外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點
1.困油現(xiàn)象
為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)工作,必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)?>1,以保證工作的任~瞬間至少有一對輪齒在嚙合,于是總會出現(xiàn)兩對輪齒同時嚙合的情況,這時就在兩對嚙合的輪齒之間產(chǎn)生一個和吸、壓油腔均不相通的閉死容積,稱為困油區(qū),使留在這兩對輪齒之間的油液困在這個封閉的容積內(nèi)。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動,困油區(qū)的容積大小發(fā)生變化,如圖3—5所示,當容積縮小時[由圖A(a)過渡到圖A(b)],由于無法排油,困油區(qū)內(nèi)的油液受到擠壓,壓力急劇升高;隨著齒輪的繼續(xù)轉(zhuǎn)動[由圖A(b)過渡到圖A(C)],困油區(qū)容積又逐漸變大,由于無法補油,困油區(qū)形成局部真空。這種需要排油時無處可排,而需要被充油時,又無法補充的現(xiàn)象就叫做困油現(xiàn)象。
齒輪泵的困油現(xiàn)象有很大危害。由于油液的壓縮性很小,而且困油區(qū)又是一個密封容積,所以被困油液受到擠壓后,就從零件配合表面的縫隙中強行擠出,使齒輪和軸承受到很大的附加載荷,同時產(chǎn)生功率損失,還會使油溫升高。當困油區(qū)容積變大時,困油區(qū)形成局部真空,液壓油中的氣體被析出,以及油液氣化產(chǎn)生氣泡,進入液壓系統(tǒng),引起振動和噪聲。此外,還使泵的流量減少,造成瞬時流量的波動性增加。
消除困油的方法,通常是在齒輪泵兩側(cè)蓋板上開卸荷槽[見圖A(d)所示],當困油區(qū)容積變小時,使困油容積與通向排油腔的卸荷槽相通,將困油區(qū)中的油液排出;當困油容積變大時,則通過另一卸荷槽,使困油容積與吸油腔相通,實現(xiàn)補油。
2.泄漏
外嚙合齒輪高壓腔的壓力油通過三條途徑泄漏到低壓腔。
①軸向間隙泄漏。通過齒輪兩端面和側(cè)蓋板之間的這種端面間隙的泄漏量最大,其泄漏量占總泄漏量的70%~80%,壓力越高,泄漏就越嚴重,這是目前影響齒輪泵壓力提高的主要原因。
②徑向間隙泄漏。通過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙泄漏,其泄漏量占總泄漏量的15%~20%。
③齒輪嚙合線處的間隙泄漏。這種泄漏量較小,因此,普通齒輪泵的容積效率較低,輸出壓力也不易提高,故齒輪泵一般用于低壓系統(tǒng)。
在中高壓齒輪泵中,為了減小軸向間隙泄漏,通常采用浮動軸套或彈性側(cè)板對端面軸向間隙進行自動補償。圖B所示是采用浮動軸套的一種典型的結(jié)構(gòu)。圖中軸套1和2是浮動安裝的,軸套的左側(cè)容腔用特制的通道與泵的壓油腔相通。當泵工作時,軸套1和2受左側(cè)油壓的作用右移,貼靠在齒輪的端面上,壓力越高,貼的越緊,從而可以減小間隙并自動補償端面磨損量。實踐證明,這樣能取得較好的效果。
3.徑向不平衡力
在齒輪泵中,作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的,這是由于齒輪泵工作時,排油腔的油壓高于吸油腔的油壓,并且齒頂圓與泵體內(nèi)表面之間存在徑向間隙,油液會通過間隙泄漏,因此從排油腔起沿齒輪外緣至吸油腔的每一個齒間內(nèi)的油壓是不同的,壓力依次遞減,由此液體壓力而產(chǎn)生徑向不平衡力,工作壓力越大,徑向不平衡力也越大。此外,齒輪傳遞力矩時會產(chǎn)生徑向力,困油現(xiàn)象也致使齒輪泵徑向力不平衡現(xiàn)象加劇。
齒輪泵由于徑向力不平衡,把齒輪壓向一側(cè),使齒輪軸受到彎曲作用,降低軸承壽命,同時還會使吸油腔的齒輪徑向間隙變小,從而使齒輪與泵體內(nèi)腔產(chǎn)生摩擦或卡死,影響泵的正常工作。
為了減小徑向不平衡力的影響,可采取縮小排油口的直徑,使高壓僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi),這樣壓力油作用于齒輪上的面積縮小了,因此徑向力也相應(yīng)減小。有些齒輪泵采用開壓力平衡槽的辦法來解決徑向力不平衡的問題。