液压液力知识第五部分

1、4-2 齿轮泵 和齿轮马达外啮合外啮合内啮合内啮合 分类分类按齿面按齿面按齿形曲线按齿形曲线按啮合形式按啮合形式直齿直齿斜齿斜齿 人字齿人字齿 渐开线渐开线摆线摆线 一、概述一、概述: :齿轮泵的分类齿轮泵的分类齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，是齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，是定量泵定量泵。二、二、外啮合外啮合齿轮泵原理和结构齿轮泵原理和结构结构：齿轮、壳体、端盖齿轮、壳体、端盖等 n(一)外啮合齿轮泵的结构（二）二） 工作原理工作原理密封工作腔：密封工作腔： 齿间槽、壳体、端盖组成齿间槽、壳体、端盖组成 啮合线：吸油腔、排油腔啮合线：吸油腔、排油腔吸油过程：轮齿脱开啮合吸油过程：轮

2、齿脱开啮合V p 吸油；吸油；排油过程：轮齿进入啮合排油过程：轮齿进入啮合V p 排油排油。图为外啮合齿轮泵实物结构图为外啮合齿轮泵实物结构二、外啮合齿轮泵工作原理二、外啮合齿轮泵工作原理 外啮合齿轮泵由一对完全相同的齿轮啮合，由外啮合齿轮泵由一对完全相同的齿轮啮合，由于于 1，产生上下，产生上下体积变化，这就体积变化，这就形成了吸油区和形成了吸油区和压油区。同时在压油区。同时在啮合过程中啮合啮合过程中啮合点沿啮合线移动，点沿啮合线移动，把这两区分开，把这两区分开，起配流作用。起配流作用。吸油吸油压油压油1) 产生原因产生原因： 1，构成，构成闭死容积闭死容积Vb Vb由大由大小，小，p，产生

3、液压冲，产生液压冲 击，油液发热，轴承磨损。击，油液发热，轴承磨损。 Vb由小由小大，大，p ， 汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。三、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题三、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1. 困油现象困油现象2) 危害：危害：影响工作、缩短寿命。影响工作、缩短寿命。3) 消除措施：消除措施：端盖上开卸荷槽端盖上开卸荷槽 原则：原则： Vb由大由大小，与压油腔相通小，与压油腔相通 Vb由小由小大，与吸油腔相通大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通保证吸、压油腔始终不通吸压2. 泄漏问题1) 泄漏途径：轴向间隙泄漏途径：轴向间隙 80% Ql 径向间

4、隙径向间隙 15% Ql 啮合处啮合处 5% Ql2) 危害：危害：v3) 防泄措施：防泄措施： a) 减小轴向间隙减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置轴向间隙补偿装置 浮动侧板浮动侧板 浮动轴套浮动轴套防泄措施：防泄措施：b) 轴向间隙补偿装置轴向间隙补偿装置 浮动侧板浮动侧板 浮动轴套浮动轴套a) 减小轴向间隙减小轴向间隙 小流量：间隙小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙大流量：间隙0.04-0.06 mm( c )( b )( a )121241A2356图图4-7端面间隙补偿装置示意图端面间隙补偿装置示意图齿轮轴套泵的出的压力油直接引入齿轮轴上的浮动轴套泵的出的压力油直

5、接引入齿轮轴上的浮动轴套3 3的外的外侧侧A A腔，在油压作用下，使浮动轴套紧贴齿轮腔，在油压作用下，使浮动轴套紧贴齿轮1 1的左侧的左侧面，因而可以消除间隙，并可补偿侧面与轴套的磨损面，因而可以消除间隙，并可补偿侧面与轴套的磨损量。泵在起动前，靠弹簧量。泵在起动前，靠弹簧4 4产生予紧力，保证了端面产生予紧力，保证了端面间隙的密封间隙的密封。( c )( b )( a )121241A2356浮动侧板式浮动侧板式利用泵的出口压力油引到浮利用泵的出口压力油引到浮动侧板动侧板5的背面，使其紧贴的背面，使其紧贴于齿轮于齿轮1的端面来减小端面的端面来减小端面间隙。如图间隙。如图4-7（b）所示。）所

6、示。起动前，浮动侧板靠密封圈起动前，浮动侧板靠密封圈来产生予紧力。来产生予紧力。3. 径向力不平衡1）原因：径向液压力分布不均：）原因：径向液压力分布不均：吸油腔压力小于大气压力，吸油腔压力小于大气压力，压油腔压力等于工作压力；压油腔压力等于工作压力；压油腔的油通过齿顶间隙向压油腔的油通过齿顶间隙向吸油腔泄漏并逐渐减压。吸油腔泄漏并逐渐减压。 2）危害：轴承磨损、刮壳。）危害：轴承磨损、刮壳。3）措施：缩小压油口，合理选）措施：缩小压油口，合理选择齿宽和齿顶圆直径，端盖择齿宽和齿顶圆直径，端盖上开设平衡槽。上开设平衡槽。 压油口缩小后，压油口缩小后， 安装时注意不能反转安装时注意不能反转。合理

7、选择齿宽和齿顶圆直径：合理选择齿宽和齿顶圆直径：当工作压力当工作压力和排量一定时，齿轮轴所受的径向力与齿顶圆和排量一定时，齿轮轴所受的径向力与齿顶圆直径成反比，与齿宽的开方成正比。因此，对直径成反比，与齿宽的开方成正比。因此，对高压泵可通过高压泵可通过减小齿宽和增大齿顶圆直径减小齿宽和增大齿顶圆直径来减来减小径向力。但齿顶圆直径又不能太大，否则转小径向力。但齿顶圆直径又不能太大，否则转速高时会出现吸液不足的情况。速高时会出现吸液不足的情况。缩小排液腔尺寸：缩小排液腔尺寸：为了减小径向力，排液为了减小径向力，排液腔的腔的包角越小越好包角越小越好，使油压力仅作用在，使油压力仅作用在12个个齿的范围

8、内，排液腔的流速允许高达齿的范围内，排液腔的流速允许高达35sm/。排液腔的包角一般小于。排液腔的包角一般小于45。将排液腔或吸液腔扩大：将排液腔或吸液腔扩大：将排液腔扩大将排液腔扩大到接近吸液腔侧或将吸液腔扩大到接近排液到接近吸液腔侧或将吸液腔扩大到接近排液腔，在工作过程中只有腔，在工作过程中只有12个齿起密封作用个齿起密封作用，使对称区域的径向力得到平衡，从而减小，使对称区域的径向力得到平衡，从而减小了作用在轴承上的径向力。了作用在轴承上的径向力。排 液吸 液在过渡区开设两个平衡在过渡区开设两个平衡油槽，分别与低、高压油槽，分别与低、高压腔相通，如图所示。这腔相通，如图所示。这种结构可使作

9、用在轴承种结构可使作用在轴承上的径向力大大减小，上的径向力大大减小，但会使内泄漏增加，容但会使内泄漏增加，容积效率下降。积效率下降。开设平衡槽：开设平衡槽： 典型结构 CB齿轮泵齿轮泵 p = 2.5 MPan卸荷槽卸荷槽n缩小压油口缩小压油口n减小端面间隙减小端面间隙 0.030.04mmn增大吸油口增大吸油口n小槽小槽 a (泄油）泄油）三、齿轮泵的性能参数1、排量：外啮合齿轮泵的排量可看作为两排量：外啮合齿轮泵的排量可看作为两个齿轮的齿槽容积之和。个齿轮的齿槽容积之和。q q = DhB = 2Zm = DhB = 2Zm2 2B Bq=6.66m2ZB2 2、流量：理论流量、流量：理论

10、流量Q Qt t= = q q n n 实际流量实际流量Q Q= = q q n nv v即泵的实际流量为：即泵的实际流量为： Q=6.66m2ZB PVPV.n四、优缺点和用途优点：体积小，重量轻，优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修便于制造、维修, ,经济性好。经济性好。缺点：效率低，缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。流量脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。用途：工程机械、机床低压系统。五、内啮合齿轮泵1. 渐开线齿轮泵 特点:n结构紧凑，尺寸小，重量轻 图示为内啮合齿轮泵结构图。

11、摆线泵由于采用图示为内啮合齿轮泵结构图。摆线泵由于采用摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵比较，结构更为比较，结构更为简单，紧凑简单，紧凑。泵的轴向配油，配。泵的轴向配油，配油窗口很大，油窗口很大，吸排油很充分吸排油很充分。内啮合的一对转子。内啮合的一对转子 同向旋转同向旋转，并且只，并且只 相差一个齿，两转相差一个齿，两转 子齿部处的相对子齿部处的相对 滑动速度滑动速度 很小，所很小，所 以以运运 动平动平 稳，噪声小寿命稳，噪声小寿命 长长。摆线泵的缺点。摆线泵的缺点 是转子齿数少，是转子齿数少，流量流量 脉动大脉动大，在高压低速的情况下，在

12、高压低速的情况下，容积效率较低容积效率较低。2. 摆线齿轮泵（转子泵） 特点:n结构简单，体积小n重叠系数大，传动平稳n吸油条件好n齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。应用：机床低压系统五、内啮合齿轮泵五、内啮合齿轮泵 如图所示为如图所示为摆线泵摆线泵工作原理图。内转子工作原理图。内转子1为齿为齿轮，有轮，有6个齿。外转子个齿。外转子2为内齿轮，有为内齿轮，有7个齿。内外个齿。内外转子的偏心距为转子的偏心距为e。当内转子绕中心。当内转子绕中心01旋转时外转旋转时外转子绕子绕02同时旋转，内外转同时旋转，内外转 子能自动形成几个独立的子能自动形成几个独立的 密封容积，摆线泵按图示密封容积，摆线泵

13、按图示 方向旋转时，右半部分的方向旋转时，右半部分的 封闭容积增大，形成局部封闭容积增大，形成局部 真空真空,并通过配油窗口并通过配油窗口B从从 油箱吸油油箱吸油(b图图)。当转子转。当转子转 到图到图c位置时位置时,封闭容积为封闭容积为 最大。在图最大。在图d，油从，油从A输出。输出。图中为内啮合齿轮泵实物结构图中为内啮合齿轮泵实物结构六 、齿轮马达1. 工作原理：工作原理： 由于两个齿轮的受压面积 存在差值，因而产生转矩， 推动齿轮转动。 T = F r = p A r F1 = p b ( h y) F2 = p b ( h x )2.结构特点： 两个油口一样大， 有单独的泄油口。yx

14、齿轮马达和齿轮泵在结构上的齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别主要区别如下：如下：（1 1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。而而齿轮马达齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此则需正、反两个方向旋转，因此进油进油口大小相等口大小相等。 （2 2）齿轮马达齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道单独的泄漏通道引到壳体引到壳体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油外去。因为马达低压腔有一定背压，如果

15、泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。效。2 2、结构特点、结构特点（3 3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最低稳定转速，一般采用最低稳定转速，一般采用滚针轴承滚针轴承和其他改和其他改善轴承润滑冷却条件等措施。善轴承润滑冷却条件等措施。 3. 3. 应用：应用：齿轮马达具有体积小，重量齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优点。因此，在耐冲

16、击，惯性小等优点。因此，在矿山、工矿山、工程机械及农业机械程机械及农业机械上广泛使用。但由于压力上广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩较小，一般都用于以输出转矩较小，一般都用于高转速低转矩高转速低转矩的情况下。的情况下。结束结束习题P73 题4-3 题4-4 题4-5 题4-10. 题4-15. 题4-16.1.六、齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大1吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2泵盖螺钉松动3泵与联轴器不同心或松动4齿轮齿形精度太低或接触不良5齿轮轴向间隙过小 6齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大， 产生困油8滚针轴承等零件损坏9装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2适