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關(guān)于減小高粘度齒輪油泵流量脈動(dòng)的簡(jiǎn)單分析

發(fā)布時(shí)間：2017年6月12日   |   閱讀次數(shù)： 151

　　高粘度齒輪油泵的結(jié)構(gòu)和工藝在各類高粘度液壓泵中最簡(jiǎn)單，并在價(jià)格、可靠性、壽命、抗污染以及自吸能力等方面都有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此在液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)中，高粘度齒輪油泵的應(yīng)用占很大的比重，它廣泛應(yīng)用于機(jī)床、輕工、農(nóng)林、冶金、礦山、建筑、船舶、飛機(jī)、汽車(chē)、石化機(jī)械等機(jī)械產(chǎn)品的高粘度液壓系統(tǒng)中。但高粘度齒輪油泵也有不少缺點(diǎn)，主要是流量和壓力脈動(dòng)較大，動(dòng)態(tài)性能差，噪聲較大，排量不可變，高溫效率較低。其中流量脈動(dòng)問(wèn)題顯得尤其突出，它嚴(yán)重制約著高粘度齒輪油泵的應(yīng)用，因?yàn)楸玫牧髁棵}動(dòng)大，不僅會(huì)使液壓缸運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)的均勻性性變差，而且會(huì)引起壓力脈動(dòng)，進(jìn)而使管道、閥門(mén)乃至整個(gè)系統(tǒng)振動(dòng)（特別是在共振時(shí)），并發(fā)出很強(qiáng)的噪聲，這對(duì)軸、軸承、管接頭及密封都有破壞性影響。如何減小高粘度齒輪油泵的脈動(dòng)，已成為各國(guó)學(xué)者深入研究的課題。
　　為了減小脈動(dòng)現(xiàn)象帶來(lái)的不利影響常采用的措施是調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，包括介質(zhì)壓力、高粘度齒輪油泵的轉(zhuǎn)速、調(diào)整介質(zhì)黏度等，然而還沒(méi)有從高粘度齒輪油泵的結(jié)構(gòu)方面根本解決脈動(dòng)現(xiàn)象的影響，高粘度齒輪油泵的結(jié)構(gòu)按嚙合方式分主要有外嚙合、內(nèi)嚙合和復(fù)合嚙合三種方式，按輪齒的齒向分有直齒和斜齒兩種方式。
　　目前，從減小脈動(dòng)度的環(huán)節(jié)上在結(jié)構(gòu)方面研究較為理想的高粘度齒輪油泵有外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵和分片錯(cuò)齒高粘度齒輪油泵。本文針對(duì)這兩種高粘度齒輪油泵進(jìn)行了對(duì)比分析，探討高粘度齒輪油泵結(jié)構(gòu)特性對(duì)脈動(dòng)度的影響。流量脈動(dòng)是由高粘度齒輪油泵的工作原理決定的，以外嚙合高粘度齒輪油泵為例，當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)主動(dòng)輪，從動(dòng)齒輪隨而旋轉(zhuǎn)時(shí)，因嚙合點(diǎn)的嚙合半徑小于齒頂圓半徑，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。吸油腔所吸入的油液隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)被齒穴空間轉(zhuǎn)移到壓油腔，齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，泵連續(xù)不斷吸油和壓油。所以，不銹鋼高粘度泵密閉容積的變化是因?yàn)閲Ш宵c(diǎn)半徑小于齒頂圓半徑所致，而齒輪在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嚙合點(diǎn)的半徑是隨齒輪轉(zhuǎn)角而周期變化的，故產(chǎn)生了較大的流量脈動(dòng)。若瞬時(shí)最大流量為Qmax，最小流量為Qmin，平均流量為Qp，則表示泵的瞬時(shí)理論流量脈動(dòng)系數(shù)：Iq=(Qmax-Qmin)/Qp流量脈動(dòng)的最主要危害是使高粘度齒輪油泵產(chǎn)生噪聲，也是高粘度齒輪油泵噪聲的主要來(lái)源，為減小高粘度齒輪油泵的理論流量脈動(dòng)，可以同軸安裝兩套齒輪，每套齒輪之間錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距，兩套齒輪之間用一平板相互隔開(kāi)，組成共同吸油和壓油的兩個(gè)分離的高粘度齒輪油泵，由于兩個(gè)泵的脈動(dòng)錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)周期，各自的脈動(dòng)量相互抑制，因此，總的脈動(dòng)量大大減小。
　　1、結(jié)構(gòu)特性對(duì)比分析脈動(dòng)形成的根本原因，是由于輪齒嚙合的嚙合點(diǎn)位置改變而引起的高粘度齒輪油泵的周期變化。為了減小脈動(dòng)度對(duì)泵輸送特性的影響，輪齒結(jié)構(gòu)是許多學(xué)者研究的方向。
　　兩種高粘度齒輪油泵的基本設(shè)計(jì)原理是：外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵是斜齒輪可以看成由無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)限薄的直齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度迭加而成。而分片錯(cuò)齒高粘度齒輪油泵是設(shè)想將原來(lái)的每只齒輪剖分為兩只齒輪，并在同一軸上將兩只齒輪彼此錯(cuò)開(kāi)半個(gè)成為雙副嚙合的高粘度齒輪油泵，為了防止兩只齒輪的封油區(qū)在軸向溝通，用隔板將兩只齒輪隔開(kāi)，這樣相當(dāng)于在一個(gè)泵體內(nèi)并聯(lián)地安裝了兩只高粘度齒輪油泵，而輸出相位是彼此錯(cuò)開(kāi)的，所以當(dāng)一只油泵的瞬時(shí)流量由小變大時(shí)，另一油泵瞬時(shí)流量同時(shí)由大變小，彼此更迭?；ハ嘌a(bǔ)充，使輸出流量脈動(dòng)小。從原理上分析，兩者的設(shè)計(jì)思想基本上是一致的，外嚙合分片錯(cuò)齒高粘度齒輪油泵是外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵的特例情況，即把輪齒看成不是無(wú)限個(gè)齒，而是兩個(gè)齒并錯(cuò)開(kāi)半個(gè)齒距。但分片錯(cuò)齒高粘度齒輪油泵相當(dāng)于兩個(gè)齒輪的迭加，結(jié)構(gòu)空間就要增加，加工工藝較難把握，從現(xiàn)有的加工機(jī)床來(lái)看加工成一體的齒錯(cuò)開(kāi)并有中間擱板的齒輪較難實(shí)現(xiàn)，如果采用分體加工后組合，即先加工兩個(gè)同樣的齒輪和一個(gè)中間擱板再組合裝配，那么兩個(gè)齒輪的錯(cuò)開(kāi)角度又很難保證，工藝也較復(fù)雜，相對(duì)看，外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵無(wú)論從加工工藝還是結(jié)構(gòu)空間都容易得到。從嚙合上看，分片錯(cuò)齒高粘度齒輪油泵工作時(shí)是兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，較小的加工誤差都會(huì)給嚙合帶來(lái)較大的影響，如噪聲和介質(zhì)回流等。而外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵因輪齒重疊系數(shù)大于1，運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)、噪聲小，經(jīng)濟(jì)性較好。
　　2、流量脈動(dòng)性對(duì)比分析高粘度齒輪油泵流量脈動(dòng)特性，是衡量其性能的一個(gè)重要指標(biāo)。齒輪計(jì)量泵的流量是由小到大，再由大到小周期地變化著的，當(dāng)穩(wěn)定起動(dòng)時(shí)，高粘度齒輪油泵流量的這種周期性波動(dòng)稱脈動(dòng)。這種輸液量不均勻程度，稱脈動(dòng)度。脈動(dòng)度對(duì)比分析兩種高粘度齒輪油泵的出發(fā)點(diǎn)相似，都是從輪齒結(jié)構(gòu)出發(fā)，來(lái)減小流量脈動(dòng)度的不利影響。從兩者的脈動(dòng)度公式可以分析，影響脈動(dòng)度的主要因素有齒寬、齒數(shù)、齒頂圓半徑、分度圓半徑和基圓半徑，斜齒不銹鋼高粘度油泵還與螺旋升角有關(guān)，但是通過(guò)分析二者的減小脈動(dòng)度的最終效果是不一樣的。
　　對(duì)于外嚙合斜齒高粘度齒輪油泵看成了由無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)限薄的直齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度迭加而成。
　　分片錯(cuò)開(kāi)高粘度齒輪油泵能夠減小流量脈動(dòng)度，但加工性差，外嚙合斜高粘度齒輪油泵運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、易加工，但不能減小流量脈動(dòng)度。
　　上海衡屹泵業(yè)科技有限公司（http://www.hengyiby.com），我公司具有很強(qiáng)的科研開(kāi)發(fā)能力，不銹鋼高粘度齒輪泵、不銹鋼高粘度齒輪油泵、不銹鋼泵等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)均采用CAD和CAPP及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

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