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VICKERS齒輪泵的工作原理
閱讀:1040 發(fā)布時(shí)間:2015-6-17 VICKERS齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結(jié)構(gòu)不同.VICKERS齒輪泵分為外吡合VICKERS齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪采,外嚙合VICKERS齒輪泵應(yīng)用zui廣。
VICKERS齒輪泵的工作原理如圖3-3所示。VICKERS齒輪泵主要由一對(duì)齒輪、外殼、泵蓋、軸及軸承和密封蓋板等組成。在泵體內(nèi)有一對(duì)外嚙合齒輪,齒輪兩端面靠蓋板密封,這樣泵體,蓋板和齒輪的各齒槽就形成多個(gè)密封腔,輪齒嚙合線又將左右兩密封腔隔開而形成吸、壓油腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí),吸油腔(右側(cè))內(nèi)的輪齒不斷脫開嚙合,使其密封容積不斷增大而形成一定真空,在大氣壓力作用下從油箱吸進(jìn)油液,隨著齒輪的旋轉(zhuǎn),齒槽內(nèi)的油液被帶到壓油腔(左側(cè))申壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)人嚙合,使其密封容積不斷減小,油液被壓出。隨著齒輪不停地旋轉(zhuǎn),VICKERS齒輪泵就不斷地吸油和排油。
VICKERS齒輪泵主要存在的三大問題是泄漏、困油和徑向液壓力不平衡,這三個(gè)問題影響著VICKERS齒輪泵的工作性能和使用壽命,因此各種VICKERS齒輪泵都采取了不同的結(jié)構(gòu)措施來解決這些問題。
1.泄漏
泄漏是液壓泵不可避免的問題,VICKERS齒輪泵的內(nèi)泄漏有軸向泄漏、徑向泄漏和嚙合線泄漏。
1)軸向泄漏
齒輪端面和端蓋之間的間隙為軸向間隙,軸向間隙引起的泄漏為軸向泄漏。因?yàn)樾孤┩緩蕉蹋孤┟娣e大,所以軸向泄漏的泄漏量zui大,可占總泄漏量的75%~80%。軸向間隙大,泄漏量就大,容積效率降低;軸向間隙過小,雖然泄漏量減小,但會(huì)使機(jī)械摩擦損失增加, 從而使機(jī)械效率降低。因此VICKERS齒輪泵必須嚴(yán)格控制軸向問隙,保證總效率不能太低。
2)徑向泄漏
齒輪齒頂圓面與泵體之間的問隙為徑向間隙,徑向間隙引起的泄漏為徑向泄漏。由于徑向間隙泄漏途徑長(zhǎng),所以泄漏量小,占總泄漏量的15%~20%。
3)嚙合線泄漏
兩個(gè)齒輪的輪齒間的嚙合縫隙為喻合間隙,嚙合間隙引起的泄漏為嚙合線泄漏。其泄漏量zui小,占總泄漏量的4%~5%。
2.困油
由于要求VICKERS齒輪泵能夠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),齒輪嚙合的重疊系數(shù)必須大于1,即前一對(duì)輪齒沒有脫離嚙合,后一對(duì)輪齒必須進(jìn)人嚙合,這樣兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合,形成一個(gè)密封空間,此密封空間既不和吸油腔相通,也不和排油腔相通被稱為閉死容積。如圖3-4所示,隨著齒輪的旋轉(zhuǎn), 閉死容積的大小不斷變化。幵始時(shí)閉死容積為錄大,隨著齒輪的旋轉(zhuǎn),閉死容積逐漸減小(圖3-4(a)到圖3-4(b)的過程),直到兩個(gè)嚙合點(diǎn)處于節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱位置時(shí),閉死容積達(dá)到zui小,由于油液的可壓縮性很小,被困油液被擠壓,壓力急劇升離,迫使油液從嚙合冏隙強(qiáng)行擠出,齒輪和軸承受到很大的徑向力。當(dāng)隨著齒輪的繼續(xù)旋轉(zhuǎn),閉死容積又逐漸增大(圖3-4 (b)到圖3-4(c)的過程),閉死容積內(nèi)形成局部真空,由于沒有油液的補(bǔ)充,使油液中的氣體分離出來,產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象,引起VICKERS齒輪泵的振動(dòng)和噪聲,這就是困油現(xiàn)象。綜上所述,由于閉死容積的變化,導(dǎo)致壓力急劇升高或下降的現(xiàn)象訧稱為困油現(xiàn)象。有閉死容積不一定產(chǎn)生困油現(xiàn)象,當(dāng)閉死容積不變化時(shí),不產(chǎn)生困油現(xiàn)象,當(dāng)閉死容積變化時(shí),就產(chǎn)生困油現(xiàn)象;有困油觀象產(chǎn)生,就一定有閉死容積存在。
由于困油現(xiàn)象產(chǎn)生的危害極大,會(huì)引起VICKERS齒輪泵的振動(dòng)和噪聲,加劇齒輪齒面和軸承的, 輯,產(chǎn)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致軸彎曲和齒面腐蝕,大大縮短了齒輪滎的使用壽命。因此必須消除困油現(xiàn)象。
消除VICKERS齒輪泵困油現(xiàn)象的方法是在兩側(cè)端蓋上銑兩條卸荷槽,如圖3-4(d)所示,開卸荷槽的條件是閉死容積由小變大時(shí)通過卸荷槽與吸油腔相通;閉死容積由大變小時(shí)通過卸荷槽與排油腔相通;閉死容積處于zui小位置時(shí),閉死容積和兩個(gè)卸荷槽均不通,即不和吸、排油腔相通,保證密封。一般卸荷槽是非對(duì)稱幵設(shè)的,往往是向吸油腔偏移。如果齒輪的分度圓壓力角為α=20°。模數(shù)為m的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪,則兩卸荷槽尺寸為:卸荷槽間距a=2.78m,在壓油腔一側(cè)必須保證卸荷槽與兩齒輪中心連線間的距離b≥0.8m,另一方面為使卸荷槽暢通,必須保證槽寬c>2.5m,槽深h≥0.8m,如圖3-4(e)所示。
3.徑向液壓力不平衡
VICKERS齒輪泵工作時(shí),因?yàn)榕庞蛪毫Υ笥谖蛪毫Γ瑥呐庞颓坏轿颓?,齒輪頂圓圓周徑向壓力是線性階梯變化的,從而產(chǎn)生徑向力不平衡,如圖3-5所示。對(duì)于中、高壓VICKERS齒輪泵,其軸承負(fù)載是非常大的。因此,VICKERS齒輪泵的使用壽命幾乎取決于軸承的使用壽命,要延長(zhǎng)VICKERS齒輪泵的使用壽命,必須減少機(jī)械磨損,減小徑向力不平衡。同時(shí),徑向力不平衡也會(huì)引起軸彎曲變形和齒輪的嚴(yán)童磨損。尤其是從動(dòng)輪,在嚙合力作用下,總的受力會(huì)更大,因此從動(dòng)輪比主動(dòng)輪的軸承磨扳更快。齒輪的徑向合力為
主動(dòng)輪的徑向合力 F=7.5pDB
從動(dòng)輪的徑向合力 F=8.5pDB
式中:p-VICKERS齒輪泵的工作壓力(Mpa);
D-齒頂圓直徑(cm);
B-齒輪寬度(cm);
通過分析可知,必須在結(jié)構(gòu)采取一定的措施,減少VICKERS齒輪泵的徑向合力,從而延長(zhǎng)VICKERS齒輪泵的壽命。采取的措施如下。
(1)縮小排油口尺寸,使高壓油作用在齒輪上的面積縮小,從而減小作用在齒輪上的徑向力。
(2)適當(dāng)增大徑向間隙.增大齒頂圓與泵體內(nèi)孔的問隙,以平衡徑向力不平衡。但增大徑向間隙會(huì)使泄漏增加,容積效率降低,因此髙壓泵不宜釆用此方法。