降低齿轮泵困油压力新方法的研究

　　0 引言

　　齿轮泵是一种常用容积式液压泵,具有结构简单、耐污染能力强、寿命长等优点,不足之处在于其输出流量压力脉动大、噪声大等。针对其缺陷,人们在其几何参数及结构设计方面进行了大量研究。双模数非对称渐开线齿轮泵(SP系列齿轮泵),在几何尺寸相同的情况下,增加了齿轮的齿数,使流量压力脉动减小[1];合理开设压力卸荷槽,可以降低齿轮泵困油压力,减小噪声[2]。近几年来,有许多新型的齿轮泵出现,如圆弧齿廓的齿轮泵[1]、多片式齿轮泵[3]等。文献[4]提出了用减小齿轮泵的内部阻抗的方法来减小流量压力的脉动,从而降低噪声。

　　随着制造工艺水平的不断提高,人们对齿轮泵性能提出了更高的要求,为了减小机械冲击产生的噪声,制造出了小侧隙或无侧隙齿轮泵。本文从产生困油现象的基本原理出发,提出一种降低齿轮泵困油压力的新方法,并对其工作原理及作用进行了分析。

　　1 齿轮泵的工作原理及困油现象

　　1.1 工作原理^[1,5,6]

　　构成齿轮泵工作容腔的结构要素有泵壳内表面、齿轮齿型表面和两侧盖板的内表面。工作容腔可划分为吸油区、压油区、困油区和过渡区,见图1。

　　齿轮泵的工作容腔是由三个几何实体通过运算而形成的[7,8],这三个实体是定子内表面与两侧盖板内表面围成的几何实体、主动齿轮几何实体和从动齿轮几何实体。只要三个几何实体空间位置正确,就能得到正确齿轮泵工作容腔的几何模型,测量出各工作容腔的容积值。

　　本文以齿轮泵CB100为例进行分析,其主要几何参数见表1。

　　采用文献[7]提供的方法,对吸油区容积和压油区容积进行测量,图2为吸油区容积和压油区容积随齿轮旋转的变化情况。从图中可以看出,吸油区容积和压油区容积随齿轮的转动周期性变化,即吸油区容积除突变点外始终处于递增状态;而压油区容积除突变点外始终处于递减状态。齿轮泵的工作原理是:轮齿脱开啮合的一侧,密封容积逐渐增大,形成部分真空,不断从油箱吸油;轮齿进入啮合的一侧,密封容积逐渐减少,不断地将油液排出[1]。

　　过渡区容积指齿轮齿型表面和泵壳内表面圆柱部分围成的容腔,它由多个完整的齿槽容积组成,所以,在齿轮转动时,过渡区容积保持为常值,此区起配油作用。

　　1.2 困油现象

　　在齿轮泵工作时产生闭死容积,闭死容积大小发生变化,而油液无法排出或吸入,这种现象称为困油现象。困油现象对齿轮泵工作性能和寿命的影响非常严重。以往所说的困油现象多指由两对轮齿共同啮合时两啮合点间的闭死容积产生的,实际上,在小侧隙或无侧隙的情况下,单齿啮合也会出现困油现象[9]。