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        第四章 動力元件(液壓泵)-2
                           4.2

          4.2.1 特點

         1)優點:(齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵。)
           結構簡單,制造方便,造價低;重量輕,自吸性能好;對油的污染不敏感;工作可靠;允許的轉速高。

         2)缺點:流量脈動較大;有困油現象;噪聲較大;排量不可變。

       泄漏、困油、不平衡的徑向液壓力,是影響齒輪泵性能指標和壽命的三大問題。

         3)按齒輪的嚙合形式,齒輪泵可分為:外嚙合齒輪泵、內嚙合齒輪泵。

         4.2.2 齒輪泵的工作原理和結構
         齒輪泵的結構,如圖2-5所示,它是分離三片式結構,三片是指泵蓋1,3和泵體2。泵體2內裝有一對齒數相同、寬度和泵體接近而又互相嚙合的齒輪7,9, 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軸6和從動軸8上,主動軸由電動機帶動旋轉。

                       (點此觀看:齒輪泵的結構動畫演示

                     圖2-5  CB-B型齒輪泵的結構

            1-前泵蓋 2-泵體 3-后泵蓋 4-密封壓蓋 5-密封圈 6-主動軸 7-主動齒輪 8-從動軸 9-從動齒輪 10-軸承 11堵頭

                             (點此觀看:齒輪泵工作原理的動畫演示

         CB—B齒輪泵的原理,如圖2-6所示,當泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉時,齒輪泵左側(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,經吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉,吸入齒間的油液被帶到另一側,進入壓油腔。這時輪齒進入嚙合,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。

         齒輪嚙合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開,起配油作用。當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉時,輪齒脫開嚙合的一側,由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油,輪齒進入嚙合的一側,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。

         4.2.3 齒輪泵存在的問題

        1. 齒輪泵的困油問題

                   
          齒輪泵要能連續地供油,就要求齒輪嚙合的重疊系數ε大于1,也就是當一對齒輪尚未脫開嚙合時,另一對齒輪已進入嚙合,這樣,就出現同時有兩對齒輪嚙合的瞬間,在兩對齒輪的齒向嚙合線之間形成了一個封閉容積,一部分油液也就被困在這一封閉容積中
      〔見圖3-24(a)〕,齒輪連續旋轉時,這一封閉容積便逐漸減小,到兩嚙合點處于節點兩側的對稱位置時〔見圖3-24(b)〕,封閉容積為最小,齒輪再繼續轉動時,封閉容積又逐漸增大,直到圖3-24(c)所示位置時,容積又變為最大。在封閉容積減小時,被困油液受到擠壓,壓力急劇上升,使軸承上突然受到很大的沖擊載荷,使泵劇烈振動,這時高壓油從一切可能泄漏的縫隙中擠出,造成功率損失,使油液發熱等。當封閉容積增大時,由于沒有油液補充,因此形成局部真空,使原來溶解于油液中的空氣分離出來,形成了氣泡,油液中產生氣泡后,會引起噪聲、氣蝕等一系列惡果。以上情況就是齒輪泵的困油現象。這種困油現象極為嚴重地影響著泵的工作平穩性和使用壽命。

           為了消除困油現象,在CB—B型齒輪泵的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽。卸荷槽的位置應該使困油腔由大變小時,能通過卸荷槽與壓油腔相通,而當困油腔由小變大時,能通過另一卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離,必須保證在任何時候都不能使壓油腔和吸油腔互通。

                  
        2、徑向力不平衡問題

        齒輪泵工作時,在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖3-25.2所示,泵的下側為吸油腔,上側為壓油腔。在壓油腔內有液壓力作用于齒輪上,沿著齒頂的泄漏油,具有大小不等的壓力,就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高,這個不平衡力就越大,其結果不僅加速了軸承的磨損,降低了軸承的壽命,甚至使軸變形,造成齒頂和泵體內壁的摩擦等。

        為了解決徑向力不平衡問題,在有些齒輪泵上,采用開壓力平衡槽的辦法來消除徑向不平衡力,但這將使泄漏增大,容積效率降低等。CB—B型齒輪泵則采用縮小壓油腔,以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力,所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。

        3. 泄漏問題

        外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油,通過齒輪兩側面和兩端蓋間軸向間隙、泵體內孔和齒頂圓間的徑向間隙及齒輪嚙合線處的間隙,泄漏到低壓腔。主要是齒輪兩側面和兩端蓋間軸向間隙約占總泄漏量的70%~80%。

          4.2.4、高壓齒輪泵的特點

         齒輪泵由于泄漏大(主要是端面泄漏,約占總泄漏量的70%~80%),且存在徑向不平衡力,故壓力不易提高。高壓齒輪泵主要是針對上述問題采取了一些措施,如盡量減小徑向不平衡力(見前)和提高軸與軸承的剛度;對泄漏量最大處的端面間隙,采用了自動補償裝置等。

       軸向間隙自動補償裝置的原理,是把與齒輪端面相接觸的部件制作成軸向可移動的,并將壓油腔的壓力油經專門的通道引入到這個可動部件背面的油腔中,使該部件始終受到一個與工作壓力成比例的軸向力壓向齒輪端面,從而保證泵的軸向間隙能與工作壓力自動適應。這個可動部件有些是能整體移動的,如浮動軸套(如下圖)或浮動側板,也可以是有一定撓度的彈性側板。

               

         4.2.5 內嚙合齒輪泵

        其工作原理與主要特點與外嚙合齒輪泵相同。

       1、內嚙合齒輪泵主要有,帶月牙形隔板式漸開線泵、擺線轉子泵。

       2、擺線轉子泵可正、反轉,可作液壓馬達用。

                 (點此觀看:內嚙合齒輪泵原理動畫演示

          4.2.6 螺桿泵

       1.螺桿泵有單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵。

       2.螺桿泵是利用螺桿的回轉來吸排液體的。圖1.5-1表示三螺桿泵的剖視圖。圖中,中間螺桿為主動螺桿,由原動機帶動回轉,兩邊的螺桿為從動螺桿,隨主動螺桿作反向旋轉。主、從動螺桿的螺紋均為雙頭螺紋。

         由于各螺桿的相互嚙合以及螺桿與襯筒內壁的緊密配合,在泵的吸入口和排出口之間,就會被分隔成一個或多個密封空間。隨著螺桿的轉動和嚙合,這些密封空間在泵的吸入端不斷形成,將吸入室中的液體封入其中,并自吸入室沿螺桿軸向連續地推移至排出端,將封閉在各空間中的液體不斷排出,猶如一螺母在螺紋回轉時被不斷向前推進的情形那樣,這就是螺桿泵的基本工作原理。

              

          螺桿泵的工作原理是:螺桿泵工作時,液體被吸入后就進入螺紋與泵殼所圍的密封空間,當主動螺桿旋轉時,螺桿泵密封容積在螺牙的擠壓下提高螺桿泵壓力,并沿軸向移動。由于螺桿是等速旋轉,所以液體出流流量也是均勻的。

        3.螺桿泵是可逆的液壓元件,可以做為液壓馬達用。


                                                                  [編著:曾保國]
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