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齿轮泵研究现状及适用范围

2018-12-30 08:37:06
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齿轮泵是液压传动系统中常用的液压元件,在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵2大类。外啮合齿轮泵的优点是结构简单、尺寸小、重量轻、制造维护方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感等。缺点是齿轮承受不平衡的径向液压力,轴承磨损严重,工作压力的提高受到限制;流量脉动大,导致系统压力脉动大,噪声高。内啮合齿轮泵结构紧凑、尺寸小、重量轻,并且由于齿轮同向旋转,相对滑动速度小、磨损轻微、使用寿命长、流量脉动远比外啮合齿轮泵小,因而压力脉动和噪声都比较小。内啮合齿轮泵允许使用较高的转速,可获得较高的容积效率。但是内啮合齿轮泵同样存在着径向液压力不平衡的问题,限制了其工作压力的进一步提高。另外,齿轮泵的排量不可调节,在一定程度上限制了其使用范围。

1齿轮泵研究现状

由于齿轮泵在液压传动系统中应用广泛,因此,吸引了大量学者对其进行研究。目前,国内外学者关于齿轮泵的研究主要集中在以下方面:(1)齿轮参数及泵体结构的优化设计;(2)齿轮泵间隙优化及补偿技术;(3)困油冲击及卸荷措施;(4)齿轮泵流量品质研究; (5)齿轮泵的噪声控制技术; (6)轮齿表面涂覆技术; (7)齿轮泵的变量方法研究; (8)齿轮泵的寿命及其影响因素研究;(9)齿轮泵液压力分析及其高压化的途径;(10)水介质齿轮泵基础理论研究。

提高齿轮泵的工作压力是齿轮泵的一个发展方向,而提高工作压力所带来的问题是:1)轴承寿命大大缩短;2)泵泄漏加剧,容积效率下降。产生这2个问题的根本原因在于齿轮上作用了不平衡的径向液压力,并且工作压力越高,径向液压力越大。

目前,国内外学者针对以上2个问题所进行的研究是:1)对齿轮泵的径向间隙进行补偿;2)减小齿轮泵的径向液压力,如优化齿轮参数、缩小排液口尺寸等;(3)提高轴承承载能力,如采用复合材料滑动轴承代替滚针轴承等。但这些措施都没从根本上解决问题。

2齿轮泵研究进展

2。1外啮合齿轮泵

外啮合齿轮泵是应用较广泛的一种齿轮泵(称为普通齿轮泵),其设计及生产技术水平也较成熟。多采用三片式结构、浮动轴套轴向间隙自动补偿措施、铝合金壳体径向“扫膛”工艺,并采用平衡槽以减小齿轮(轴承)的径向不平衡力。目前,这种齿轮泵的额定压力可达 25 M Pa。但是,由于这种齿轮泵的齿数较少,导致其流量脉动较大。

2.2卫星齿轮泵

为了减小普通齿轮泵的流量脉动,作者研制了一种卫星齿轮泵(或称多齿轮泵,复合齿轮泵)。卫星齿轮泵的结构原理,在壳体中安装1个中心轮,在中心轮的周围均匀布置3个卫星轮。壳体的前部安装1个前端盖,其上布置有进液口,壳体的后部安装1个后端盖,其上布置有出液口。中心轮由2个中心轮轴套支承,每个卫星轮分别由2个卫星轮轴套支承。


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