齒輪油泵的物理原理.ppt

齒輪油泵的物理應(yīng)用,作者： ,齒輪油泵的簡介,齒輪油泵 是通過一對參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同的漸開線齒輪的相互滾動(dòng)嚙合，將油箱內(nèi)的低壓油升至能做功的高壓油的重要部件。是把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的動(dòng)力裝置。,齒輪泵的結(jié)構(gòu) 它的最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個(gè)齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排出。,油泵內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)簡化圖,在術(shù)語上講，齒輪泵也叫正排量裝置，即像一個(gè)缸筒內(nèi)的活塞，當(dāng)一個(gè)齒進(jìn)入另一個(gè)齒的流體空間時(shí)，液體就被機(jī)械性地?cái)D排出來。 因?yàn)橐后wKCB齒輪泵是不可壓縮的，所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間，這樣，液體就被排除了。,按上圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)所示,由于齒的不斷嚙合，這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生，因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，排出的量是一樣的。 隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn)，泵也就不間斷地排出流體。,齒輪泵的分類,液壓齒輪泵主要包括： 高壓定量齒輪泵 高壓雙聯(lián)齒輪泵 潤滑泵 化工泵 雙向齒輪馬達(dá) 齒輪泵附調(diào)壓閥 齒輪泵附升降閥,齒輪油泵工作的原理,齒輪泵是用兩個(gè)齒輪互嚙轉(zhuǎn)動(dòng)來工作，對介質(zhì)要求不高。一般的壓力在6MPa以下，流量較大。 齒輪油泵在泵體中裝有一對回轉(zhuǎn)齒輪，一個(gè)主動(dòng)，一個(gè)被動(dòng)，依靠兩齒輪的相互嚙合，把泵內(nèi)的整個(gè)工作腔分兩個(gè)獨(dú)立的部分。A為吸入腔，B為排出腔。,齒輪油泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪從嚙合到脫開時(shí)在吸入側(cè)（A）就形成局部真空，液體被吸入。 被吸入的液體充滿齒輪的各個(gè)齒谷而帶到排出側(cè)（B），齒輪進(jìn)入嚙合時(shí)液體被擠出，形成高壓液體并經(jīng)泵排出口排出泵外。,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-鍵 14-瀉油孔15-從動(dòng)軸 16-瀉油槽 17-定位銷,它是分離三片式結(jié)構(gòu)，三片是指泵蓋4，8和泵體7，泵體7內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、寬度和泵體接近而又互相嚙合的齒輪6，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。 兩齒輪分別用鍵固定在由滾針軸承支承的主動(dòng)軸12和從動(dòng)軸15上，主動(dòng)軸由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。,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，齒輪間部分的油液被擠出，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 這就是齒輪油泵的工作原理,制作工藝上的尺寸及要求,泵的前后蓋和泵體由兩個(gè)定位銷17定位，用6只螺釘固緊如圖。 為了保證齒輪能靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又要保證泄露最小，在齒輪端面和泵蓋之間應(yīng)有適當(dāng)間隙（軸向間隙），對小流量泵軸向間隙為0.0250.04mm，大流量泵為0.040.06mm。,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)又和油液泄露方向相反，故對泄露的影響較小，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0.130.16mm。,為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄露到泵外，并減小壓緊螺釘?shù)睦?，在泵體兩側(cè)的端面上開有油封卸荷槽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)軸上的小孔，其作用將泄露到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同時(shí)也潤滑了滾針軸承。,齒輪泵的流量的計(jì)算,齒輪泵的排量V相當(dāng)于一對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=2m)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積,即：,式中：D為齒輪分度圓直徑，D=mz(cm);h為有效齒高,h=2m(cm)；B為齒輪寬(cm);m為齒輪模數(shù)(cm)；z為齒數(shù)。,實(shí)際上齒谷的容積要比輪齒的體積稍大,故上式中的常以3.33代替,則式(3-10)可寫成：,齒輪泵的流量q(1/min)為： 式中：n為齒輪泵轉(zhuǎn)速(rpm);v為齒輪泵的容積效率。,從上面公式可以看出流量和幾個(gè)主要參數(shù)的關(guān)系為: (1)輸油量與齒輪模數(shù)m的平方成正比。 (2)在泵的體積一定時(shí),齒數(shù)少，模數(shù)就大,故輸油量增加,但流量脈動(dòng)大;齒數(shù)增加時(shí)，模數(shù)就小,輸油量減少,流量脈動(dòng)也小。用于機(jī)床上的低壓齒輪泵,取z=1319,而中高壓齒輪泵,取z=614,齒數(shù)z14時(shí),要進(jìn)行修正。,(3)輸油量和齒寬B、轉(zhuǎn)速n成正比。一般齒寬B=(610)m;轉(zhuǎn)速n為750r/min：1000 r/min、1500r/min,轉(zhuǎn)速過高，會(huì)造成吸油不足,轉(zhuǎn)速過低，泵也不能正常工作。一般齒輪的最大圓周速度不應(yīng)大于56m/s。,提高齒輪泵理論流量途徑,由上式可知： 提高齒輪泵理論流量的途徑 增加齒輪的直徑、齒寬、轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù),與此同時(shí)，在提高流量后同時(shí)會(huì)帶來一些問題 n過高會(huì)使輪齒轉(zhuǎn)過吸入腔的時(shí)間過短 n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大 增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導(dǎo)致Q減小，造成振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲，甚至使泵無法工作。 故最大圓周速度應(yīng)根據(jù)所輸油的粘度而予以限制， 最大圓周速度不超過56ms， 最高轉(zhuǎn)速一般在3000rmin左右。 加大齒寬會(huì)使徑向力增大，齒面接觸線加長，不易保持良好的密封。 減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加，但會(huì)使Q的不均勻度加重。,影響齒輪泵v的主要因素,密封間隙 (內(nèi)漏),齒輪端面和蓋板間的軸向間隙 齒頂和泵體內(nèi)側(cè)的徑向間隙 輪齒的嚙合線 這些漏泄量約占總漏泄量的7080， 漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對泵的v影響甚大。,排出壓力 吸入壓力,漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。 內(nèi)漏較多，在排P升高時(shí)，Q的下降要比往復(fù)泵大 吸入真空度增加時(shí)，氣體析出量增加， v亦將降低,油液的溫度和粘度 (viscosity),油液的T越高，越低，漏泄量就越大 但油T過低則太大，又會(huì)使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會(huì)使v下降。,轉(zhuǎn)速,漏泄量與n關(guān)系不大 n低Qt就小，會(huì)使v降低 當(dāng)n<200300 rmin， v將降到不能容許的地步 n過高又會(huì)造成吸入困難，也使v降低。 外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置時(shí)， v可達(dá)0.80.96。,齒輪泵的特點(diǎn),1有一定的自吸能力 能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。 排送氣體時(shí)密封性差，故自吸能力不如往復(fù)泵 應(yīng)注意： 齒輪泵摩擦部位較多 間隙較小 線速度較高 起動(dòng)前齒輪表面必須有油，不允許干轉(zhuǎn)。,2Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關(guān)。 3額定Pd與工作部件尺寸、n無關(guān) Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力 為防泵過載，一般應(yīng)設(shè)安全閥。,4.流量連續(xù)，有脈動(dòng) 外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內(nèi)，噪聲較大 Z越少， Q越大 內(nèi)齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。,5結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉 工作部件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 無泵閥 允許采用較高n，通常可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián) 與同樣Q的往復(fù)泵相比，尺寸、重量小 易損件少，耐撞擊工作可靠,6磨擦面較多 用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類。,齒輪泵管理要點(diǎn),1. 注意泵的轉(zhuǎn)向和連接 反轉(zhuǎn)會(huì)使吸排方向相反 泵和電機(jī)保持良好對中，最好用撓性連接（flexibility） 2. 齒輪泵雖有自吸能力 起動(dòng)前泵內(nèi)要存有油液（否則嚴(yán)重摩損） 吸油高度一般不大于0.5m。,3. 機(jī)械軸封屬于較精密的部件 拆裝時(shí)要防止損傷密封元件 安裝時(shí)應(yīng)在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動(dòng)環(huán)時(shí)應(yīng)有浮動(dòng)性。 上緊軸封蓋時(shí)要均勻，機(jī)械軸封一定要防止干摩擦。 4. 不宜超額定P工作 會(huì)使原動(dòng)機(jī)過載，加大軸承負(fù)荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴(yán)重時(shí)造成卡阻。,5. 要防止吸口真空度大于允許吸上真空度 否則不能正常吸入 當(dāng)吸入P過低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象” 油在低壓區(qū)析出許多氣泡，Q降低 當(dāng)氣泡到高壓區(qū)時(shí)，空氣重新溶入油中，形成局部真空，四周的高壓油液就會(huì)以高速流過來填補(bǔ) 產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲,6. 保持合適的油溫和粘度 運(yùn)動(dòng)粘度以2533 mm2s為宜 粘度太小則漏泄增加，還容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象 粘度過大同樣也會(huì)使v降低和吸入不正常。 7. 要防止吸入空氣 會(huì)使流量減少，而且產(chǎn)生噪聲。,8. 端面間隙對齒輪泵的自吸能力和v影響甚大 可用壓軟鉛絲的方法測出 9. 高壓齒輪泵敏感度大 吸油口可用150目網(wǎng)式濾器 液壓系統(tǒng)泵要求濾油精度3040m 回油管路濾油器精度最好20m,齒輪泵常見故障分析,(1)不能排油或流量不足 不能建立足夠大的吸入真空度的原因： 泵內(nèi)間隙過大，新泵及拆修過的齒輪表面未澆油，難自吸； 泵n過低、反轉(zhuǎn)或卡阻 吸入管漏氣或吸口露出液面。,吸入真空度較大而不能正常吸入的原因： 吸高太大(一般應(yīng)不超過500mm)； 油溫太低，粘度太大； 吸入管路阻塞，如吸入濾器臟堵或容量太小，吸入閥未開等 油溫過高。 排出方面的問題： 排出管漏泄或旁通，安全閥或彈簧太松； 排出閥未開或排出管濾器堵塞，安全閥頂開,(2)工作噪聲太大 噪聲根據(jù)產(chǎn)生的原因不同，可分兩類： 液體噪聲，是由于漏入空氣或產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象而引起 機(jī)械噪聲，對中不良、軸承損壞或松動(dòng)、安全閥跳動(dòng)、齒輪嚙合不良、泵軸彎曲或其它機(jī)械摩擦等。,(3)磨損太快 油液含磨料性雜質(zhì)； 長期空轉(zhuǎn)； Pd過高，泵軸變形嚴(yán)重； 中心線不正,感謝您的關(guān)注！,