液压与气压传动技术 第四版 课件 任务二 齿轮泵

液压泵和液压马达任务二齿轮泵

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，它的主要优点是：结构简单、紧凑，体积小，重最轻，转速高，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠，寿命长，便于维修以及成本低等。它的缺点是:流量和压力脉动较大，噪声较大（内啮合齿轮泵较小），排量不可变。一般齿轮泵分为外啮合和内啮合两种。外啮合泵内啮合泵液压泵和液压马达任务二齿轮泵一、渐开线齿轮传动的啮合过程随着啮合传动的进行，轮齿啮合点沿着N1N2移动，主动轮轮齿上的哈合点逐渐向齿顶部移动，而从动轮轮齿上的啮合点向齿根部移动。当啮合传动进行到主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2

的交点B1

时，两轮齿即将脱离接触(图c)，故B1为轮齿的终止啮合点。即在啮合过程中，一对轮齿啮合到一定位置时将会终止（从B2到B1

），要使齿轮连续传动，就必须在前一对轮齿尚未脱离啮合时（如K点），后一对齿在啮合线上的B2点进入啮合（图b），这样才能保证传动的连续性。因此，在齿轮传动中，参加啮合的轮齿的对数是不一样的，一对齿啮合和两对齿啮合交替进行。如下图所示，上齿轮为主动轮，下齿轮为从动轮。当两轮的一对齿开始啮合时，先以主动轮的齿根推动从动轮的齿顶，因而起始啮合点是从动轮的齿顶圆与啮合线N1N2

的交点B2。液压泵和液压马达任务二齿轮泵一、渐开线齿轮传动的啮合过程视频液压泵和液压马达任务二齿轮泵二、外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的典型结构如图所示，在泵体内有一对尺寸相同的齿轮（齿数和模数都相同）。齿轮两侧有泵盖，泵体和泵盖通过螺钉连接，在驱动轴端有密封装置。泵体、泵盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。观察结构液压泵和液压马达任务二齿轮泵二、外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的密封工作容积由泵体、前、后泵盖和两个齿轮齿轮组成。当驱动齿轮按图示方向转动时。泵体内两个齿轮从啮合点B2开始啮合，B2点处的齿面接触线（过B2

点垂直于端面，与轮齿同宽）将该工作容积分隔成两个密封的空腔，即V1

腔和V2

腔，并分别与吸油口和压油口相通。后泵盖泵体泵盖齿轮液压泵和液压马达任务二齿轮泵二、外啮合齿轮泵的工作原理当驱动轴带动齿轮按图示方向转动时，在油腔V1中，啮合的两轮齿逐渐脱开，工作容积逐渐增大，形成局部真空，使油箱的油液在大气压力作用下经吸油口进入V1腔，故V1腔为吸油腔；在V1腔被吸入到齿槽间的油液随着齿轮的转动被带到V2腔。在油腔V2中，两齿轮的轮齿逐渐进入啮合，使工作容积逐渐减小，压力升高，使V2腔的油液被挤压并经压油口压出，因此V2腔为压油腔。这样，齿轮连续不断地转动，吸油腔不断地从油箱吸油，压油腔不断向外排油，这就是齿轮泵的工作原理。观察原理在齿轮的连续传动中，只要泵的转动方向不变，起始啮合点B2

的位置就不会变，吸油腔V1和压油腔V2

的位置就不会变，啮合点处的齿面接触线一直分隔吸、压油腔，起着配流的作用，因此，齿轮泵中没有专门的配流机构。液压泵和液压马达任务二齿轮泵三、外啮合齿轮泵的排量和流量外啮合齿轮泵的排量V可近似看作是两个啮合齿轮的有效齿槽容积之和，假设齿槽有效容积等于轮齿体积，则齿轮泵的排量就等于一个齿轮的有效齿槽容积和轮齿体积的总和。当齿轮齿数为z，模数为m

，有效齿高为h=2m

，齿宽为b

时，根据齿轮参数计算公式可知，齿轮每转一转排出的液体体积可近等于外径为(z+2)m

、内径为(z-2)m

，厚度为b的圆环的体积。因此齿轮泵的排量为：实际上齿槽的有效容积比轮齿的体积稍大，故π常用3.33代替，因此齿轮泵的排量（单位为m3/r）为：观察原理液压泵和液压马达任务二齿轮泵三、外啮合齿轮泵的排量和流量齿轮泵的理论流量qt（单位为m3/r

）为：qt=Vn=6.66m2zbn式中，n为齿轮泵转速(r/s)。齿轮泵的实际输出流量q

(单位为m3/r）

为q=qtηV=6.66m2zbnηV式中，ηV为齿轮泵的容积效率。外啮合齿轮泵的瞬时流量是脉动的，脉动大小与齿轮的齿数有关，齿数越多，脉动越小。流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声。如果脉动频率与系统的固有频率一致，还将引起共振，加剧振动和噪声。液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

1）困油的现象齿轮泵要平稳地工作，齿轮啮合时的重合度必须大于1，即至少有一对以上的轮齿同时啮合，如图所示，在B1K和B2K’

区域，是两对齿在啮合；在KK’

区域，是一对齿在啮合。由图可知，在两对齿啮合阶段，两对轮齿的啮合点之间会形成独立的密封区域(黄色区域)。观察单双齿啮合区液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

1）困油的现象为了保证齿轮传动的正常进行，通常齿轮的齿厚采用负偏差，以形成齿侧间隙，便与润滑和受热后的变形的释放，考虑到齿侧间隙，则齿轮传动的实际啮合如图所示（主动轮齿的右侧与从动轮不接触）。在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化。图a为两对齿刚进入啮合时情况，此时密封容积为最大，啮合传动继续时，该密封容积将逐渐减小，当啮合进行到图b位置（中间位置）时，密封容积最小；啮合传动继续时，该密封容积将逐渐减大，当啮合进行到图c位置（即刚要变为一对齿啮合）时，密封容积最大，如此产生了密封容积周期性的增大减小。液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

1）困油的现象单双齿啮合会导致密封容积周期性的增大减小，密封容积减小时，受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。观察变化液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

1）困油的现象困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起振动和气蚀，同时降低泵的容积效率，影响工作的平稳性和使用寿命。消除困油现象的方法，通常是在端盖上开卸荷槽，如图示的虚线方框所示，当封闭容积减小时(图a到图b)，通过右边的卸菏槽与压油腔相通，而封闭容积增大时(图b到图c)，通过左边的卸荷槽与吸油腔通，两卸荷糟的间距必须确保在任何时候都不使吸、排油相通。液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析某种齿轮泵的的卸荷槽如图所示。观察结构液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

2）不平衡的径向力

齿轮泵工作时，作用在齿轮外圆和轴承上的径向液压力是不相等的。如图所示，泵的左侧为吸油腔，油压力小，一般稍低于大气压力；右侧为压油腔，油压力大，通常为泵的工作压力。由于泵体内表面与齿轮齿顶间有径向间隙，故在此间隙中由压油腔到吸油腔的油压力是逐步分级降低的，这些力的合力，就是齿轮和轴承受到的不平衡的径向力。泵的工作压力越高，这个不平衡力就越大，其结果不仅加速轴承的磨损，降低了轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿轮齿顶和泵体内表面摩擦等。液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

2）不平衡的径向力

解决径向力不平衡问题简单①缩小压油口，使压油腔的压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内；②开设径向力平衡槽（如图示），该结构可使作用在轴承上的径向力大大减小，但会使泵内泄漏增加，容积效率下降。径向力平衡槽液压泵和液压马达任务二齿轮泵四、齿轮泵的结构特性分析

3）泄漏齿轮泵存在着三个可能产生泄漏的部位：齿轮端面和端盖间的轴向间隙、齿轮外圆和壳体内孔间以及两个齿轮的齿面啮合处。其中对泄漏影响最大的是齿轮端面和端盖间的轴向间隙，通过轴向间隙的泄漏途径短，泄漏面积大，所以泄漏量可占总泄漏量的75%～80%。轴向间隙过大，泄漏量多，会使容积效率降低；但间隙过小，齿轮端面和端盖之间的机械摩擦损失增加，会使泵的机械效率降低。因此设计和制造时必须严格控制泵的轴向间隙。在中高压齿轮泵中，为了减小轴向间隙泄露会采用轴向间隙自动补偿装置。漏泄部位漏泄部位漏泄部位液压泵和液压马达任务二齿轮泵五、内啮合齿轮泵结构及工作原理内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。渐开线齿形摆线齿形液压泵和液压马达任务二齿轮泵五、内啮合齿轮泵结构及工作原理在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开；内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。观察结构观察运动液压泵和液压马达任务二齿轮泵五、内啮合齿轮泵结构及工作原