二、外啮合齿轮泵的流量与排量计算
齿轮泵的排量可以近似地等于其中一个齿轮的所有轮齿体积与齿间槽容积之和。即以齿顶圆为外圆、直径为(z-2)m的圆为内圆的圆环为底,以齿宽为高所形成的环形筒的体积,当齿轮的模数为m,齿宽为B,
齿数为z时的排量为
实际上齿间槽的容积比轮齿的体积稍大,故通常取
V=
当驱动齿轮泵的原动机转速为n时,外啮合齿轮泵的理论流量和实际流量分别为
三、外啮合齿轮泵的结构特点
1、 困油
齿轮泵要平稳工作,齿轮啮合的重叠系数必须大于1,也就是要求在一对齿轮即将脱开啮合前,后面的一对齿轮就要开始啮合。就在两对轮齿同时啮合的这一小段时间内,留在齿间的油液困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中,如图2-4a所示,当齿轮继续旋转时,这个空间的容积就逐渐减小,直到两个啮合点A,B处于节点两侧的对称位置时,如图2-4b所示,这时封闭容积减至最小。由于油液的可压缩性很小,当封闭空间的容积减少时,被困的油受挤压,压力急剧上升,油液从零件结合面的缝隙中强行挤出,使齿轮和
轴承受到很大的径向力;当齿轮继续旋转,这个封闭容积又逐渐增大到如图2-4c所示的最大位置,容积增大时又会造成局部真空,使油液中溶解的气体分离,产生空穴现象,这些都将使齿轮泵产生强烈的噪声。这就是困油现象。
解决方法:在齿轮泵的两侧端盖上开卸荷槽
2、 径向不平衡力
在齿轮泵中,作用在齿轮外圆上的压力是不相等的,在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力,在齿轮和壳体内孔的径向间隙中,可以认为压力由压油腔压力逐渐分级下降至吸油腔压力,这些液体压力综合作用的结果,相当于给齿轮一个径向的作用力(即不平衡力),使齿轮和轴承受载,这就是径向不平衡力,工作压力越大,径向不平衡力也越大,甚至可以使轴发生弯曲,使齿顶和壳体发生接触,同时加速轴承的磨损,降低轴承的寿命。
解决方法:缩小压油口
3、 泄漏
有三个可能泄漏的部位:齿轮端面和端盖间;齿轮外圆和壳体内孔间;两个齿轮的齿轮啮合处。其中齿轮端面和端盖间的轴向间隙泄漏占总泄漏量的75%-80%。
四、提高压力措施
要提高齿轮泵的压力,必须减少端面的泄漏,一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。图示采用浮动轴套,增大轴、轴承的刚度。
第三节 叶片泵
叶片泵的结构较齿轮泵复杂,但其工作压力较高,且流量脉动小,工作平稳,噪声较小,寿命较长,所以被广泛应用于专业机床、自动线等中低压液压系统中。叶片泵分单作用叶片泵(变量泵,最大工作压力为7.0Mpa)和双作用叶片泵(定量泵,最大工作压力为7.0Mpa)。
一、 单作用叶片泵
1.结构和原理
定子具有圆柱形内表面,定子和转子间有偏心距e,叶片装在转子槽中,并可在槽内动,当转子回转时,由于离心力的作用,使叶片紧靠在定子内壁,这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作区间,当转子按图示的方向回转时,在图的右部,叶片逐渐伸出,叶片间的工作空间逐渐增大,从吸油口吸油,这就是吸油腔。在图的左部,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,工作空间逐渐减小,将油液从压油口压出,这就是压油腔。在吸油腔和压油腔间有一段封油区,把吸油腔和压油腔隔开,叶片泵转子每转一周,每个工作空间完成一次吸油和压油,故称单作用叶片泵。
2.排量和流量的计算
式中,R为定子的内半径,e为定子和转子间的偏心距,B为定子宽度,
为相邻两叶片间的夹角,
=2π/z,z为叶片的个数。所以单作用叶片泵排量为
当叶片泵的转速为n,泵的容积效率为ηv时,理论流量和实际流量分别为
qt=Vn=4πReBn
q= qtηv=4πReBnηv
3、 结构特点
1) 叶片后倾
2) 转子上受有不平衡径向力,压力增大,不平衡力增大,不宜用于高压
3) 均为变量泵结构
单作用叶片泵的流量是有脉动的,理论分析表明,泵内叶片数越多,流量脉动率越小,奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小,所以单作用的叶片数均为奇数,一般为13或15片。