第三章液壓齒輪泵

1、液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 圖為外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)圖為外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3 32 2 齒輪泵齒輪泵 齒輪泵是一種常用的液壓泵 主要主要優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、 自吸性好、對(duì)油液污染不敏感、工作可靠；自吸性好、對(duì)油液污染不敏感、工作可靠； 主要主要缺點(diǎn)缺點(diǎn)：流量和壓力脈動(dòng)大、噪聲大、排量不可調(diào)。流量和壓力脈動(dòng)大、噪聲大、排量不可調(diào)。 應(yīng)用應(yīng)用：齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備、冶金設(shè)備、建筑機(jī)：齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備、冶金設(shè)備、建筑機(jī) 械、工程機(jī)械和農(nóng)林機(jī)械等各個(gè)

2、行業(yè)。械、工程機(jī)械和農(nóng)林機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。 分類分類：外嚙合泵、內(nèi)嚙合泵、螺旋泵外嚙合泵、內(nèi)嚙合泵、螺旋泵三種三種 外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。 螺旋泵應(yīng)用于精密設(shè)備。螺旋泵應(yīng)用于精密設(shè)備。( (外廣、內(nèi)輔、螺精。外廣、內(nèi)輔、螺精。) ) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 齒輪泵工作原理齒輪泵工作原理 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2 外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 1、外嚙合齒輪泵的工作原理； 2、排量、流量的計(jì)算； 3、外嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)； 4、外嚙合齒輪泵的問(wèn)題和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 內(nèi)

3、內(nèi) 容：容： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.1 3.2.1 外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 泵的主要構(gòu)成：泵的主要構(gòu)成： 主、從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)主、從動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng) 軸，泵體及側(cè)板等主要軸，泵體及側(cè)板等主要 零件。零件。 圖2.3 外嚙合齒輪泵的工作原理 1泵體;2 主動(dòng)齒輪;3 從動(dòng)齒輪 工作原理： 泵體內(nèi)相互嚙合的主、泵體內(nèi)相互嚙合的主、 從動(dòng)齒輪與兩端蓋及泵體一從動(dòng)齒輪與兩端蓋及泵體一 起構(gòu)成密封工作容積，齒輪起構(gòu)成密封工作容積，齒輪 的嚙合點(diǎn)將左、右兩腔隔開(kāi)，的嚙合點(diǎn)將左、右兩腔隔開(kāi)， 形成了吸、壓油腔。形成了吸、壓油腔。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳

4、動(dòng)技術(shù) 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.2 3.2.2 齒輪泵的排量和流量齒輪泵的排量和流量 外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個(gè)嚙合齒輪的齒谷容 積之和。若假設(shè)齒谷容積等于輪齒體積，則當(dāng)齒輪齒數(shù)為 ， 模數(shù)為 ，節(jié)圓直徑為 ，有效齒高為 ，齒寬為 時(shí)，根據(jù) 齒輪參數(shù)計(jì)算公式有 ， ，齒輪泵的排量排量近似為 z m dh b mzd mh2 bzmdhbV 2 2 實(shí)際上，齒谷容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少 誤差越大，因此,在實(shí)際計(jì)算中用3.333.50來(lái)代替上式中 值，齒數(shù)少時(shí)取大值。 bzmV 2 )766. 6(

5、v bnzmq 2 )766. 6( 由此得齒輪泵的由此得齒輪泵的輸出流量輸出流量為為: 近似排量：近似排量： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 大大 一、泄漏，二、脈動(dòng)，三、徑向力，四、困油。一、泄漏，二、脈動(dòng)，三、徑向力，四、困油。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 齒輪泵的流量脈動(dòng)齒輪泵的流量脈動(dòng) 若用 、 來(lái)表示最大、最小瞬時(shí)流量， 表示 平均流量，則 max q min q 0 q 0 minmax q qq 上式是齒輪泵的平均流量。實(shí)際上，在齒輪嚙合過(guò) 程中，排量是轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)，因此瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。 脈動(dòng)的大小用脈動(dòng)率表示。 v b

6、nzmq 2 )766. 6( 流量脈動(dòng)率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。流量脈動(dòng)率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。 流量脈動(dòng)率：流量脈動(dòng)率： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 在容積式泵中，在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動(dòng)最大齒輪泵的流量脈動(dòng)最大，并且齒，并且齒 數(shù)愈少，脈動(dòng)率愈大，這是外嚙合齒輪泵的一個(gè)弱點(diǎn)。數(shù)愈少，脈動(dòng)率愈大，這是外嚙合齒輪泵的一個(gè)弱點(diǎn)。 危害：危害： 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。 齒輪泵流量脈動(dòng)的危害及特點(diǎn)：齒輪泵流量脈動(dòng)的危害及特點(diǎn)： 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.3.1

7、困油的現(xiàn)象困油的現(xiàn)象 圖2.5 齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施 AB間的死容積 逐步減小 AB間的死容積 逐步增大 AB間的死容積 達(dá)到最小 齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必大于1，故有一部分油液困在兩 對(duì)輪齒嚙合時(shí)所形成的封閉油腔之內(nèi)，這個(gè)密封容積的大小隨 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，形成困油。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) AB間的死容積 逐步減小 AB間的死容積 逐步增大 AB間的死容積 達(dá)到最小 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 （分步說(shuō)明） 受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，密封容腔的受困油液若 無(wú)油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā) 熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷

8、的作用； 若密封容積增大時(shí)，無(wú)油液的補(bǔ)充，又會(huì)造成局部真空，使 溶于油液中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.3.1 困油現(xiàn)象的消除措施困油現(xiàn)象的消除措施（采用卸荷槽采用卸荷槽） 圖2.5 齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施 容積減小時(shí) 與壓油側(cè)相通 容積增大時(shí) 與吸油側(cè)相通 卸荷槽 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.3.2 徑向不平衡力徑向不平衡力 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 在齒輪泵中，油液作用在輪外緣的 壓力是不均勻的，從低壓腔到高壓 腔，壓力沿齒輪 旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞 增，因此，齒輪和軸受到徑向不平 衡力的 作用。 危害：危害： 壓力越高，徑向不平衡力

9、越大，它能使泵軸 彎曲，使殼體偏磨，加速軸承的磨損，降低軸 承使用壽命。 解決方案：解決方案： 1、縮小壓油口的辦法。 2、開(kāi)設(shè)平衡槽的辦法。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 平衡槽解決徑向不平衡力 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 平衡槽解決徑向不平衡力 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.3.3 齒輪泵的泄漏途徑及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償齒輪泵的泄漏途徑及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 齒輪泵的三條齒輪泵的三條泄漏途經(jīng)泄漏途經(jīng)： 在這三類間 隙中，端面間隙端面間隙 的泄漏量最大的泄漏量最大。 壓力越高，由間 隙泄漏的液壓油 就愈多。 三、通過(guò)齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙三、通過(guò)齒輪兩端面和側(cè)

10、板間的間隙端面間隙端面間隙。 二、通過(guò)泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙二、通過(guò)泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙齒頂間隙齒頂間隙； 一、通過(guò)齒輪嚙合線處的間隙通過(guò)齒輪嚙合線處的間隙齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙； 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 為了提高齒輪泵 的壓力和容積效 率，實(shí)現(xiàn)齒輪泵 的高壓化，需要 從結(jié)構(gòu)上采取措 施，對(duì)端面間隙 進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 原理：原理： 引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，壓引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，壓 力愈高，間隙愈小，可以自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。力愈高，間隙愈小，可以自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。 浮動(dòng)軸套式

11、自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙裝置自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙裝置 浮動(dòng)軸套式浮動(dòng)軸套式 彈性側(cè)板式彈性側(cè)板式 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 數(shù)學(xué)拓展：漸開(kāi)線 將一個(gè)圓軸固定在一個(gè)平面上，軸上纏線，拉緊一個(gè)線頭， 讓該線繞圓軸運(yùn)動(dòng)且始終與圓軸相切，那么線上一個(gè)定點(diǎn)在 該平面上的軌跡就是漸開(kāi)線。 直線在圓上純滾動(dòng)時(shí)，直線上一點(diǎn)K的軌跡稱為該圓的漸開(kāi) 線，該圓稱為漸開(kāi)線的基圓，直線稱為漸開(kāi)線的發(fā)生線。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 數(shù)學(xué)拓展：擺線的定義 擺線是數(shù)學(xué)中眾多的迷人曲線之一它是這樣定義擺線是數(shù)學(xué)中眾多的迷人曲線之一它是這樣定義 的：一個(gè)圓沿一直線緩慢地滾動(dòng)，則圓上一固定點(diǎn)的：一個(gè)圓沿一直線緩慢地滾

12、動(dòng)，則圓上一固定點(diǎn) 所經(jīng)過(guò)的軌跡稱為擺線所經(jīng)過(guò)的軌跡稱為擺線 。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 3.2.4 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵 圖2.6 內(nèi)嚙合齒輪泵 1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板，吸油腔，壓油腔 漸開(kāi)線齒形漸開(kāi)線齒形 擺線齒形擺線齒形 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 圖中為內(nèi)嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)圖中為內(nèi)嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 在漸開(kāi)線齒形 內(nèi)嚙合齒輪泵中， 小齒輪和內(nèi)齒輪之 間要裝一塊月牙隔 板，以便把吸油腔 和壓油腔隔開(kāi)，如 圖2.6（a）。 內(nèi)嚙合齒輪泵中 的小齒輪是主動(dòng)輪， 大齒輪為從動(dòng)輪，在 工作時(shí)大齒輪隨小齒 輪同向旋轉(zhuǎn)。 圖

13、2.6 內(nèi)嚙合齒輪泵 （漸開(kāi)線形） 1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板， 吸油腔，壓油腔 主動(dòng)小齒輪 壓油窗口 吸油窗口 月牙板 從動(dòng)內(nèi)齒輪 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 圖2.6 內(nèi)嚙合齒輪泵（擺線形） 1 吸油腔，2 壓油腔，3 隔板 主動(dòng)小齒輪 壓油窗口 吸油窗口 從動(dòng)內(nèi)齒輪 擺線齒形嚙合擺線齒形嚙合 齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn) 子泵。子泵。 在這種泵中，在這種泵中， 小齒輪和內(nèi)齒輪只小齒輪和內(nèi)齒輪只 相差一齒，因而不相差一齒，因而不 需設(shè)置隔板。如圖需設(shè)置隔板。如圖 2.6（b）。）。 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù) 對(duì)于內(nèi)嚙合齒輪泵：對(duì)于內(nèi)嚙合齒輪泵： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低；結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：齒形復(fù)雜，加工困難，價(jià)格較貴，且不適合高壓工況。齒形復(fù)雜，加工困難，價(jià)格較貴，且不適