齒輪泵的困油現象解決方法
齒輪泵屬于容積式泵,它是利用回轉部件在泵殼中的回轉,造成工作空間的容積變化,從而達到吸排液體的目的。這款泵有結構簡單緊湊、體積小、成本低、壽命長、抗污染能力強等優點。
但是齒輪泵又因為工作時噪聲大、流量不均勻而在使用中帶來不便。所以,如何減小噪聲和改善流量均勻性是齒輪泵設計中面臨的重要的問題。、
通過研究得知,噪聲的產生和流量的均勻性差與齒輪泵的困油現象有著較大關系。因此,如何防止齒輪泵的困油現象的產生有著重要的實際意義。下面文章通過分析困油現象產生的原因,從而得出解決問題的較好方法。
齒輪泵的齒形一般都采用漸開線,為了保證齒輪轉動的連續和平穩,同時避免吸、排腔相互旁通,其重迭系數E需大于1,即在前一對嚙合的輪齒尚未*脫離嚙合時,后一對輪齒已進入嚙合,因而就會出現二對以上的輪齒同時嚙合的情況,這樣就在兩嚙合線與泵端蓋間形成一個封閉空間(稱為困油容積),使一部分油液困在其中 。隨著齒輪的轉動,困油容積逐漸減小,直至兩對輪齒的嚙合點轉至對稱于節點位置時,困油容積達到最小,。在這一過程中,殘留在困油容積中的油液被擠壓,壓力急劇上升(可達排出壓力的10倍以上),使齒輪、軸和軸承受到很大的徑向力,此時油液將從零件密封面的縫隙中被強行擠出,造成油液發熱而加快變質。此過程稱為困油壓縮過程。
其后,隨著齒輪繼續轉動,困油容積又逐漸增大,直至前一對輪齒脫開嚙合為止。在這一過程中,因困油容積中不能及時充入油液而使其內壓力急劇下降,溶于油中的氣體析出而產生氣泡,這些氣泡被帶到吸入腔,不但妨礙油液充人齒間,而且隨壓力升高又會消失。結果導致容積效率的降低,產生振動和噪聲。這一過程稱為因油膨脹過程。
可見,困油現象就是困油容積的變化造成其內壓力急劇升降的現象。泵發生因油時,不僅使輪齒和軸承負荷增加而降低泵的使用壽命,油溫升高而加快油的變質,而且會導致泵的排量減小,產生振動和噪聲,使泵的工作極不平穩。
困油現象的解決措施根據困油現象產生的原因,只要能在不使吸、排腔旁通的前提下,設法在困油容積變小時使之與排出腔溝通,增大時與吸入腔溝通,上述因困油而產生的弊端即可消除。具體的方法有多種,現介紹如下:
1·卸壓槽法
這種方法是我國泵類設計所推薦的方法,也是常用的一種卸壓方法。在油泵的兩端蓋內側,沿兩齒輪節圓公切線方向,相應于吸排腔位置各挖兩個凹槽,稱為卸壓槽。 a
2·卸壓孔法
卸壓孔結構如圖4所示。在從動齒輪的每一個齒頂和齒根均徑向鉆孔,從動軸上切出兩條月牙形溝槽,從動齒輪滑套在從動軸上。當困油壓縮時,困油容積中的高壓油可通過從動齒輪齒頂或齒根的相應鉆孔和從動軸上的溝槽引向排出腔;而困油膨脹時,吸入腔的油液則可通過相應鉆孔和溝槽引入困油容積,從而消除了困油現象。圓孔中心所處的位置應使圓孔能和從動齒廓的嚙合點相切,故其中心應在嚙合線上。
3·修正齒形法
此法為在從動齒輪上加工成當a0=50b角的卸壓面(即削瘦齒面),如圖5所示。這樣,構成困油容積的兩嚙合線中的后一嚙合線就為主動齒輪的齒廓和修正的從動齒輪齒廓的斜面間的很小間隙所代替,使困油容積與排出空間相通,達到卸壓的目的。
4·采用斜齒輪或人字齒輪
困油現象只產生于正齒輪泵中,當采用斜齒輪或人字齒輪時,齒輪的嚙合過程不象正齒輪那樣突然作線性接觸和突然作線性脫開,而是作點性的逐漸嚙合和逐漸退出,因此不會產生困油現象。
對于齒輪泵的困油現象,結合其產生的機理,我們可以采用卸壓槽法、卸壓孔法、修正齒形法以及采用斜齒輪或人字齒輪的方法來解決,最終實現減小噪聲和改善流量均勻性。
