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新闻中心 关于减小高粘度齿轮油泵流量脉动的简单分析
发布时间：2017-06-14 浏览次数：67 返回列表
高粘度齿轮油泵的结构和工艺在各类高粘度液压泵中最简单，并在价格、可靠性、寿命、抗污染以及自吸能力等方面都有很强的优势，因此在液压传动与控制技术中，高粘度齿轮油泵的应用占很大的比重，它广泛应用于机床、轻工、农林、冶金、矿山、建筑、船舶、飞机、汽车、石化机械等机械产品的高粘度液压系统中。但高粘度齿轮油泵也有不少缺点，主要是流量和压力脉动较大，动态性能差，噪声较大，排量不可变，高温效率较低。其中流量脉动问题显得尤其突出，它严重制约着高粘度齿轮油泵的应用，因为泵的流量脉动大，不仅会使液压缸运动的平稳性、液压马达回转的均匀性性变差，而且会引起压力脉动，进而使管道、阀门乃至整个系统振动（特别是在共振时），并发出很强的噪声，这对轴、轴承、管接头及密封都有破坏性影响。如何减小高粘度齿轮油泵的脉动，已成为各国学者深入研究的课题。 为了减小脉动现象带来的不利影响常采用的措施是调整生产工艺参数，包括介质压力、高粘度齿轮油泵的转速、调整介质黏度等，然而还没有从高粘度齿轮油泵的结构方面根本解决脉动现象的影响，高粘度齿轮油泵的结构按啮合方式分主要有外啮合、内啮合和复合啮合三种方式，按轮齿的齿向分有直齿和斜齿两种方式。 目前，从减小脉动度的环节上在结构方面研究较为理想的高粘度齿轮油泵有外啮合斜齿高粘度齿轮油泵和分片错齿高粘度齿轮油泵。本文针对这两种高粘度齿轮油泵进行了对比分析，探讨高粘度齿轮油泵结构特性对脉动度的影响。流量脉动是由高粘度齿轮油泵的工作原理决定的，以外啮合高粘度齿轮油泵为例，当原动机通过传动轴带动主动轮，从动齿轮随而旋转时，因啮合点的啮合半径小于齿顶圆半径，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。吸油腔所吸入的油液随着齿轮的旋转被齿穴空间转移到压油腔，齿轮连续旋转，泵连续不断吸油和压油。所以，不锈钢高粘度泵密闭容积的变化是因为啮合点半径小于齿顶圆半径所致，而齿轮在啮合转动时，啮合点的半径是随齿轮转角而周期变化的，故产生了较大的流量脉动。若瞬时最大流量为Qmax，最小流量为Qmin，平均流量为Qp，则表示泵的瞬时理论流量脉动系数：Iq=(Qmax-Qmin)/Qp流量脉动的最主要危害是使高粘度齿轮油泵产生噪声，也是高粘度齿轮油泵噪声的主要来源，为减小高粘度齿轮油泵的理论流量脉动，可以同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，两套齿轮之间用一平板相互隔开，组成共同吸油和压油的两个分离的高粘度齿轮油泵，由于两个泵的脉动错开了半个周期，各自的脉动量相互抑制，因此，总的脉动量大大减小。 1、结构特性对比分析脉动形成的根本原因，是由于轮齿啮合的啮合点位置改变而引起的高粘度齿轮油泵的周期变化。为了减小脉动度对泵输送特性的影响，轮齿结构是许多学者研究的方向。 两种高粘度齿轮油泵的基本设计原理是：外啮合斜齿高粘度齿轮油泵是斜齿轮可以看成由无数个无限薄的直齿轮连续转过一个角度迭加而成。而分片错齿高粘度齿轮油泵是设想将原来的每只齿轮剖分为两只齿轮，并在同一轴上将两只齿轮彼此错开半个成为双副啮合的高粘度齿轮油泵，为了防止两只齿轮的封油区在轴向沟通，用隔板将两只齿轮隔开，这样相当于在一个泵体内并联地安装了两只高粘度齿轮油泵，而输出相位是彼此错开的，所以当一只油泵的瞬时流量由小变大时，另一油泵瞬时流量同时由大变小，彼此更迭。互相补充，使输出流量脉动小。从原理上分析，两者的设计思想基本上是一致的，外啮合分片错齿高粘度齿轮油泵是外啮合斜齿高粘度齿轮油泵的特例情况，即把轮齿看成不是无限个齿，而是两个齿并错开半个齿距。但分片错齿高粘度齿轮油泵相当于两个齿轮的迭加，结构空间就要增加，加工工艺较难把握，从现有的加工机床来看加工成一体的齿错开并有中间搁板的齿轮较难实现，如果采用分体加工后组合，即先加工两个同样的齿轮和一个中间搁板再组合装配，那么两个齿轮的错开角度又很难保证，工艺也较复杂，相对看，外啮合斜齿高粘度齿轮油泵无论从加工工艺还是结构空间都容易得到。从啮合上看，分片错齿高粘度齿轮油泵工作时是两对齿轮同时啮合，较小的加工误差都会给啮合带来较大的影响，如噪声和介质回流等。而外啮合斜齿高粘度齿轮油泵因轮齿重叠系数大于1，运转较平稳、噪声小，经济性较好。 2、流量脉动性对比分析高粘度齿轮油泵流量脉动特性，是衡量其性能的一个重要指标。齿轮计量泵的流量是由小到大，再由大到小周期地变化着的，当稳定起动时，高粘度齿轮油泵流量的这种周期性波动称脉动。这种输液量不均匀程度，称脉动度。脉动度对比分析两种高粘度齿轮油泵的出发点相似，都是从轮齿结构出发，来减小流量脉动度的不利影响。从两者的脉动度公式可以分析，影响脉动度的主要因素有齿宽、齿数、齿顶圆半径、分度圆半径和基圆半径，斜齿不锈钢高粘度油泵还与螺旋升角有关，但是通过分析二者的减小脉动度的最终效果是不一样的。 对于外啮合斜齿高粘度齿轮油泵看成了由无数个无限薄的直齿轮连续转过一个角度迭加而成。 分片错开高粘度齿轮油泵能够减小流量脉动度，但加工性差，外啮合斜高粘度齿轮油泵运行平稳、噪声小、易加工，但不能减小流量脉动度。 上海衡屹泵业科技有限公司（http://www.hengyiby.com），我公司具有很强的科研开发能力，不锈钢高粘度齿轮泵、不锈钢高粘度齿轮油泵、不锈钢泵等产品的设计均采用CAD和CAPP及国际标准。 |