液壓與氣壓傳動-第四節(jié)

課程名稱：液壓與氣壓傳動

院系：機電學院機械電子系

姓名：沈剛

第三章

液壓泵上節(jié)回顧1、壓力：額定壓力、最高允許壓力、工作壓力2、轉速：額定轉速、最高轉速、最低轉速3、排量、流量：排量、理論流量、瞬時流量、平均流量、額定流量、實際流量4、功率、效率：理論液壓功率、實際輸入功率、實際輸出功率、理論轉矩、實際轉矩、液壓泵的容積效率、液壓泵的機械效率、液壓泵的總效率第三章

液壓泵3.2齒輪泵齒輪泵分類：按嚙合形式分：外嚙合、內(nèi)嚙合按齒形曲線分：漸開線齒形、圓弧齒形、擺線齒形一、漸開線外嚙合齒輪泵1．工作原理及結構組成齒輪泵工作原理圖齒輪泵視頻第三章

液壓泵外嚙合齒輪泵的工作原理和結構如圖所示。泵體1內(nèi)有一對互相嚙合的外齒輪2和3，齒輪的兩端由端蓋密封。這樣由泵體、齒輪的各個齒槽和端蓋形成了多個密封工作腔，同時輪齒的嚙合線又將左右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。當齒輪按圖示方向旋轉時，右側吸油腔內(nèi)的輪齒相繼脫離嚙合，密封工作腔容積不斷增大，形成部分真空，在大氣壓力作用下經(jīng)吸油管從油箱吸進油液，并被旋轉的輪齒齒間槽帶入左側。左側壓油腔由于輪齒不斷進入嚙合，使密封工作腔容積減小，油液受到擠壓被輸出送往系統(tǒng)。這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。在齒輪泵的嚙合過程中，嚙合點沿嚙合線移動，這樣就把吸油區(qū)和壓油區(qū)分開。1－泵體；2－主動齒輪；3－從動齒輪

第三章

液壓泵2.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嚙合齒輪的齒槽容積之和。若假設齒槽容積等于輪齒體積，則當齒輪齒數(shù)為z、模數(shù)為m、節(jié)圓直徑為d（其值等于mz）、有效齒高為h（其值等于2m）、齒寬為b時，齒輪泵的排量近似值為實際上，齒槽容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少差值越大，因此需用3.33~3.50來代替上式中的值（齒數(shù)少時，取大值），以補償誤差。即齒輪泵的排量為由此得齒輪泵的輸出流量為第三章

液壓泵

實際上，由于齒輪泵在工作過程中嚙合點沿嚙合線移動，使其工作油腔的容積變化率是不均勻的。因此，齒輪泵的瞬時流量是脈動的。流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲。如果脈動頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致，還將引起共振，加劇振動和噪聲。若用qmax和qmin表示最大、最小瞬時流量，q表示平均流量，則流量脈動率σ可用下式表示

它是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈少，脈動率愈大。這是外嚙合齒輪泵的一個缺點。所以，齒輪泵一般用于對工作平穩(wěn)性要求不高的場合，要求平穩(wěn)性高的高精度機械不宜采用齒輪泵。第三章

液壓泵3.齒輪泵結構分析(1)困油現(xiàn)象齒輪泵要平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合的重合度必須大于1，即有兩對輪齒同時嚙合的時刻，因此，就會有一部分油液困在兩對輪齒所形成的封閉容積之內(nèi)，如圖所示。這個封閉容積先隨齒輪轉動逐漸減小（由圖（a）到圖（b）），然后又逐漸增大（由圖（b）到圖（c））。

困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象放大圖第三章

液壓泵封閉容積減小，會使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導致油液發(fā)熱，軸承等機件也受到附加的不平衡負載作用；封閉容積的增大又會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強烈的噪聲并引起振動和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性，縮短使用壽命。第三章

液壓泵消除困油的方法，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽（圖（d）中的虛線），使封閉容積減小時，通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通；封閉容積增大時，通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽的間距必須確保在任何時候都不使吸油腔和壓油腔相通。

第三章

液壓泵(2)徑向不平衡力在齒輪泵中，液體作用在齒輪外緣的壓力是不均勻的，從低壓腔到高壓腔，壓力沿齒輪旋轉的方向逐齒遞增，因此齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用。工作壓力越高，徑向不平衡力也越大。徑向不平衡力很大時，能使泵軸彎曲，導致齒頂接觸泵體，產(chǎn)生摩擦；同時也加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。第三章

液壓泵為了減小徑向不平衡力的影響，常采?。?）縮小壓油口的辦法，使壓油腔的壓力油僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)；（2）在蓋板上開設平衡槽A和B，如圖所示，使他們分別與低、高壓腔相通，產(chǎn)生一個與吸油腔和壓油腔對應的液壓徑向力，起到平衡作用。

第三章

液壓泵(3)端面泄漏及端面間隙的自動補償齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔去：（1）通過齒輪嚙合線處的間隙；（2）通過泵體內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙；（3）通過齒輪兩端面和蓋板間的端面間隙。在這三類間隙中，端面間隙的泄漏量最大。液壓泵的壓力越高，由間隙泄漏的液壓油就愈多，因此，一般齒輪泵只用于低壓系統(tǒng)。為減小泄漏，用減小間隙的方法并不能取得好的效果，因為在泵經(jīng)過一段時間運轉后，由于磨損而使間隙變大，泄漏又會增加。為提高齒輪泵的壓力和容積效率，需要從結構上采取措施，對端面間隙進行自動補償。第三章

液壓泵通常采用的自動補償端面間隙裝置有浮動軸套式和彈性側板式兩種。浮動軸套式齒輪泵的浮動軸套是浮動安裝的，軸套外側的空腔與泵的壓油腔相通。所引入壓力油使軸套或側板緊貼在齒輪側端面上，泵輸出的壓力愈高，貼得愈緊，因而自動補償端面磨損和減小間隙。當泵工作時，浮動軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面，將齒輪兩側面壓緊，從而補償了端面間隙。

第三章

液壓泵4.內(nèi)嚙合齒輪泵

內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結構示意可見圖所示。這兩種內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理和主要特點皆與外嚙合齒輪泵相同。在漸開線齒形內(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，如圖（a）。擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵又稱擺線轉子泵，在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，因而不需設置隔板，如圖（b）。內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪。

第三章

液壓泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵的結構緊湊，尺寸小，質(zhì)量小，運轉平穩(wěn)，噪聲低，在高轉速工作時有較高的容積效率。但在低速高壓下工作時，壓力脈動大，容積效率低，所以一般用于中低壓系統(tǒng)。在閉式系統(tǒng)中，常用這種泵作為補油泵。內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點是：齒形復雜，加工困難，價格較貴。第三章

液壓泵

螺桿泵實質(zhì)上是一種外嚙合式擺線齒輪泵。在螺桿泵內(nèi)的螺桿可以有兩根，也可以有三根。圖是三螺桿泵的工作原理。在泵體內(nèi)安裝三根螺桿，中間的主動螺桿3是右旋凸螺桿，兩側的從動螺桿1是左旋凹螺桿。三根螺桿的外圓與泵體的對應弧面保持著良好的配合，螺桿的嚙合線把主動螺桿3和從動螺桿1的螺旋槽分割成多個相互隔離的密封工作腔。隨著螺桿的旋轉，密封工作腔可以一個接一個地在左端形成，不斷從左向右移動。但其容