項(xiàng)目三：液壓動(dòng)力元件任務(wù)二：齒輪泵的使用授課教師：了解外嚙合齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)要點(diǎn)，掌握齒輪泵排量和流量的計(jì)算方法。任務(wù)概述知識(shí)與技能齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單工藝性好體積和質(zhì)量小價(jià)格低但流量脈動(dòng)和困油現(xiàn)象較嚴(yán)重，噪聲大，排量不可變。自吸性能好對油的污染不敏感工作可靠且由于齒輪泵是軸對稱的旋轉(zhuǎn)體，故允許有較高的轉(zhuǎn)速。3000r/min齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速一般可達(dá)某些齒輪泵(如飛機(jī)用齒輪泵)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)

但其低速性能較差，一般不適于低速運(yùn)行。8000r/min當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速低于時(shí)，容積效率將降到不能允許的地步。200~300r/min齒輪泵是利用一對齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)，造成吸、排油腔的容積變化進(jìn)行工作的。圖3.5齒輪泵（a）外嚙合（b）內(nèi)嚙合嚙合的齒輪為其核心零件，按其嚙合形式可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。如圖3.5(a)和圖3.5(b)所示。外嚙合齒輪泵一般采用一對齒數(shù)相同的漸開線直齒圓柱齒輪嚙合，內(nèi)嚙合齒輪泵除可采用漸開線齒輪外，也可采用擺線齒輪。外嚙合齒輪泵01內(nèi)嚙合齒輪泵02目錄CONTENT01外嚙合齒輪泵一、外嚙合齒輪泵圖3.6齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理1外嚙合齒輪泵主要由一對齒數(shù)相等、模數(shù)相同的外嚙合漸開線齒輪、泵體、前后端蓋和長短軸等組成。其工作原理如圖3.6所示，兩齒輪與泵的兩端蓋和泵體間形成一密封容積腔，并由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔分為互不相通的兩部分，即吸油腔和壓油腔。一、外嚙合齒輪泵圖3.6齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理1當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)的輪齒逐漸脫開嚙合，使密封容積腔的容積逐漸增大，形成局部真空(即形成吸油腔)，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)油管進(jìn)入吸油腔。然后隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，齒槽間的油液被帶到右側(cè)(進(jìn)入壓油腔)，這時(shí)輪齒逐漸進(jìn)入嚙合使右側(cè)容積逐漸減小，腔內(nèi)壓力增大，迫使齒槽間的壓力油進(jìn)入液壓系統(tǒng)。如圖3.7所示，齒輪泵的排量V可看作是兩個(gè)齒輪的齒槽容積之和。V=6.66zm2b（3-8）外嚙合齒輪泵的排量和流量2圖3.7齒輪泵的排量計(jì)算圖假設(shè)齒槽的容積等于輪齒的體積，則齒輪泵的排量就相當(dāng)于一個(gè)齒輪所有輪齒體積之和加上所有齒槽容積之和。若泵的齒輪齒數(shù)為z，模數(shù)為m，節(jié)圓直徑為d=mz，有效齒高h(yuǎn)=2m，齒寬為b，排量計(jì)算式為V=bhπd，把上述參數(shù)代入式中，且由于齒槽的實(shí)際容積比齒的體積大，取π為3.33對上式進(jìn)行修正，則得排量計(jì)算公式為：外嚙合齒輪泵的排量和流量2圖3.7齒輪泵的排量計(jì)算圖齒輪泵的實(shí)際輸出流量????為：

齒輪嚙合時(shí)，壓油腔容積變化率是不均勻的，因此流量呈脈動(dòng)狀態(tài)，流量脈動(dòng)率最高達(dá)到

20%，所以高精度機(jī)械不宜用齒輪泵。齒輪的齒數(shù)越多，脈動(dòng)越小,且內(nèi)嚙合齒輪泵優(yōu)于外嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3如圖3.8所示為CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖。圖3.8CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)1—后端蓋；2—螺栓；3—主動(dòng)輪；4—泵體；5—前端蓋；6—密封圈；7—傳動(dòng)軸；8—銷釘；9一從動(dòng)輪；10—滾針軸承；11—軸承蓋；a,b,c—孔道口；d—卸荷槽；e—困油卸荷槽圖3.8CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)1—后端蓋；2—螺栓；3—主動(dòng)輪；4—泵體；5—前端蓋；6—密封圈；7—傳動(dòng)軸；8—銷釘；9一從動(dòng)輪；10—滾針軸承；11—軸承蓋；a,b,c—孔道口；d—卸荷槽；e—困油卸荷槽裝在泵體4中的一對齒輪由傳動(dòng)軸7驅(qū)動(dòng)，泵體4的兩端面各銑有卸荷槽d，經(jīng)泵體4端面泄露的油液由卸荷槽d流回吸油腔，從而降低泵體與端蓋接合面上的油壓對端蓋造成的推力，減小螺釘所受載荷。泵前后端蓋上開有困油卸荷槽e，以消除工作時(shí)的困油現(xiàn)象?？椎揽赼、b、c可以將軸承腔的泄露油排入吸油腔。故傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)密封圈處于低壓，泵不需要設(shè)置單獨(dú)的外協(xié)漏油管。這種結(jié)構(gòu)的泵，其吸油腔不能承受高壓，故泵的吸、排油腔不能互換，泵不能反向工作。圖3.8CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)1—后端蓋；2—螺栓；3—主動(dòng)輪；4—泵體；5—前端蓋；6—密封圈；7—傳動(dòng)軸；8—銷釘；9一從動(dòng)輪；10—滾針軸承；11—軸承蓋；a,b,c—孔道口；d—卸荷槽；e—困油卸荷槽外嚙合齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏的原因齒輪端面與端蓋之間的間隙。二是齒頂與泵體內(nèi)壁之間的間隙；一是當(dāng)壓力增大時(shí)，齒頂與泵體內(nèi)壁之間的間隙不會(huì)改變，側(cè)板的撓度會(huì)增大，成為外嚙合齒輪泵泄漏最主要的原因。故齒輪泵不適合做高壓泵。為解決外嚙合齒輪泵的內(nèi)泄漏問題，提高其工作壓力，現(xiàn)已開發(fā)出固定側(cè)板式齒輪泵，其最高壓力可達(dá)7?10MPa。可動(dòng)側(cè)板式齒輪泵在高壓時(shí)側(cè)板被往里推，其最高壓力可達(dá)14?17MPa。徑向不平衡力（1）齒輪泵工作時(shí)，在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖3.9所示，泵的右側(cè)為吸油腔，左側(cè)為壓油腔。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上，沿著齒頂?shù)闹芟蛱幱鸵海哂写笮〔坏鹊膲毫?，就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。圖3.9齒輪泵的徑向不平衡力圖3.10齒輪泵體上的壓力平衡槽減小徑向力不平衡的措施：縮小壓油口的直徑、在泵體上開4個(gè)壓力平衡槽(如圖3.10所示)、增大徑向間隙、合理選擇壓力(壓力不能過高)。液壓力越高，這個(gè)不平衡力就越大，其結(jié)果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩損等。困油現(xiàn)象（2）圖3.11齒輪泵的困油現(xiàn)象（a）封閉容積最大（b）封閉容積最?。╟）封閉容積最大齒輪泵要連續(xù)地供油，就要求齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε大于1，也就是當(dāng)一對齒輪尚未脫開嚙合時(shí)，另一對齒輪已進(jìn)入嚙合，這樣就出現(xiàn)同時(shí)有兩對齒輪嚙合的瞬間，在兩對齒輪的齒向嚙合線之間形成了一個(gè)封閉容積，一部分油液也就被困在這一封閉容積中，見圖3.11(a)；齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，這一封閉容積便逐漸減小，到兩嚙合點(diǎn)處于節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的對稱位置時(shí)，見圖3.11(b)，封閉容積為最小；齒輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉容積又逐漸增大，直到圖3.11(c)所示位置時(shí)，容積又變?yōu)樽畲?。困油現(xiàn)象（2）圖3.11齒輪泵的困油現(xiàn)象（a）封閉容積最大（b）封閉容積最小（c）封閉容積最大在封閉容積減小時(shí)，被困油液受到擠壓，壓力急劇上升，軸承上突然受到很大的沖擊載荷，泵劇烈振動(dòng)，這時(shí)高壓油從一切可能泄漏的縫隙中擠出，使功率損失，油液發(fā)熱，且形成徑向不平衡力；當(dāng)封閉容積增大時(shí)，由于沒有油液補(bǔ)充，此時(shí)形成局部真空，使原來溶解于油液中的空氣分離出來，形成了氣泡，引起噪聲、氣蝕等一系列惡果，以上情況就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。圖3.12齒輪泵的困油卸荷槽（a）外觀圖（b）結(jié)構(gòu)原理圖卸荷槽的位置應(yīng)該使困油腔由大變小時(shí)，通過卸荷槽與壓油腔相通；當(dāng)困油腔由小變大時(shí)，通過另一卸荷槽與吸油腔相通。消除困油的措施是在齒輪兩端蓋上銑出兩個(gè)困油卸荷槽。兩卸荷槽的距離(a=2.78m，m為模數(shù))必須保證任何時(shí)候都不能使吸、壓油腔相串通，其幾何關(guān)系如圖3.12所示。按上述對稱開的卸荷槽，當(dāng)困油封閉腔由大變至最小時(shí)，由于油液不易從即將關(guān)閉的縫隙中擠出，故封閉油壓仍將高于壓油腔壓力；齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)封閉腔和吸油腔相通的瞬間，高壓油又突然和吸油腔的低壓油相接觸，會(huì)引起沖擊和噪聲。于是齒輪泵將卸荷槽的位置整個(gè)向吸油腔側(cè)平移了一個(gè)距離。這時(shí)封閉腔只有在由小變至最大時(shí)才和壓油腔斷開，油壓沒有突變，封閉腔和吸油腔接通時(shí)，封閉腔不會(huì)出現(xiàn)真空,也沒有壓力沖擊，這樣改進(jìn)后，使齒輪泵得振動(dòng)和噪聲得到了改善。齒輪泵工作時(shí)有三個(gè)主要泄漏途徑：油液的泄漏（3）01、齒輪兩側(cè)面與泵蓋間的軸向間隙(泄漏)；02、齒輪外圓和泵體內(nèi)表面間的徑向間隙(泄漏)；03、兩個(gè)齒輪的齒面嚙合間隙(泄漏)。對泄漏量影響最大的是軸向間隙，這是因?yàn)檩S向間隙的泄漏面積大，密封路徑短，其泄漏量可占總泄漏量的75%?80%。軸向間隙越大，泄漏量越大，會(huì)使泵的容積效率過低；間隙過小，齒輪端面與泵蓋間的機(jī)械摩擦損失增大，會(huì)使泵的機(jī)械效率降低。泄漏是影響齒輪泵高壓化的主要障礙。圖3-13端面間隙補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)原理圖（a）浮動(dòng)軸套（b）浮動(dòng)側(cè)板（c）撓性側(cè)板1—浮動(dòng)軸套；2、5、8—泵體；3、6、9—齒輪；4—浮動(dòng)側(cè)板；7—撓性側(cè)板解決泄漏問題的對策是選用適當(dāng)?shù)拈g隙進(jìn)行控制,通常軸向間隙控制在0.03-0.04mm，徑向間隙控制在0.13?0.16mm。高壓齒輪泵往往通過在泵的前、后端蓋間增設(shè)浮動(dòng)軸套或浮動(dòng)側(cè)板，以實(shí)現(xiàn)軸向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償。具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)方式有圖3-13所示的幾種。圖3-13端面間隙補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)原理圖（a）浮動(dòng)軸套（b）浮動(dòng)側(cè)板（c）撓性側(cè)板1—浮動(dòng)軸套；2、5、8—泵體；3、6、9—齒輪；4—浮動(dòng)側(cè)板；7—撓性側(cè)板圖3-13(a)所示浮動(dòng)軸套式的間隙補(bǔ)償裝置。它利用泵的出口壓力油，引入齒輪軸上的浮動(dòng)軸套1的外側(cè)A腔，在液壓力作用下，使軸套緊貼齒輪3的側(cè)面，因而可以消除間隙并補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵啟動(dòng)時(shí)，靠彈簧來產(chǎn)生預(yù)緊力，保證了軸向間隙的密封。圖3-13端面間隙補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)原理圖（a）浮動(dòng)軸套（b）浮動(dòng)側(cè)板（c）撓性側(cè)板1—浮動(dòng)軸套；2、5、8—泵體；3、6、9—齒輪；4—浮動(dòng)側(cè)板；7—撓性側(cè)板圖3-13(b)所示浮動(dòng)側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置的工作原理與浮動(dòng)軸套式基本相似，它也是利用泵的出口壓力油引到浮動(dòng)側(cè)板4的背面，使之緊貼于齒輪3的端面來補(bǔ)償間隙。啟動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。圖3-13(c)所示撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置，它是利用泵的出口壓力油引到撓性側(cè)板5的背面，靠撓性側(cè)板5自身的變形來補(bǔ)償齒輪3端面間隙。撓性側(cè)板5的厚度較薄，內(nèi)側(cè)面要耐磨(如燒結(jié)有0.5?0.7mm的磷青銅)，這種結(jié)構(gòu)采取一定措施后，易使撓性側(cè)板5外側(cè)面的壓力分布大體上和齒輪側(cè)面的壓力分布相適應(yīng)。采取上述措施后，齒輪泵的工作壓力可以得到較大程度的提高。圖3-13端面間隙補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)原理圖（a）浮動(dòng)軸套（b）浮動(dòng)側(cè)板（c）撓性側(cè)板1—浮動(dòng)軸套；2、5、8—泵體；3、6、9—齒輪；4—浮動(dòng)側(cè)板；7—撓性側(cè)板02內(nèi)嚙合齒輪泵圖3.14內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理1—吸油腔；2—壓油腔；3—月牙板（b）擺線齒輪泵12（a）漸開線齒輪泵123二、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，圖3.14所示是內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理圖。內(nèi)嚙合齒輪泵由配油盤(前、后蓋)、外轉(zhuǎn)子(從動(dòng)輪)和偏心安置在泵體內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(主動(dòng)輪）等組成。在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵泵腔內(nèi)，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子之間需裝設(shè)一塊月牙形隔板，以便把吸、壓油腔隔開。而擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵又稱為擺線轉(zhuǎn)子泵，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理同外嚙合齒輪泵一樣，也是利用齒間密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)油、壓油的。小齒輪為主動(dòng)輪，若按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪齒退出嚙合時(shí)，密封容積逐漸增大而吸油；進(jìn)入嚙合，密封容積逐漸減小而壓油。圖3.14內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理1—吸油腔；2—壓油腔；3—月牙板（b）擺線齒輪泵12（a）漸開線齒輪泵123內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)01無困油現(xiàn)象02脈動(dòng)小03噪聲小04運(yùn)行平穩(wěn)05以上兩種齒形泵均可做油馬達(dá)使用內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)01齒形復(fù)雜02加工困難03價(jià)格昂貴技能訓(xùn)練訓(xùn)練3進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，通過拆裝齒輪泵實(shí)體了解它的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用。訓(xùn)練4已知一齒輪泵的齒輪模數(shù)為3mm，齒數(shù)為