外啮合齿轮泵的抽油机及治理

外啮合齿轮泵的抽油机及治理

1外聚合齿轮泵有许多类型的液体压泵。与其他形状的液压泵相比，齿轮泵（齿轮泵）不仅结构简单，体积小，重量轻，施工和维护方便，价格低廉，能够承受恶劣的运行条件（如灰尘等）。振动和高压机。因此,外啮合齿轮泵广泛应用于现代机械中,特别是现代汽车发动机中用外啮合齿轮泵作润滑泵的较多。外啮合齿轮泵的使用压力范围一般为0.04～0.4MPa,转速范围一般为600～3500r/min。随着现代汽车工业的高速发展,外啮合齿轮泵的总效率也在逐渐提高。因此,要求外啮合齿轮泵的体积是越来越小,要求外啮合齿轮泵的转速是越来越高,特别是一些小型外啮合齿轮泵的使用转速超过7500r/min。对于这样高的转速,外啮合齿轮泵的吸油腔中很容易出现抽空现象。对于发动机用外啮合齿轮泵出现抽空现象,不但其容积效率会有较大下降,并使泵在工作过程中出现较高噪声,而且严重时会使润滑供油不足而损坏发动机。2外配合齿轮泵转速小,容积效率低计算外啮合齿轮泵理论排量Q的公式为:Q=q×b×n=π2(da2−a2−13Pb)×10−3×b×n=q×b×nL/minQ=q×b×n=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3×b×n=q×b×nL/min式中b——齿轮宽度,cmn——齿轮泵转速,r/minq——单位排量,L/r·cm[q=π2(da2−a2−13Pb)×10−3L/r⋅cm][q=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3L/r⋅cm]式中da——齿顶圆直径,mma——齿轮中心距,mmPb——基圆齿距(Pb=π·m·cosα0)α0——齿形角m——模数,mm由此可知,在正常情况下,外啮合齿轮泵的排量与其转速成正比。但我们在利用外啮合齿轮泵做实验时发现,外啮合齿轮泵的转速逐渐增加到某一高转速以上时,其排量就不再增加,容积效率开始下降,如图1所示。而且油的黏度(μ)越大这种现象就出现得越早,这就是在外啮合齿轮泵中产生的抽空现象。通过实验、分析,我们认为以下几个方面是外啮合齿轮泵中产生抽空现象的原因:(1)吸油管和滤油管中的阻力过大而产生压力损失;(2)高速旋转的外啮合齿轮泵,其齿槽间的油液产生了较大的离心力,将油液甩向齿顶和泵体齿腔内表面处,其中有一部分通过齿轮泵中运动件间的间隙流失,从而在齿轮根部出现抽空现象;(3)外啮合齿轮泵高速转动时,相啮合的齿从齿槽中转脱出后在尚未充满时,齿槽己转过吸油口,接触到泵体齿腔的内表面,这样油液就无法充满齿槽;(4)外啮合齿轮泵制造误差较大,齿轮产生偏心,则齿顶圆圆周上压力分布成凹形,在吸、排油中间有时出现比吸油压力还低的低压区。3解决齿轮泵的沉降现象的最佳方法针对以上分析,我们对转速超过3500r/min的外啮合齿轮泵分别进行了以下设计。13降低进入油的阻力尽量增大滤网面积,增大进油管直径,选用内壁光滑的进油管以减小进油阻力。2进油槽设计新设计补充填进油槽的一般原则是:泵高速旋转时产生的离心力使油液甩向齿顶部处,而齿根处产生负压使油液稀薄,如不及时补充油,严重时就会有抽空现象。因此,在齿根处设计一条补充填进油槽如图2a所示。及时将油液补充填齿槽中,而且要尽量延长充填油时间,使齿槽中充满油液。为提高齿槽中油液的充填性能,使泵的容积效率达到最佳,应按以下几点设计补充填油液进油槽。(1)补充填油液进油槽要能将油液及时补充填到齿槽中,且要尽量使油液充填齿槽的时间达到最长。经多次试验反复探究,有了理论依据后,本人选用一批精度等级相当的2105柴油发动机机油泵做试验,在2105机油泵的泵体中增加一条补充填油液的进油槽形状如图2所示,进油槽的长度不等,从25°开始每隔5°做1件,第1批一共做了21件。试验条件为:转速为4600r/min,背压p=0.26MPa,试验的结果是,双面增加了进油槽,容积效率都有所提高。进油槽所占角度在115°至120°时出现最大值,因此从115°开始每隔2°做1件,测得在117°时机油泵的容积效率达到最大值。η=0.88,超过117°后,进油槽长度增加容积效率不再增加,过长反而降低,如图3所示。这是因为进油槽与高压区太近泄漏增加所致。(2)进油槽尺寸D1(如图2a所示)应不大于齿根圆直径df,以D1=df0-0.6为宜。(3)进油槽尺寸D应与齿轮分度圆直径d相当,以D=d+1为宜。(4)进油槽尺寸深度h不应过大,否则会增大泵的尺寸,以h=3～5mm为宜。3齿轮齿轮泵转速及长度(1)增加一条补充填油液的进油槽对于高转速的外啮合齿轮泵确实是能增大排量,提高容积效率明显,特别是对于小排量的外啮合齿轮泵容积效率可提高到0.87以上。但对于理论排量大于180L/min的大排量外啮合齿轮泵高转速时其容积效率只能提高到0.85以下。我们用JB/T6010-92的JBC07系列中模数为4.5mm、齿数为8、齿顶圆直径为49.50mm、齿轮宽度为50mm、零件制造精度为6～7级的外啮合齿轮泵做实验,其理论排量在转速4600r/min时为:Q=q×b×n=271.386L/min结构先按图2a制造,当外啮合齿轮泵的转速为4600r/min、背压为0.24MPa时,测得其平均排量Q1=228.51L/min,容积效率η1=0.842(2)虽然增加一条补充填油液的进油槽,其容积效率大于JB/T51116-99要求的η≥0.84,但容积效率高转速时与小排量的外啮合齿轮泵相比还是偏低。究其原因,是因为大排量的外啮合齿轮泵齿槽空间较大,高转速时相啮合的齿从齿槽中转脱出后在尚未充满时,齿槽己转过吸油口,接触到泵体齿腔的内表面,这样油液就无法充满齿槽。虽然增加一条补充填油液的进油槽能补充一部分油液到齿槽间,但由于补充填油液的进油槽尺寸不可能太大,补充填的油液有限,所以对于齿槽空间较大的大排量外啮合齿轮泵排量提高也有限,其容积效率也没有小排量高。且JB/T51116-99要求排量大的外啮合齿轮泵的容积效率要高于小排量外啮合齿轮泵,容积效率过低肯定是不行的。为解决这个问题,我们有针对性地在加大外啮合齿轮泵的吸油空间,以增加齿槽充油时间,具体结构如图2b所示。扩大的吸油空间长度单边应在(1～2)da/z(其中da为齿顶圆直径,z为齿数)为宜,且应≤2da/z。用已加大吸油空间单边长度1.5da/z的泵体、其他零件制造和安装精度同前完全一致的外啮合齿轮泵再做实验,当外啮合齿轮泵的转速为4600r/min、背压为0.24MPa时,测得其平均排量Q2=244.52L/min,则容积效率为:η2=0.901。4吸、排油中间凹形对于制造和安装使齿轮产生偏心,齿顶圆圆周上压力分布成凹形,在吸、排油中间有时出现比吸油压力还低的低压区的情况,而制造和安装精度只要控制6级时就基本上可以消除。一般情况下,齿轮的制造和安装精度应控制不低于7级。5优化结构效果用JB/T6010-92的JBC07系列中模数为4.5mm、齿数为8、中心距为40.50mm、齿顶圆直径为49.50mm、齿轮宽度为50mm外啮合齿轮泵改进前后的3种结构做实验得到图4所示的容积效率(η)特性曲线,从图5可看出泵体结构改进后,不但消除了抽空现象,而且容积效率提高明显。4外合齿轮泵的孔隙率及容