外啮合齿轮泵的结构及工作原理.doc

外啮合齿轮泵的结构及工作原理齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，其中外啮合齿轮泵应用较广，而内啮合齿轮泵(Internal Gear Pump)则多为辅助泵，下面分别介绍。 外啮合齿轮泵的结构及工作原理 Operation of the External Gear Pump 外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图所示。泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。 图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理 1-泵体(Housing);2.主动齿轮(Driver Gear);3-从动齿轮(Driven Gear)泵体内相互啮合的主、从动齿轮2和3与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔，当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油液在大气压力作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线，把吸油区和压油区分开。 齿轮泵的结构特点 Construction Character of Gear Pumps 如图所示，齿轮泵因受其自身结构的影响，在结构性能上其有以下特征。 图2.4 齿轮泵的结构 1-壳体(Housing);2.主动齿轮(Driver Gear);3-从动齿轮(Driven Gear);4-前端盖(Front Cover);5-后端盖(Back Cover); 6-浮动轴套(Floating Shaft Sleeve);7-压力盖(Pressure Cover)困油的现象 Trapping of Oil 齿轮泵要平稳地工作，齿轮啮合时的重叠系数必须大于1，即至少有一对以上的轮齿同时啮合，因此，在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，如图所示，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化。图(a)到(b)，密封容积逐渐减小；图(b)到(c)，密封容积逐渐增大；图（c）到（d）密封容积又会减小，如此产生了密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。 困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起振动和汽蚀，同时降低泵的容积效率，影响工作的平稳性和使用寿命。消除困油的方法，通常是在两端盖板上开卸槽，见图2.5（d）中的虚线方框。当封闭容积减小时，通过右边的卸菏槽与压油腔相通，而封闭容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔通，两卸荷糟的间距必须确保在任何时候都不使吸、排油相通。 齿轮泵的困油现象及消除措施径向不平衡力 Radial Unbalance Force 在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡力越大，径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。为了减小径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内，同时，适当增大径向间隙，使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承。 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿Leakage Passage and Automatic Compensating of End Face Clearance 在液压泵中，运动件间的密封是靠微小间隙密封的，这些微小间隙从运动学上形成摩擦副，同时，高压腔的油液通过间隙向低压腔的泄漏是不可避免的；齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去：一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙(Meshing-Teeth Side Clearance)，二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙(teeth Tip clearance)，三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙(Side Plates-end Face Clearance)。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。因此，为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上来取措施，对端面间隙进行自动补偿。 通常采用的自动补偿端面间隙装置有：浮动轴套式(Floating Bush Bearing)或弹性侧板式(Elastic Side Plate)两种。，其原理都是引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。齿轮泵的浮动轴套是浮动安装的，轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通，当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。(end)齿轮泵常见故障的排除方法目前，CB-B型齿轮泵在自卸汽车与工程机械操纵机构中运用较多，现将其常见故障及排除方法介绍如下，供参考。 1、产生振动与噪声的原因与排除 (1)吸入空气 CB-B型齿轮泵的泵体与两侧端盖为直接接触的硬密封，若接触面的平面度达不到规定要求，则泵在工作时容易吸入空气；同样，泵的端盖与压盖之间也为直接接触，空气也容易侵入；若压盖为塑料制品，由于其损坏或因温度变化而变形，也会使密封不严而进入空气。排除这种故障的方法是：当泵体或泵盖的平面度达不到规定的要求时，可以在平板上用金钢砂按8字形路线来回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超过5m，并需要保证其平面与孔的垂直度要求；对于泵盖与压盖处的泄漏，可采用涂敷环氧树脂等胶粘剂进行密封。 对泵轴一般采用骨架式油封进行密封。若卡紧唇部的弹簧脱落，或将油封装反，或其唇部被拉伤、老化，都将使油封后端经常处于负压状态而吸入空气，一般可更换新油封予以解决。 油箱内油量不够，或吸油管口未插至油面以下，泵便会吸入空气，此时应往油箱内补充油液至油标线；若回油管口露出油面，有时也会因系统内瞬间负压而使空气反灌进入系统，所以回油管口一般也应插至油面以下。 泵的安装位置距油面太高，特别是在泵转速降低时，因不能保证泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空气。此时应调整泵与油面的相对高度，使其满足规定的要求。 吸油滤油器被污物堵塞或其容量过小，导致吸油阻力增加而吸入空气；另外，进、出油口的口径较大也有可能带入空气。此时，可清洗滤油器，或选取较大容量、且进出口径适当的滤油器。如此，不但能防止吸入空气，还能防止产生噪声。 (2)机械原因 泵与联轴器的连接因不合规定要求而产生振动及噪声。应按规定要求调整联轴器。 因油中污物进入泵内导致齿轮等部件磨损拉伤而产生噪声。应更换油液，加强过滤，拆开泵清洗；对磨损严重的齿轮，须修理或更换。 泵内零件损坏或磨损严重将产生振动与噪声：如齿形误差或周节误差大，两齿轮接触不良，齿面粗糙度高，公法线长度超差，齿侧隙过小，两啮合齿轮的接触区不在分度圆位置等。此时，可更换齿轮或将齿轮对研。同时，轴承的滚针保持架破损、长短轴轴颈及滚针磨损等，均可导致轴承旋转不畅而产生机械噪声，此时需拆修齿轮泵，更换滚针轴承。 齿轮轴向装配间隙过小；齿轮端面与前后端盖之间的滑动接合面因齿轮在装配前毛刺未能仔细清除，从而运转时拉伤接合面，使内泄漏大，导致输出流量减少；污物进入泵内并楔入齿轮端面与前后端盖之间的间隙内拉伤配合面，导致高低压腔因出现径向拉伤的沟槽而连通，使输出流量减小。对上述情况应分别采用以下措施修复。拆解齿轮泵，适当地加大轴向间隙即研磨齿轮的端面；用平面磨床磨平前后盖端面和齿轮端面，并清除轮齿上的毛刺(不能倒角)；经平面磨削后的前后端盖其端面上卸荷槽的深度尺寸会有变化，应适当增加宽度。 目前，CB-B型齿轮泵在自卸汽车与工程机械操纵机构中运用较多，现将其常见故障及排除方法介绍如下，供参考。 1、产生振动与噪声的原因与排除 (1)吸入空气 CB-B型齿轮泵的泵体与两侧端盖为直接接触的硬密封，若接触面的平面度达不到规定要求，则泵在工作时容易吸入空气；同样，泵的端盖与压盖之间也为直接接触，空气也容易侵入；若压盖为塑料制品，由于其损坏或因温度变化而变形，也会使密封不严而进入空气。排除这种故障的方法是：当泵体或泵盖的平面度达不到规定的要求时，可以在平板上用金钢砂按8字形路线来回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超过5m，并需要保证其平面与孔的垂直度要求；对于泵盖与压盖处的泄漏，可采用涂敷环氧树脂等胶粘剂进行密封。 对泵轴一般采用骨架式油封进行密封。若卡紧唇部的弹簧脱落，或将油封装反，或其唇部被拉伤、老化，都将使油封后端经常处于负压状态而吸入空气，一般可更换新油封予以解决。 油箱内油量不够，或吸油管口未插至油面以下，泵便会吸入空气，此时应往油箱内补充油液至油标线；若回油管口露出油面，有时也会因系统内瞬间负压而使空气反灌进入系统，所以回油管口一般也应插至油面以下。 泵的安装位置距油面太高，特别是在泵转速降低时，因不能保证泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空气。此时应调整泵与油面的相对高度，使其满足规定的要求。 吸油滤油器被污物堵塞或其容量过小，导致吸油阻力增加而吸入空气；另外，进、出油口的口径较大也有可能带入空气。此时，可清洗滤油器，或选取较大容量、且进出口径适当的滤油器。如此，不但能防止吸入空气，还能防止产生噪声。 (2)机械原因 泵与联轴器的连接因不合规定要求而产生振动及噪声。应按规定要求调整联轴器。 因油中污物进入泵内导致齿轮等部件磨损拉伤而产生噪声。应更换油液，加强过滤，拆开泵清洗；对磨损严重的齿轮，须修理或更换。 泵内零件损坏或磨损严重将产生振动与噪声：如齿形误差或周节误差大，两齿轮接触不良，齿面粗糙度高，公法线长度超差，齿侧隙过小，两啮合齿轮的接触区不在分度圆位置等。此时，可更换齿轮或将齿轮对研。同时，轴承的滚针保持架破损、长短轴轴颈及滚针磨损等，均可导致轴承旋转不畅而产生机械噪声，此时需拆修齿轮泵，更换滚针轴承。 齿轮轴向装配间隙过小；齿轮端面与前后端盖之间的滑动接合面因齿轮在装配前毛刺未能仔细清除，从而运转时拉伤接合面，使内泄漏大，导致输出流量减少；污物进入泵内并楔入齿轮端面与前后端盖之间的间隙内拉伤配合面，导致高低压腔因出现径向拉伤的沟槽而连通，使输出流量减小。对上述情况应分别采用以下措施修复。拆解齿轮泵，适当地加大轴向间隙即研磨齿轮的端面；用平面磨床磨平前后盖端面和齿轮端面，并清除轮齿上的毛刺(不能倒角)；经平面磨削后的前后端盖其端面上卸荷槽的深度尺寸会有变化，应适当增加宽度。 目前，CB-B型齿轮泵在自卸汽车与工程机械操纵机构中运用较多，现将其常见故障及排除方法介绍如下，供参考。 1、产生振动与噪声的原因与排除 (1)吸入空气 CB-B型齿轮泵的泵体与两侧端盖为直接接触的硬密封，若接触面的平面度达不到规定要求，则泵在工作时容易吸入空气；同样，泵的端盖与压盖之间也为直接接触，空气也容易侵入；若压盖为塑料制品，由于其损坏或因温度变化而变形，也会使密封不严而进入空气。排除这种故障的方法是：当泵体或泵盖的平面度达不到规定的要求时，可以在平板上用金钢砂按8字形路线来回研磨，也可以在平面磨床上磨削，使其平面度不超过5m，并需要保证其平面与孔的垂直度要求；对于泵盖与压盖处的泄漏，可采用涂敷环氧树脂等胶粘剂进行密封。 对泵轴一般采用骨架式油封进行密封。若卡紧唇部的弹簧脱落，或将油封装反，或其唇部被拉伤、老化，都将使油封后端经常处于负压状态而吸入空气，一般可更换新油封予以解决。 油箱内油量不够，或吸油管口未插至油面以下，泵便会吸入空气，此时应往油箱内补充油液至油标线；若回油管口露出油面，有时也会因系统内瞬间负压而使空气反灌进入系统，所以回油管口一般也应插至油面以下。 泵的安装位置距油面太高，特别是在泵转速降低时，因不能保证泵吸油腔有必要的真空度造成吸油不足而吸入空气。此时应调整泵与油面的相对高度，使其满足规定的要求。 吸油滤油器被污物堵塞或其容量过小，导致吸油阻力增加而吸入空气；另外，进、出油口的口径较大也有可能带入空气。此时，可清洗滤油器，或选取较大容量、且进出口径适当的滤油器。如此，不但能防止吸入空气，还能防止产生噪声。 (2)机械原因 泵与联轴器的连接因不合规定要求而产生振动及噪声。应按规定要求调整联轴器。 因油中污物进入泵内导致齿轮等部件磨损拉伤而产生噪声。应更换油液，加强过滤，拆开泵清洗；对磨损严重的齿轮，须修理或更换。 泵内零件损坏或磨损严重将产生振动与噪声：如齿形误差或周节误差大，两齿轮接触不良，齿面粗糙度高，公法线长度超差，齿侧隙过小，两啮合齿轮的接触区不在分度圆位置等。此时，可更换齿轮或将齿轮对研。同时，轴承的滚针保持架破损、长短轴轴颈及滚针磨损等，均可导致轴承旋转不畅而产生机械噪声，此时需拆修齿轮泵，更换滚针轴承。 齿轮轴向装配间隙过小；齿轮端面与前后端盖之间的滑动接合面因齿轮在装配前毛刺未能仔细清除，从而运转时拉伤接合面，使内泄漏大，导致输出流量减少；污物进入泵内并楔入齿轮端面与前后端盖之间的间隙内拉伤配合面，导致高低压腔因出现径向拉伤的沟槽而连通，使输出流量减小。对上述情况应分别采用以下措施修复。拆解齿轮泵，适当地加大轴向间隙即研磨齿轮的端面；用平面磨床磨平前后盖端面和齿轮端面，并清除轮齿上的毛刺(不能倒角)；经平面磨削后的前后端盖其端面上卸荷槽的深度尺寸会有变化，应适当增加宽度。(end)