2/2齒輪泵知識(shí)詳解一、齒輪泵的概述、齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵，它一般做成定量泵，按結(jié)構(gòu)不同，齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，而以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。相互嚙合的一對(duì)齒輪的齒頂圓柱和兩側(cè)端面，靠緊泵殼的內(nèi)壁，各齒槽與殼體內(nèi)壁之間圍成了一系列互不相通的密封工作空腔K。由嚙合輪齒隔開的D、G腔分別是與泵吸入口和排出口相通的吸入室和排出室。如圖所示（外嚙合）。當(dāng)齒輪按圖所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于嚙合輪齒逐漸退出嚙合狀態(tài)，使吸入室D的容積逐漸增大，壓力降低。在吸液池液面壓力和D腔內(nèi)低壓之間的壓差作用下，液體自吸入池經(jīng)吸液管和泵吸入口進(jìn)入吸入室D。隨后又進(jìn)入封閉的工作空間K，并由齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)被帶至排出室G。因兩齒輪輪齒從上側(cè)開始逐漸進(jìn)入嚙合狀態(tài)，一個(gè)齒輪的輪齒逐漸占據(jù)另一個(gè)齒輪的齒槽空間，使位于上側(cè)的排出室容積逐漸減小，室內(nèi)液體壓力升高，于是從泵排出口排出泵外。齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，上述吸、排液過程就連續(xù)不斷進(jìn)行了。齒輪泵的最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn)，這個(gè)殼體的內(nèi)部類似“8”字形，兩個(gè)齒輪裝在里面，齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。來自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間，并充滿這一空間，隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng)，最后在兩齒嚙合時(shí)排出。二、齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理如圖所示，它是分離三片式結(jié)構(gòu)，三片是指泵蓋4，8和泵體7，泵體7內(nèi)裝有一對(duì)齒數(shù)相同、寬度和泵體接近而又互相嚙合的齒輪6，這對(duì)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(dòng)軸12和從動(dòng)軸15上，主動(dòng)軸由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。齒輪泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵右側(cè)（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(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。這時(shí)輪齒進(jìn)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(shí)齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當(dāng)齒輪泵的主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，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。泵的前后蓋和泵體由兩個(gè)定位銷17定位，用6只螺釘固緊如圖3-3。為了保證齒輪能靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又要保證泄露最小，在齒輪端面和泵蓋之間應(yīng)有適當(dāng)間隙（軸向間隙），對(duì)小流量泵軸向間隙為0.025~0.04mm，大流量泵為0.04~0.06mm。齒頂和泵體內(nèi)表面間的間隙（徑向間隙），由于密封帶長，同時(shí)齒頂線速度形成的剪切流動(dòng)又和油液泄露方向相反，故對(duì)泄露的影響較小，這里要考慮的問題是：當(dāng)齒輪受到不平衡的徑向力后，應(yīng)避免齒頂和泵體內(nèi)壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。三、齒輪泵的分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.按齒輪嚙合的形式可分為：外嚙合式和內(nèi)嚙合式。

2.按齒形曲線可分為：漸開線齒形式和擺線式。

3.按齒面形式可分為：直齒齒輪式、斜齒齒輪式、人字齒齒輪式、圓弧齒面的齒輪式。

4.按嚙合齒輪的個(gè)數(shù)分：二齒輪式和多齒輪式。

5.按齒輪級(jí)數(shù)可分為：單級(jí)齒輪泵和多級(jí)齒輪泵。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，體積小，重量輕，且有自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感等特性，因而應(yīng)用較為廣泛。我國齒輪泵行業(yè)有兩大競爭優(yōu)勢：一方面是擁有低成本的競爭優(yōu)勢；另一方面是國內(nèi)的建筑、石油、石化、環(huán)保市場的高速增長及重大調(diào)水工程也為我國齒輪泵業(yè)的發(fā)展提供了重要支撐。我國持續(xù)增長的市場空間是國內(nèi)齒輪泵行業(yè)保持優(yōu)勢的先決條件。但是，徑向力不平衡、流動(dòng)脈動(dòng)大、噪聲大、軸承壽命短、零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)，不可調(diào)節(jié)排量等缺點(diǎn)，讓齒輪泵的使用范圍受限。不能做變量泵用。具有以下特點(diǎn)

1、自吸性能好。

2、吸排方向完全取決于泵軸的回轉(zhuǎn)方向。

3、泵的流量不大、連續(xù)，但有脈動(dòng)，噪音較大；脈動(dòng)率在11%~27%，其不均勻度與齒輪齒數(shù)、形狀有關(guān)，斜齒輪比直齒輪不均勻度小，而人字齒輪又比斜齒輪不均勻度小，齒數(shù)越少脈動(dòng)率越大。

4、理論流量由工作部件的尺寸和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，與排出壓力無關(guān)；排出壓力與負(fù)載的壓力有關(guān)。

5、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，易損件少（不需設(shè)吸排閥），耐沖擊，工作可靠，可與電機(jī)直接連接（不需設(shè)減速裝置）。

6、磨擦面多，不宜排送含固體顆粒的液體，宜排送油類。四、齒輪泵的適用場合及類別齒輪泵適用于輸送介質(zhì)溫度≤170℃，粘度不大于100mm2/s的重油、燃油、機(jī)械油、等有潤滑性的以及性能類似的其他油類介質(zhì)，此類泵型一般用于石油、化工、機(jī)械工程等場合。齒輪泵分外嚙合及內(nèi)嚙合兩種。前者構(gòu)造簡單，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛;后者制造復(fù)雜，采用較少，但由于其體積小、重量輕、流量均勻、效率高，壽命較長，因而適于某些體積要求緊湊、重量要求很輕的機(jī)器上(如飛機(jī))。為了提高泵的流量均勻性和運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，可采用螺旋齒輪或人字齒輪，在結(jié)構(gòu)上可以做成單級(jí)泵、雙級(jí)泵或雙聯(lián)泵。與葉片泵、柱塞泵相比，齒輪泵效率較低，吸油高度一般不大于500mm。由于效率較低、壓力不太高、流量不大，因而多用于速度中等，作用力不大的簡單液壓系統(tǒng)中，有時(shí)也用來作輔助液壓泵。一般工程機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及機(jī)床等行業(yè)均可應(yīng)用。五、齒輪泵的選型原則和選型基本條件根據(jù)齒輪泵選型原則和選型基本條件，具體操作如下：

1、根據(jù)裝置的布置、地形條件、水位條件、運(yùn)轉(zhuǎn)條件，確定選擇臥式、立式和其它型式（管道式、潛水式、液下式、無堵塞式、自吸式、齒輪式等）的齒輪泵。

2、根據(jù)液體介質(zhì)性質(zhì)，確定清水齒輪泵，熱水齒輪泵還是油齒輪泵、化工齒輪泵或耐腐蝕齒輪泵或雜質(zhì)齒輪泵，或者采用無堵塞齒輪泵。

安裝在爆炸區(qū)域的齒輪泵，應(yīng)根據(jù)爆炸區(qū)域等級(jí)，采用相應(yīng)的防爆電動(dòng)機(jī)。

3、根據(jù)流量大小，確定選單吸齒輪泵還是雙吸齒輪泵；根據(jù)揚(yáng)程高低，選單級(jí)齒輪泵還是多級(jí)齒輪泵，高轉(zhuǎn)速齒輪泵還是低轉(zhuǎn)速齒輪泵（空調(diào)齒輪泵）、多級(jí)齒輪泵效率比單級(jí)齒輪泵低，如選單級(jí)齒輪泵和多級(jí)齒輪泵同樣都能用時(shí)，首先選用單級(jí)齒輪泵。

4、確定齒輪泵的具體型號(hào)，確定選用什么系列的齒輪泵后，就可按最大流量，（在沒有最大流量時(shí)，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量），取放大5%—10%余量后的揚(yáng)程這兩個(gè)性能的主要參數(shù)，在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號(hào)。操作如下：利用齒輪泵特性曲線，在橫坐標(biāo)上找到所需流量值，在縱坐標(biāo)上找到所需揚(yáng)程值，從兩值分別向上和向右引垂線或水平線，兩線交點(diǎn)正好落在特性曲線上，則該齒輪泵就是要選的齒輪泵，但是這種理想情況一般很少，通常會(huì)碰上下列兩種情況：第一種：交點(diǎn)在特性曲線上方，這說明流量滿足要求，但揚(yáng)程不夠，此時(shí)，若揚(yáng)程相差不多，或相差5%左右，仍可選用，若揚(yáng)程相差很多，則選揚(yáng)程較大的齒輪泵?；蛟O(shè)法減小管路阻力損失。第二種：交點(diǎn)在特性曲線下方，在齒輪泵特性曲線扇狀梯形范圍內(nèi)，就初步定下此型號(hào)，然后根據(jù)揚(yáng)程相差多少，來決定是否切割葉輪直徑，若揚(yáng)程相差很小，就不切割，若揚(yáng)程相差很大，就按所需Q、H，根據(jù)其切割公式，切割葉輪直徑，若交點(diǎn)不落在扇狀梯形范圍內(nèi)，應(yīng)選揚(yáng)程較小的齒輪泵。選齒輪泵時(shí)，有時(shí)須考慮生產(chǎn)工藝要求，選用不同形狀Q-H特性曲線。5、齒輪泵型號(hào)確定后，對(duì)水齒輪泵或輸送介質(zhì)的物理化學(xué)介質(zhì)近似水的齒輪泵，需再到有關(guān)產(chǎn)品目錄或樣本上，根據(jù)該型號(hào)性能表或性能曲線進(jìn)行校改，看正常工作點(diǎn)是否落在該齒輪泵優(yōu)先工作區(qū)。6、對(duì)于輸送粘度大于20mm2/s的液體齒輪泵（或密度大于1000kg/m3），一定要把以水實(shí)驗(yàn)齒輪泵特性曲線換算成該粘度（或者該密度下）的性能曲線，特別要對(duì)吸入性能和輸入功率進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算或較核。7、確定齒輪泵的臺(tái)數(shù)和備用率：對(duì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪泵，一般只用一臺(tái)，因?yàn)橐慌_(tái)大齒輪泵與并聯(lián)工作的兩臺(tái)小齒輪泵相當(dāng)，（指揚(yáng)程、流量相同），大齒輪泵效率高于小齒輪泵，故從節(jié)能角度講寧可選一臺(tái)大齒輪泵，而不用兩臺(tái)小齒輪泵，但遇有下列情況時(shí)，可考慮兩臺(tái)齒輪泵并聯(lián)合作，流量很大，一臺(tái)齒輪泵達(dá)不到此流量。對(duì)于需要有50%的備用率大型齒輪泵，可改兩臺(tái)較小的齒輪泵工作，兩臺(tái)備用（共三臺(tái)）。對(duì)某些大型齒輪泵，可選用70%流量要求的齒輪泵并聯(lián)操作，不用備用齒輪泵，在一臺(tái)齒輪泵檢修時(shí)，另一臺(tái)齒輪泵仍然承擔(dān)生產(chǎn)上70%的輸送。對(duì)需24小時(shí)連續(xù)不停運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪泵，應(yīng)備用三臺(tái)齒輪泵，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，一臺(tái)維修。8、一般情況下，客戶可提交其“選齒輪泵的基本條件”，由泵制造企業(yè)給予選型或者推薦更好的齒輪泵產(chǎn)品。如果設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)裝置設(shè)備時(shí)，對(duì)齒輪泵的型號(hào)已經(jīng)確定，按設(shè)計(jì)院要求配置。齒輪泵選型時(shí)要綜合考慮工作壓力、流量、轉(zhuǎn)速、定量或變量、變量方式、容積效率、總效率、壽命及原動(dòng)機(jī)的種類、噪聲、壓力脈動(dòng)率、自吸能力等,還要考慮與液壓油的相容性、尺寸、重量、經(jīng)濟(jì)性、維修性等：這些因素,有些已寫在產(chǎn)品樣本或技術(shù)資料里,要仔細(xì)研究,不明確的地方最好咨詢正規(guī)齒輪泵生產(chǎn)廠家相關(guān)齒輪泵選型手冊內(nèi)容。六、齒輪泵的困油現(xiàn)象和徑向力齒輪泵的嚙合過程中，同時(shí)嚙合的齒輪對(duì)數(shù)應(yīng)該多于一對(duì)，即重疊系數(shù)ε應(yīng)大于1(ε=1.4)才能正常工作。留在齒間的油液就被困在兩對(duì)同時(shí)嚙合的輪齒所形成的一個(gè)封閉空間內(nèi)，這個(gè)空間的容積又將隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。若整個(gè)嚙合過程中有某段時(shí)間嚙合的齒輪對(duì)數(shù)少于1對(duì)，即ε＜1時(shí)，油泵的輸油率就很不均勻，出現(xiàn)時(shí)而壓送油，時(shí)而不壓送油，瞬時(shí)流量的差值可達(dá)30％，齒輪泵不能正常工作。ε=1的情況也不能保證齒輪泵正常工作。困油現(xiàn)象危害：軸承負(fù)荷增大、功率損失增加、油液發(fā)熱、引起噪音和振動(dòng)、影響油泵的工作性能、平穩(wěn)性和壽命。說明：封閉空間的容積是動(dòng)態(tài)變化的，由大變小再由小變大。變小時(shí)：油液不可壓縮，油液被擠壓，壓力升高，就從零件接合面的縫隙中強(qiáng)行擠出（這個(gè)壓力比油泵的工作壓力高很多，甚至可達(dá)幾百個(gè)大氣壓），使齒輪和軸承受到很大的徑向壓力和附加載荷。變大時(shí)，產(chǎn)生局部真空，空氣析出，發(fā)生汽化，引起汽蝕。解決方法（消除、減輕的基點(diǎn)是泄壓）：

①修正齒形使封閉空間的容積變化減到最小，該法應(yīng)用較少。

②泄壓孔法在從動(dòng)齒輪的齒頂?shù)烬X根鉆徑向通孔，在從動(dòng)齒輪軸上銑出兩條溝槽（加工復(fù)雜）。

③泄壓槽（卸荷槽）法在泵兩側(cè)蓋的內(nèi)側(cè)，沿輪齒節(jié)圓的公切線方向，開出四個(gè)長方形的凹槽（在每個(gè)側(cè)蓋的進(jìn)排油方向各開一個(gè)）。凹槽的距離，必須大于一個(gè)輪齒齒間的厚度，以免使吸排腔直接溝通。

泄壓槽法分為對(duì)稱泄壓槽法：泵能正反轉(zhuǎn)，能大大減輕困油現(xiàn)象，但不完善；非對(duì)稱泄壓槽法：即向吸入側(cè)方向移過一個(gè)適當(dāng)距離，該法能多回收一部分高壓液體，噪音顯著下降，但泵不允許反轉(zhuǎn)。消減困油現(xiàn)象應(yīng)用最多最廣是泄壓槽法

徑向力產(chǎn)生原因①作用在齒輪外圓上的壓力分布是不相同的，從壓油腔到吸油腔油液的壓力分布是逐步分級(jí)降低，有壓差存在而產(chǎn)生的徑向力；②齒頂與泵體內(nèi)表面有徑向間隙；油液的不均勻力的合力作用在泵軸上，使軸承受到單向壓力而產(chǎn)生的徑向力。油泵工作壓力越高，徑向力越大。主動(dòng)齒輪上所受的徑向力的合力F1：較小。從動(dòng)齒輪上所受的徑向力的合力F2：較大，F(xiàn)2＞F1。因?yàn)辇X輪的嚙合點(diǎn)是不斷變化的，故其力的大小、方向均顯周期性變化。徑向力的危害振動(dòng)、噪音，導(dǎo)致軸承早期損壞，影響使用壽命。

減少徑向力的措施：

1、減小壓油口尺寸。使壓油腔作用在齒輪上的面積減小到1~2個(gè)齒輪的范圍。

2、開液壓平衡槽。在吸油口到壓油口過渡區(qū)內(nèi)的端蓋或軸承上開兩個(gè)液壓平衡槽，使壓油口、吸油口分別與離吸油口、壓油口較近的平衡槽相通，這樣徑向力會(huì)得到一定的平衡。

3、擴(kuò)大高壓區(qū)。將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔一側(cè)，只保持最后一兩個(gè)齒頂與殼體之間的間隙較小，將其他部分齒頂?shù)拈g隙放大。使得在很大的頂隙區(qū)域內(nèi)的壓力都等于出口壓力，最終達(dá)到對(duì)稱區(qū)域的徑向力得到平衡，減小了作用在軸承上的徑向力的目的。七、齒輪泵的流量和容積效率的影響因素分析

齒輪泵流量公式：

Qt=KπD2mBn×10-6=2πKDmBn×10-6L/minD—分度圓直徑，mm;D=mz,mm,z—齒數(shù)m—模數(shù)m=D/z，mm;b—齒寬，mm;n—轉(zhuǎn)速，r/min;K—修正系數(shù)，一般為1.05～1.15。

中低壓齒輪泵的流量：[取K≈1.062πK=6.66]；

Qt=6.66Zm2Bn×10-6L/min；

高壓齒輪泵的流量：[取2πK=7]；

Qt=7Zm2Bn×10-6L/min；

測算Qt：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪m=De/（Z+2）De-齒頂圓直徑對(duì)于變位齒輪m=De/（Z+3）；

容積效率的影響因素

1.密封間隙存在徑向間隙（齒頂間隙）、軸向間隙（端面間隙）和齒側(cè)間隙，齒輪泵的軸向間隙（端面間隙）漏泄量最大，占總漏泄量的70～80％。

2.吸入壓力：吸入壓力降低，氣體析出，ηv下降；

3.排出壓力：排出壓力升高，漏泄增加，ηv下降；

4.溫度和粘度：油溫升高，粘度下降，氣體析出，漏泄增加，ηv下降；

5.轉(zhuǎn)速漏泄量與轉(zhuǎn)速關(guān)系不大，但也不能太高或太低。轉(zhuǎn)速太高，油液的離心力大，油液難于充滿齒腔，齒根會(huì)出現(xiàn)真空而汽化，影響吸入，產(chǎn)生振動(dòng)、噪音，ηv下降（最高轉(zhuǎn)速限制在3000r/min以下）；轉(zhuǎn)速太低ηv下降（轉(zhuǎn)速應(yīng)在200~300r/min以上）；八、齒輪泵的自吸能力和使用要點(diǎn)泵的自吸能力是指泵在額定轉(zhuǎn)速下，從低于泵下端的開式油箱中自行吸油的能力。吸油能力的大小，常以吸油高度(或者用真空度)表示。泵的自吸能力的實(shí)質(zhì)，是因泵的吸油腔形成局部真空，油箱中的液壓油在大氣壓力的作用下流入吸油腔。所以液壓泵吸油腔內(nèi)真空度越大，則吸油高度越高。但真空度的數(shù)值受氣蝕條件的限制。不論吸油高度、吸油口的流速口或吸油管的水力損失。中哪一項(xiàng)增加，都將影響液壓泵的壓力下降。當(dāng)下降到低于當(dāng)時(shí)溫度下油液的空氣分離壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空穴和氣蝕現(xiàn)象，從而使振動(dòng)和噪聲顯著增加，流量和效率顯著降低，甚至可能使液壓泵的零件破壞。因此，液壓泵的吸油高度不能過高，一般泵所允許的吸油高度不超過500mm。當(dāng)安裝高度確定以后，隨著液壓泵轉(zhuǎn)速的提高和流量的增大，將同時(shí)增大，同樣有產(chǎn)生氣蝕的危險(xiǎn)。因此在選擇液壓泵時(shí)，必須使其轉(zhuǎn)速在規(guī)定的許可范圍之內(nèi)，同時(shí)應(yīng)把吸油管選得大一些，以限制吸油口流速硯。并且盡量不要在吸油管道上安裝不必要的附件，以減少吸油管道的水力損失。此外，油的粘度對(duì)吸油阻力也有一定的影響。粘度太大時(shí)，將影響泵的自吸能力。對(duì)自吸能力較差的液壓泵；一般應(yīng)采取如下措施：

(1)將液壓泵安裝在油箱液面以下工作；

(2)采用封閉式油箱，以增加油箱液面的壓力(一般預(yù)壓力為0．5～2．5bar)；

(3)采用補(bǔ)油泵供油，一般補(bǔ)油壓力為3～5bar。不同類型的油泵其自吸能力是不同的，所以自吸能力也是衡量液壓泵的性能指標(biāo)之一。使用要點(diǎn)：

1、注意泵的轉(zhuǎn)向和連接一般齒輪泵有既定的轉(zhuǎn)向，檢修時(shí)應(yīng)注意馬達(dá)接線不要接錯(cuò)，反轉(zhuǎn)會(huì)使吸排方向相反。泵和電機(jī)應(yīng)保持良好對(duì)中，聯(lián)軸節(jié)不同心度應(yīng)在0.1mm以內(nèi)。由于泵軸工作時(shí)有彎曲變形，最好能使用撓性連接。

2、齒輪泵雖有自吸能力，但決不允許干吸起動(dòng)前摩擦部件的表面一定要存有油液，否則短時(shí)間的高速回轉(zhuǎn)也會(huì)造成嚴(yán)重摩擦。

3、機(jī)械軸封屬于較精密的部件，拆裝時(shí)要防止損傷密封元件。

4、不宜在超出額定壓力的情況下工作否則會(huì)使原動(dòng)機(jī)過載，加大軸承負(fù)荷，并使工作部件變