齿轮油泵齿轮参数的分析与计算.pdfVIP

2 0 0 4年第 1期 总 9 9期 齿轮油泵齿轮参数的分析与计算 苏 勇 提要 针对齿轮参数对齿轮油泵工作性能的影响进行分析 提 出外啮合齿轮 泵的一些设 计计算方法及要求 同时从理论上推导出一些计算公式 供在设计计算中使用 关键词 齿 轮齿 数模数变位 系数 啮合 比 作为液压系统传动动力源的齿轮泵 在设计 齿轮时 主要应考虑以下要求 在满足油泵排量 的要求下 尽可能选取较小的尺寸 以得到较小 的油泵外形 齿轮参数的选择尽可能考虑减少流 量的脉动与噪音的产生 选择合适的齿顶厚度 齿轮宽度及幅面宽度 齿根圆半径与齿轮轴半径 的差 能起到减少泄漏及摩擦损失的作用 提 高油泵效率 齿轮及轮轴具有适应工况要求 的强 度 要求尺寸整齐标准 为编制制造工艺创造条 件 1 模数及齿数的确定 外啮合齿轮泵 的每转排量q 是由齿轮的工作 齿宽 b 齿 顶 圆半 径 节 圆半径尺及 法节 距t 所 决 定 的 不论 采用变 位齿轮 或标准 齿轮 都可用 如 下的排量公式计算 g 2 叫 一 吉 n2 m m 3 r 1 当给定齿轮油泵的排量时 在分析中可不考 虑变位齿轮的影响 将 及 分别 代人 1 式得 q 一2 r r b m 0 2 7 4 2 一 般齿轮的工作齿宽b 与分度圆直径西 的比值 约为2 3 所以将6 眦代入 2 式整理后得 j l 3 m o 6 2 f j 3 将公式 3 可以简化为 一 m g 4 用公式 4 确定外啮合齿轮泵齿轮 的模数 和齿数是很适用的 计算出的模数应标准化 2 变位 系数的选择 齿轮泵的齿轮总是选取较少的齿数 一般在 一 1 2 7 1 4 之间 这已经小于标准齿轮不产生根切的最 小 齿 数z m 1 7 由 于齿 数 较 少 产 生 根 切 现 象 降低了齿轮的抗弯强度 这是齿轮设计所不允许 的 目前 国内外一律 采用齿 形正移 距 的方法对 齿 轮进 行 变 位 以达 到 不 产 生 根 切 现 象 的最 小 齿 数 外啮合齿轮泵的一对齿轮 由于齿数相等 所 以采用角度正变位齿轮 其两分度 圆是 不相切 的 齿轮的实际中心距将大于理论中心距 节圆 直径也将大于分度圆直径 其节圆直径等于实际 中心距 使用齿形角 o 2 0 和齿顶高系数 1 的刀具加 工标准齿轮时 不产生任何根切现象的最小齿数 1 7 因为齿轮泵齿轮的啮合 比8 接近于1 只 有在没有任何根切的情况下才能保证齿轮的连续 传动 能使齿面在啮合过程中对高 低压区起到 连续 的隔离 如果 选用z m 1 4 时 齿 根 已 出现 轻 微的根切 将会破坏传动的连续性 在出现不连 续传动的瞬间 将使油泵高压区的油倒流回低压 区去 根据渐开线齿轮啮合原理 齿数为z 的齿轮不 产生根切现象的最小变位系数专 按下式计算 专 1 一 5 zmin l 已知变位系数专 值之后 则齿数为z 的一对外 啮合油泵齿轮可按下列公式计算出有关参数 理论 啮合角仪 i n v c 2 xt g 一 1 l n v 0 c 0 n v o n 实际中心距a a a0 眦 c0sc t c0sc t 中心距变动 系数入 入 a ao 一 a 8 m m 齿 顶高缩短 系数盯 盯 2 专 一 入 9 齿顶 圆直径d 维普资讯 一重技术 d m 2 2 一 盯 1 o 4 啮合 比 的影响 其中 f o l a 理论 中心距 齿顶圆啮合角 眦cosot c e 分度圆弧齿厚 s f it 2 t g o to m 0 12 2 g t g l 0 f 齿顶厚 度 d e s o i n v o t e i n v 1 3 实际啮合角 c s h c s 1 4 啮合 比 盯 z t g o t 一 t g o t h 1 5 3 齿顶厚度 的限制 按照机械传动对强度的要求和机械制造工艺 条件 的限制 通常推荐s 应在 0 2 0 4 m之间 由于齿顶变尖削弱了齿顶的强度 在热处理中容 易出现淬透现象 使齿顶部分变脆 在工作中可 能 出现齿 顶 的损坏 齿轮 泵 的s 过 大 能增 加 对 壳体的摩擦损失 对油泵的效率和发热现象都起 着不良的影响 s 过小又将引起圆周的径向泄漏 降低容积效率 同时容易将壳体内壁刮伤 也叫 扫膛 所以应合理地选择s 值 若齿轮与壳体接触的齿数为 油泵的工作 压力为 p a p 则可认为每齿两侧 的压力差 为 一p p 因为齿顶与壳体的间隙 很小 工作油液 0 体粘度 大 因此在间隙中流动的雷诺数一般都 比较 小 流动 属于层 流型 再 考虑 到压差 流 动与 剪切流动的方向相反 故齿宽为b 的一对齿轮通 过齿顶和壳体之间的泄漏量为 d 一 刀 2 q 璜 泄 l 一 1 6 式中 一顶圆周速度 由间隙泄漏引起的功率损失 顶 泄 为 a r璜 泄 p d p q 顶 泄 1 7 理想油泵工作条件应使齿顶与壳体间的泄漏 量q 璜 泄 o 则由公式 1 7 得出理想的齿顶厚为 齿轮的啮合比 是啮合线长度 与法节距t 之 比 它表示齿轮在啮合过程 中 一对齿啮合和两 对齿同时啮合的分配状况 在设计齿轮泵时 为了保证齿轮啮合运转平 稳 其啮合 比必须大于1 通常取在1 o 5 1 1 5 之 间较为合理 因为当 1 1 5 时 在传动中两对齿 同时啮合的时间较长 也就是存在封闭容积的时 间较长 当产生困油现象或得不到完全合理的卸 荷时 不仅降低排油量和增加流量脉动 的振 幅 值 也将引起油压急剧升高 这样就使两齿轮及 轴承上突然受到很大的冲击负荷 发热并产生严 重的噪音 降低 了轴承的使用寿命 同时高压油 从一切可能的间隙中挤出 造成功率损失 5 齿轮宽度b 为了使齿轮能转动 齿轮的宽度必须比泵体 的宽度稍薄一些 也就是说必须存在一段间隙 小 流量泵为0 0 2 5 0 0 4 mm 大流量 泵为0 0 4 0 0 6 m m 实验表明增加齿宽可提高齿轮泵的总效率 6 齿轮间隙的选 择 一 对互相啮合的齿轮 在其非啮合面间沿啮 合线方向上的间隙称为齿侧间隙c 口 在齿轮泵中 齿谷的困油现象是 由于啮合过程中齿谷产生的封 闭容积引起的 齿侧有无侧隙的存在 对封闭容 积的划分和产生困油现象的几何位置直接相关 为了消除齿轮泵的困油现象 通常在与齿轮端面 接触的轴套上开有卸荷槽 在齿轮泵的设计 中总 是采用有侧隙的齿轮副 在一些设计中 为了选 用0 0 8 m 的侧隙值 采取先确定a 求出a 后再求 变位系数 为了保证侧隙c 为0 0 8 m的变位系数 按 下式求 出 一z i n v a i n v a o 0 0 4 1 9 2 0 用 1 9 式求得的 值 超过了为消除根切所 需要的最小变位系数 然而该变位系数值却是非 常适合于齿轮泵中使用的 蟪 1 8 7 结语 o r 从 以上概 略 的分 析 可 以认 为 工 程 农 业 一 1 3 维普资讯 2 0 0 4年 第 1期 总 9 9期 反冲击补偿功能在龙门刨床上的应用 王海东崔永君 提要 介绍为晶闸管直流调速 系统配套的反 冲击补偿功能板在龙门刨床上的应用 以及 刨 台在快速制动 和反 向时缓解机械 冲击的方法 关键 词 反冲击补偿直 流调 速 主传 动电机龙 门刨床 我国大中型企业中使用的很多龙门刨床是2 o 世纪6 0 年代的产品 工作台传动应用的是电机扩 大机一 直流 发 电机一 直 流电动机 ag g m 电流 及电压反馈的调速系统 稳定性差 维修困难 采用可控硅直流调速装置起 制动电流上升快 由于龙门刨床的主传动电机轴到刨台齿条之间存 在传动间隙 在刨台快速制动时会产生较大的机 械 冲击 我公司专门开发研制了反冲击补偿功能 板 该板可以直接安装在6 r a 2 7 6 r a 2 2 系列直流 调速装置中构成具有反冲击补偿功能的直流调速 装置 适用于龙门刨等机械 1 反冲击补偿电路工作原理 反冲击补偿 的作用是在刨台减速或反向时 产生一个补偿量 用来减小电机轴上的转矩 使 齿轮和齿条在小转矩情况下啮合 消除间隙后 再给以大转矩制动 这样既保证了系统 的快速性 又能使减速或反向过程平稳 反冲击补偿电路的组成如图1 所示 生延 时 3 在延时 时间内 产生一个补偿 电压信 号 将该信号作为电流限幅值输入到限流给定端 子 减小转速调节器的输出限幅值 也就是减小 输出电流 实现反冲击补偿作用 4 延时 1 结束后 电流限幅值按某一斜率 恢复到初始值 本阶段延时 为消除由于负载扰动等因素触发反冲击补偿 功能 设置了端子1 o 的封锁功能 即只有在端子 1 o 接高电平 2 4 v 时 才能有效地发出冲击补 偿信号 工作波形如图2 所示 微分整型 c f 限流信 号 时问 f j 一 1 t 2 图1 圈 i 当减速或反向信号输入到直流调速装 置时 电 动机的 转矩改变 即电流给定的极性发 2 反冲击补偿参数调整 生改变 发出切换信号 利用该信号经整形作为 反冲击补偿功能的触发信号c f 通过实验的方法来选择反冲击补偿参数 以 2 利用5 5 5 定 时器在触发信号c f 作用下产 使电流或转速不发生振荡 消除偶然的不稳定因 运输和矿山机械等所用的齿轮泵一般要求一定 的 选取大模数 少齿数的齿轮 以达到体积小 重 压力 效率要高 流