(見剖視圖C—C)。側(cè)板對齒輪的預(yù)壓緊力,在徑向上由橡膠密封圈9產(chǎn)生,在軸向上由密封圈2和8產(chǎn)生。內(nèi)部泄漏油通過軸孔,再經(jīng)泄漏油孔a引入吸油腔。由于兩種間隙都能補償?shù)阶罴阎?故這種結(jié)構(gòu)形式的齒輪泵可在更高的工作壓力下工作。圖2?10為幾種高壓齒輪泵的實物外形。

2.1.3.2　內(nèi)嚙合齒輪泵

如圖2?11所示為采用浮動側(cè)板實現(xiàn)軸向間隙自動補償?shù)母邏簝?nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)。泵的外齒輪6與傳動軸合為一體。軸向間隙通過作用有背壓(通壓油腔)的浮動側(cè)板4和7的前移得到自動補償。內(nèi)齒環(huán)5與半圓支撐塊14的內(nèi)圓表面間存在徑向配合間隙,在支撐塊14下方的背壓(引自壓油腔)作用下,支撐塊14推動內(nèi)齒環(huán)5,內(nèi)齒環(huán)5又推動填隙片12與外齒輪6的齒頂相接觸,而形成高壓區(qū)徑向密封,實現(xiàn)徑向間隙的自動補償。撓性軸承支座2、8(與殼體的連接小于180°)在泵軸受力變形時,也能產(chǎn)生相應(yīng)變形,減輕了軸在軸承中傾斜帶來的負(fù)載能力下降和局部磨損問題。滑動軸承3、9(外端與泵的進(jìn)油口相通)通過其內(nèi)壁開設(shè)的螺旋油槽(螺旋方向與軸徑轉(zhuǎn)向相同)進(jìn)行吸油式低壓潤滑和冷卻。此類泵容積效率和總效率都很高,適用于高壓齒輪泵(目前額定壓力已可達(dá)40MPa)。如圖2?12所示為兩種內(nèi)嚙合齒輪泵的實物外形。

2.1.3.3　擺線齒輪泵(轉(zhuǎn)子泵)

其實物外形如圖2?13所示。該泵采用泵蓋?殼體?泵蓋三片式結(jié)構(gòu)(圖2?14),內(nèi)轉(zhuǎn)子6用平鍵7和泵軸13相連,軸孔配合段較短,使內(nèi)轉(zhuǎn)子具有一定的自定位能力。外轉(zhuǎn)子5直接安裝在殼體2內(nèi)。殼體與泵前、后端蓋及軸承孔的偏心距(即內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的偏心距)由兩圓柱銷3的定位來保證。轉(zhuǎn)子軸與泵后蓋上開有泄漏孔,將泄漏油直接引出。該泵采用間隙密封結(jié)構(gòu),適用于低壓齒輪泵。BB?B型擺線齒輪泵即屬于此類泵(其最高工作壓力為2.5MPa,排量為4~125mL/min)。擺線齒輪泵如要高壓化,則需采用端面間隙補償結(jié)構(gòu),其工作壓力可達(dá)16MPa。