CBN-E450齿轮泵优化设计及工艺研究

摘要PAGE2摘要PAGEII题目CBN-E450齿轮泵优化设计及工艺研究摘要液压泵是液压系统的动力源，是一种回转泵，利用泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压。齿轮泵因为结构简单、制造容易、质量小、体积小、故障与维护方便、价格低、转速和流量调节范围大等优点，因而被广泛用于各类机械的动力源。因为它的需求量大，应用广泛，也因此爆发出许多缺点。论文简要介绍了齿轮油泵的发展现状和未来前景，列出了一些缺点和问题，对齿轮泵基本回路进行解读和研究，分析了齿轮泵失效中轴套损坏的原因并提出方案进行优化。对CBN-E450齿轮泵，做出了设计计算书，研究了轴套的设计和工艺，优化了其结构。针对齿轮油泵的一些故障现象，分析了出现的原因，提出了解决方法，最后为齿轮泵的噪音问题，进行了详细的解读。关键词：齿轮油泵优化设计单边润滑轴套故障现象噪音问题AbstractAbstract Abstract AbstractThehydraulicpumpisthepowersourceofthehydraulicsystem.Itisakindofrotarypump.Itusesthechangeandmovementoftheworkingvolumebetweenthepumpcylinderandthemeshinggeartodeliverorpressurizetheliquid.Gearpumpiswidelyusedinallkindsofmechanicalpowersourcesbecauseofitssimplestructure,easymanufacturing,smallmass,smallvolume,convenientfaultandmaintenance,lowprice,largespeedandflowadjustmentrange.Becauseofitslargedemandandwideapplication,italsohasmanydisadvantages.Thispaperbrieflyintroducesthedevelopmentstatusandfutureprospectsofgearpump,listssomeshortcomingsandproblems,interpretsandstudiesthebasiccircuitofgearpump,analyzesthecausesofshaftsleevedamageinthefailureofgearpump,andproposesaschemeforoptimization.Forcbn-e450gearpump,thedesigncalculationsheetismade,thedesignandtechnologyofshaftsleevearestudied,anditsstructureisoptimized.Inviewofsomefaultphenomenaofgearpump,thispaperanalyzesthecausesandputsforwardsolutions.Finally,thenoiseproblemofgearpumpisexplainedindetail.Keywords:GearOilPumpOptimaldesignUnilaterallubricationsleeveFaultphenomenonNoiseproblems第五章齿轮泵的故障现象解决与噪音问题分析目录PAGE1目录摘要 IAbstract II第一章绪论 41.1发展现状和前景分析 41.2CBN齿轮泵的缺点和问题 6第二章齿轮泵的设计方案 82.1齿轮油泵的结构及原理分析 82.2齿轮泵基本功能优化的回路 92.3轴套结构的优化 10第三章主要设计计算 123.1CBN-E450齿轮参数计算 123.2油泵技术参数计算 133.3轴套的计算 143.4轴套的优化计算 163.5强度计算 17第四章齿轮泵轴套的设计及工艺 184.1齿轮泵轴套的选择 184.2齿轮泵轴套的加工工艺 18第五章齿轮泵的故障现象解决与噪音问题分析 205.1齿轮泵的常见故障现象 205.2故障现象解决方法 205.3分析齿轮泵产生噪声的原因 215.2解决噪音的方法 21第六章总结与展望 23致谢 24参考文献 25附录1轴套的加工工艺卡 26第二章齿轮泵的设计方案第一章绪论1.1发展现状和前景分析齿轮泵的历史背景要从1912年瑞士发明了一个专利说起，那个在商业应用中只有20年。根据相关统计，1985年美国有14000台齿轮油泵，1997年达到45000台，2000年超过70万。现在，他们以10%的比例稳步成长着。1998年，美国商业大厦的19%使用齿轮泵系统进行空调，30%的人拥有新的建筑。由于齿轮泵的飞速发展，当时美国的齿轮油泵工业成立了美国齿轮油泵协会。协会的成员由美国能源部、环保署、艾迪逊电力研究所及大量齿轮油泵厂家组成，汇集了齿轮泵行业内的各种大咖，大大促进了行业的发展。这种系统不仅成本低而且更加绿色环保，因此该协会前瞻性地投入了一大笔美元从事开发、研究以及推广工作。数据表明美国在2001年一年就安装了近四十万台齿轮油泵。齿轮油泵的发展能够缓解温室效应的扩大趋势，四十万台齿轮油泵的安装将温室气体排放降低了一百万吨，相当于减少辆汽车排放的污染物一百万吨或者种植四十万平方米的树林，每年节约能源的费用就达到了4.2亿美元，由于齿轮油泵安装的增长，每年节能费用也在增长，高达1.7亿美元。中、北欧如德国、奥地利、瑞士、瑞典等国家与美国的齿轮油泵的发展不同的是，这些国家主要利用表层岩土体中的低温地热资源，在地下（约四百米深）埋盘管的齿轮油泵，用于室内供暖以及提供家庭生活热水，非常方便。在为家庭供热的装置中，据相关调查在1999年，瑞士的齿轮油泵的所占比例高达九成，奥地利为四成，丹麦为三成。美国与中国签订了协议，进行合作，组织并进行了许多互惠互利的项目，在许多城市建造齿轮油泵的空暖系统，这既缓解中国对石油和煤炭资源的依赖，实现能源资源多元化的目标，又让美国开拓了中国市场。后来中国将“水源热泵”系统应用在国家重点工程中国残疾人体育综合训练基地的场馆建设中。这种装置不但能够实现供热、制冷、生活热水的需求，而且既环保又节能，不存在任何污染问题，残奥会的理念绿色奥运体现的淋漓尽致。与此同时，科技部委托很多中国企业发展齿轮油泵技术，两国的民间企业纷纷合作，因此美国的齿轮油泵技术及其设备也被大量引进中国市场。我国齿轮油泵产业开始面向市场化、产业化发展，也让我国齿轮油泵的研究和开发的水平尽快跟上国际。中国的齿轮油泵开始迅速发展，与此同时国内几所大学也开展了对齿轮油泵的研究，清华大学、天津大学获得了非常大的进步，它们分别与有关企业结合产品和学术研究开发出了中国自己的品牌齿轮油泵系统。目前已经建成很多典型的工程案例。中国越来越多的用户体验到了齿轮油泵应用的优势，开始慢慢了解和学习齿轮油泵，从这个这个行业的发展趋势来看，中国齿轮泵的市场前景不可估量。中国齿轮油泵市场前景尤为广阔。市场广阔的原因有内在原因和外在原因两种。外在原因是不可再生资源有些污染严重且越用越少，而节约能源、充分利用可再生能源，开发和运用不可再生资源已经是全世界的潮流，中国应该跟上；更重要的是内在原因，我国一直以来都在研究热泵科研以及应用，有着良好的理论和实践基础，最早追溯到上世纪50年代，天津大学热能研究所吕灿仁教授具有前瞻性的眼光，发现了热泵技术的优势，那时就展开了对热泵的研究。不久，吕教授就取得了非凡的成就，1965年，中国第一个水冷热泵空调诞生了。另外，在国内的大学中，在天津商业大学、建筑学部等领域，对地下埋设线圈齿轮油泵的技术研究取得了很大的成果。关于热泵技术的开发和应用的许多国家研讨会，为了讨论和决定热泵技术的开发方向，进行了许多国家的能源研究。2006-2010是中国器材制造业再生的重要时期。中华人民共和国国家经济社会发展的第十一个五年计划，为水泵设备制造业的发展提供了最好的发展机会。国家还明确提出了激活旧产业基础的提案。加大关键机械装备国产化的力度，并将给予装备制造企业全面多方位的支持和鼓励。因此，我们应对齿轮油泵产业抱有极大的信心，在学习外国先进技术和产业经验的基础上，并在所有水平和国家内部政府的大力支持下，中国的商业社区和科技社区将在短时间内共同工作，打造适合中国的齿轮油泵产业。在改革开放的新时期，浙江一带的一些具有商业头脑的民营企业突然发展起来，凭借他们的智慧，他们建立了科学灵活的管理机制，并改善了他们的销售网络。由于民间企业系统在小说、历史背景、生产和运用方面的规模优势，为了进一步的发展，产业更具凝聚力，他们的产业逐渐集团化，有些已经集团化改革成功，做了良好的表率作用，发展势头愈发强势。现如今泵业市场上,随着经济的改革和市场的变化，民营企业的数量已远远超过国有企业的数量,民营企业的产值更是远超国有企业的产值。据有关机构调查,国有企业和国有控股企业的产值只占当中的三成,而民营企业却占到五成以上,泵企业中年产值排名前几名的企业都已经是民营企业。民营企业对泵行业的发展有着不可磨灭的贡献，在行业中起主导作用，行业地位坚实无比，相信在未来的发展过程中,必将带领重企业更进一步。但是目前齿轮油泵的现状不容乐观，尽管之前齿轮油泵行业为国民经济做出了巨大贡献，一方面由于市场的饱和与技术的落后，它的一些传统产品和通用泵类产品的产量下降的非常严重，很多产品产量都缩水了近七成；从另外一方面来说，这些年形成的许多高技术齿轮油泵和特殊泵类产品，也因为需求量少导致生产资源闲置。产量和需求的减少使我国齿轮油泵行业越发离散，市场的自由竞争较为分散。现在泵产业已经没有龙头产业，可能有几家稍微强大的企业，但不存在一家独大的现象。这几家优势企业疯狂占有市场，行业内各企业的竞争还是非常激烈，大部分市场也都向这些企业靠拢。双弧正弦齿形电弧的设计是上世纪90年代的技术，一直被用于齿轮油泵。在当时极为流行，属于先进技术。与渐进齿轮相比，这种齿轮在啮合过程中不会相对滑动，所以牙齿表面没有磨损，噪音低。因为操作更加平衡，所以效率更高。没有困液现象，寿命也更长。这些优点令它取代了渐开线齿轮。这种全新改版的齿轮泵采用新的方法，优化了油泵的设计、生产和使用，使油泵进入了一个新的领域，推动了油泵产业的发展。随着经济的发展以及人口的增长，常用能源的消耗成了大问题，一些不可再生资源越用越少，节约能源成了我国可持续发展的重要理念。生产用电是能源消耗重大问题之一，因此我国计划启动了严厉的措施来强化保证企业的节能，其中包括设置法律强制性规定。齿轮油泵行业就将节能化作为行业发展的一个重要的方向。齿轮油泵是泵的一个重要品种，在历史发展中历经磨难，有很多重要的发展和变化。全油压齿轮泵是最早期的版本，但是它对环境不好，不节能，随着时代的发展，伺服电机的成熟及大规模的市场运用，加上价格的低廉，从成本考虑，因此全电动式的精密齿轮油泵迅速崛起，占据大量市场份额。这种全电动式齿轮泵有很多优点，基于节能和环保问题，进行全新升级和改版，目前，节能环保是电动齿轮泵的优点。从节能和环保的角度来看，一些先进的所有电动齿轮泵都可以节省70%的电。另外，由于喷射控制的精度高，所以速度稳定，能够进行多级调整。但是，有很大的缺点，寿命问题，它的寿命完全比不上全液压式齿轮泵，这就限制了全电动式齿轮泵的广泛使用。结合两种齿轮泵的优点，这两种齿轮泵相互弥补，开发了一种将油压驱动和电驱动一体化的电动油压泵。不仅全液压齿轮泵的高性能和寿命长，而且还具有全电动齿轮泵的节能和稳定性。因为这些优点，齿轮泵行业的发展方向已经趋向于复合式的齿轮泵。1.2CBN齿轮泵的缺点和问题齿轮泵经过多年的发展，虽然已经有了长足的进步，能基本能够满足企业市场的需求和管理工作能力要求，但是齿轮泵还是有许多先天不足的地方。1.齿轮泵的很多工作腔都是固定的，这是由于齿轮的端盖和齿间槽都是固定的，因此会形成一些固定大小的密封工作腔，所以限制了它的使用范围，只能用作定量泵。2.齿轮泵的噪音非常大，而噪音是由于震动所产生的，产生震动的原理是它的流动脉动大，冲击力就强，这样就会引起很大的压力脉动，去压迫撞击管道、阀门等从而引起剧烈的震动，导致非常大的噪声。3.齿轮泵的容积效率低，导致之间的零件的不能互换，而且磨损后很难重新使用，无法维修，因此不能用作变量泵。4.这是一个低应力的工作。齿轮泵齿轮，轴和轴承的压力不平衡，径向负荷，限制其压力增加。大多用于中低压系统。5.不输送含有固体粒子的液体的液体和高挥发性，低闪点。6.齿轮正常工作下是啮合运动的，因此会有磨损，长期稳定运行下不管运动量多大都必然会出现损耗，这是不可避免的。7.输送介质流量较小。8.齿轮泵所受径向力不平衡的问题是泵的结构导致，它的一侧为吸油腔，另一侧为油压腔，左侧油的压力高，右侧油的压力低。因为两端压力的不同，因此压力油总是把齿轮推向进油口的一侧。如果压力油的压力越来越高，就会使这个不平衡力越大，这样就会造成严重的磨损，甚至会使轴弯曲，齿轮运转时把泵体刮坏，会大大降低齿轮泵的使用寿命，降低齿轮泵的工作效率。9.齿轮泵的困油现象危害极其明显。齿轮泵的啮合重叠系数是ε，这个系数非常重要，是齿轮泵能够正常平稳工作，进行持续供油的必要保证，这个系数只有大于1齿轮泵才能够正常工作。而在齿轮泵正常工作中，齿轮连续啮合，上一对齿轮还没有脱离开来，而下一对齿轮就已经啮合了，两对齿轮同时啮合时，就是令一部分油被困在一个独立封闭的空间内，这个空间是两对齿轮啮合所形成的，这个空间没有与吸油和压油腔相同，是完全独立且封闭的，因此就会产生困油现象。这个现象，在齿轮工作时产生的封闭空间容积会发生变化，会变大或变小，因此会使油液被挤压或者会膨胀。容积变小时，压力会变大，使油液被挤迫，从一些小的缝隙中挤出，这样就会产生很高的热量，严重会导致齿轮泵内一些零件不堪重负，承受一些设计时没考虑的压力而损坏。容积变大时，齿轮工作时产生的封闭空间会形成很大的真空，这样就会产生气穴，导致齿轮泵剧烈震动，就会产生上一条的噪声。第二章齿轮泵的设计方案2.1齿轮油泵的结构及原理分析齿轮泵是液压系统的重要组成之一，在液压系统中广泛应用，大多用作定量泵。齿轮泵由于结构的不一样，又将它从结构上分成两种齿轮泵，一种是外啮合式齿轮泵，另一种是内啮合式齿轮泵，其中前者在生产应用中最受消费者欢迎，销量最广。齿轮泵的原理非常简单，主动齿轮逆时针旋转时，带动从动齿轮顺时针旋转，这时左侧为出油腔，右侧为进油腔如下图所示，箭头所指方向为油的流动方向。齿轮旋转啮合时，带动油液的流通，油液从吸油侧被齿轮带动到压油侧，齿轮持续不断的啮合带动液体的流动从而进行工作。而输出流量的大小是由密封空间的容积大小来决定的，这是齿轮泵的工作原理。轴承外环2-堵头3-滚子4-后泵盖5-键6-齿轮7-泵体8-前泵盖9-螺钉10-压环11-密封环12-主动轴13-键14-泄油孔15-从动轴16-泻油槽17-定位销2.2齿轮泵基本功能优化的回路齿轮泵的结构限制了它的用途与功能。因为齿轮泵时定量泵，因此我们大多只把它当成恒流量控制液压源使用。然而，组合阀配件和螺纹耦合方案是能够有效地提高齿轮泵的功能。这种方法能够极大地降低它的制造成本，还可以提高它的工作效率以及系统的可靠性。因此，改进之后的齿轮泵性能将接近昂贵而复杂的活塞泵。控制阀如果直接在齿轮泵上安装就可以很好的减少泄漏，因为各零件之间能够更好地联接起来，这样工作的可靠性就有了保障。安装阀能够使回路的循环压力降低，让零件承受更小的负载，从而提高工作时的效率和能力。齿轮泵基本功能的回路优化能够更好的提高齿轮泵的性能，甚至拓展它的功能，解决一些不必要的麻烦。卸载回路：卸载作用元件可以将在大流量泵与小功率单泵结合发展起来。液体从两个泵的出口排出，达到预定压力和流量后，大流量泵就会把流量从它的出口循环到入口，这样就减少了泵对系统的输出流量，泵的功率减少到了略高于高压部分工作的所需值。未卸载排量占总排量的比率决定了流量降低的百分比。组合或螺纹联接卸载阀减少甚至消除了孔道、管道和辅件以及其它可能情况的泄露。导控（气动的或液压的）是一种改进的卸载阀致动模式。这种阀可以实现远程控制。目前最佳的应用就是使用电气或电子开关的电磁阀，不仅可远程控制，还可以用微机控制。人工操纵的卸载元件常常用于快速动作而需大流量和为精确控制而减少流量的回路。压力进行传感系统卸载回路常用于实际行程中需快速、行程时间结束时需高压低速的液压缸供液，这种方案是目前最普遍的。流量传感卸载阀是由流量所控制的，因此大流量泵相邻的元件做成可以对最大流量节流的尺寸，所以这种回路能耗少，工作稳定，成本又低。基于这两种回路，又研究出了压力流量传感卸载回路，因此不管是达到预定压力还是流量，都会卸载。设备在空转或者正常工作速度下都可以完成高压工作。这种回路就减少了很多不必要的流量，因此降低了所需的功率，常用于挖掘设备，具有较宽的负载和速度变化范围。优先控制流量回路：定值一次流量控制阀可以保证泵的转速、工作压力或支路所需的流量。输出流量必须大于或等于一次油路所要求的流量，二次流量可用于其他用途或返回储罐。这种阀将一次控制与液压泵结合起来，省去了管路并消除了外泄露，因此降低了成本。负载传感流量控制回路：这种回路和一次流量控制的功能非常接近，所有工作所需流量都一次提供，它可替换的标准流量控制环路，以获得最大输出流量。由于这种回路无载，因此压力低于定值一次流量的控制方案，所以温升低、功耗低。还有很多液压泵回路方案，合理选择会降低整个系统的成本，让系统工作效率更高。2.3轴套结构的优化泵的右侧为吸油腔，左侧为油压腔。在压力油室与在齿轮的液压力，沿齿尖漏油具有压力范围从尺寸，径向非平衡力由轴承和齿轮接收。液压力越来越高，这个不平衡力就越大，其结果我们不仅可以加速了轴承的磨损，还能够降低中国轴承的寿命，甚至使轴变形，造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。作用在齿轮上的径向液压是由轴套支撑的，径向不平衡力越大，轴套所受的压力就越大，轴套与泵体间摩擦力越大，轴套的浮动性越差。为解决径向力不平衡，降低径向力，可以扩大高压区。扩大高压区就是在一些区域人为地增大泵体内壁和齿顶的间隙，只使在吸油口前1到2个齿的齿顶和泵体保持很小的径向间隙，起封闭作用。采用单边轴套就可以从轴套结构改进上来实现。这种轴套在同时满足刚度和强度的前提下将高压区部分轴套基体削去一部分，使齿轮和轴套大部分圆周上承受高压油，降低了齿轮和轴套所受的径向不平衡力。轴套正面需要有安装内密封件的位置，所以可以在背面适当削多一点，这样就形成一个边。轴套的高压侧两个凸起部分起加强筋的作用，顶部和轴套低压侧部分在同一圆周上，在加工轴套时，轴套外圆尺寸便于测量，在齿轮泵装配时，轴套更易于定位，便于安装。单边轴套结构这种轴套四周和两面所需机械加工的面积大量减少，因此提高了加工效率。轴套在纵向两头被削去一部分还可以防止轴套受热膨胀卡死，又提高了轴套的浮动性。第三章主要设计计算第三章主要设计计算3.1CBN-E450齿轮参数计算1、理论中心距（或分度圆直径）:AT=D0=mz式中：m—齿轮模数m=4z—齿数z=10AT=D0=mz=4×10=402、实际中心距（节圆直径）:A=D=m(z+1)=4×(10+1)=443、齿顶圆直径：De=m(z+3)=4×(10+3)=524、啮合角（装配后）5、齿侧间隙：Cn=0.08m=0.08×4=0.326、移距系数：7、移距值：ξ0=ξm=0.59116×4=2.364648、基圆直径：D0=mzcosα0=4×10×cos20°=37.5889、基圆节距：t0=πmcosα0=3.14×4×cos20°=11.80910、齿顶高：11、齿根高：取齿高系数f0=1，顶隙系数C0′=0.25h″=m(f0+C0′-ξ)=4×(1+0.25-0.59116)=2.63512、齿全高：h=h′+h″=6+2.635=8.63513、齿根圆直径：Dj=De-2h=52-2×8.635=34.7314、两齿公法线长度：M=2ξmsinα+L′m=1.617508+18.2932=19.89070815、齿顶圆弧齿厚：则16、啮合线工作长度：17、重合系数：ε=L/t0=13.06/11.809=1.1059418、齿顶间隙：C=A-（De/2+Di/2）=44-(52/2+34.73/2)=0.63519、分度圆弧齿厚：S0=m(π/2+2ξtgα0)=4×(3.14/2+2×0.95116×tg20°)=8.00520、齿宽：CBN-E400（A）齿轮宽度和计算排量表表1排量(ml/r)2531.5405063齿宽(mm)22.529364556计算排量(ml/r)25.1531.2940.2550.2962.593.2油泵技术参数计算驱动扭距与驱动功率的计算：额定驱动扭距：(N·M)最大驱动扭距：(N·M)额定驱动功率：（kW）最大驱动功率：（kW）式中：PH—额定压力（kg/cm3）；Pmax—最大工作压力（kg/cm3）；ηm—油泵机械效率，取ηm=0.9；qT—理论（或计算）排量（ml/r）；QTH—理论流量（l/min）。计算结果列于下表:表2项目型号MH(N·M)Mmax(N·M)NH(kw)Nmax(kw)450A142.3177.826.336.52进出油口流速的计算：V=QT/F式中：V—流速(m/s)QT—计算流量（m3/s）F—进或出油口截面积（m2）表3型号项目450A进油速度(m/s)2.965出油速度(m/s)3.663.3轴套的计算卸荷槽尺寸计算：(1)卸荷槽宽b计算：b=t0cosα=11.809×cos20°≈11.1据资料介绍，对齿轮泵当a取0.8m时，噪声显著降低。这里b取11mm,a取3.2mm。轴套孔承受径向载荷的计算：（从动齿轮作用在轴套孔上的径向载荷）图3.3.1计算公式（参照文献[b]）:P=kPmaxbDe式中：Pmax—齿轮泵最大工作压力（kPa），这里取Pma=20000kPa=20MPa；b—齿宽，b=45；De—齿顶圆，De=52；k—动载系数，按文献[b]:计算系列中承载最重的CBN-E450A泵，dB/m=30/4=7.5z=10则k=（2.3-0.026dB/m）/（z∧0.666-0.034dB/m）=(2.3-0.026×7.5)/(10∧0.666-0.034×7.5)=2.105/10∧0.411=0.817所以:P=0.817×20000×4.5×5.2=382356kPa=382.356MPa与从动齿轮相配的轴套孔受径向载荷作用产生的比压与PV值计算：比压:式中：P—从动齿轮径向力（kg）l—轴承的支承长度（cm）d—从动齿轮轴径（cm）轴承PV值计算：V=пdnH/60×10³=3.14×26×2000/60×10³则PV=29412×2.72=80000kPa·m/s轴套轴向液压平衡计算：（1）轴套推开力计算：S=пDe²/4-пDi²/4=3.14×52²/4-3.14×34.73²=11.76cm²Di为齿根圆直径Di=34.73则：P推=P·S=200×10×11.76=23520N（2）液压压紧力计算：压紧力P1S1=P1eS1=10.1cm2(见图3.3.2)图3.3.2Pjn=200×10×10.1=20200N压紧比：ε=P压/P推=20200/23520=0.85883.4轴套的优化计算之前计算齿轮的齿轮泵的齿顶部厚度为S＝1.1544mm，两孔的中心距为A为44，齿顶圆的直径为D＝52，最大排量时进油口的直径是D1＝26，下面是一些优化时的计算。齿顶厚在圆周上的夹角θ＝(S/ПD)×360°＝2.54°CBN-E450型齿轮泵的齿轮个数为Z＝10；β为轴套挖空边缘与轴套内孔中心线在圆周上的最小夹角β；γ为轴套上参与径向密封部分的最小角度。下面为一些计算：γ＝360°/Z+θ＝38.54°sinα＝(A-D1)/D=0.3462,α就为20.25°β=γ-α=18.29°设计时可以把β取大一些，取33°优化前的轴套重102克，改进过后为77克，如果批量加工会节省很大的成本。第四章齿轮泵轴套的设计及工艺3.5强度计算主动轴强度计算：主动轴的花键部分是危险断面，此断面的扭转剪切应力为：τ=Mmax/Wn(kPa)式中：Mmax—传递的最大扭矩(N·m)(见表2)Wn—抗扭断面模数：式中：D—花键外径(cm)；D—花键内径(cm)z—花键齿数；安全系数n=1.5～2.5则：所以：第四章齿轮泵轴套的设计及工艺4.1齿轮泵轴套的选择轴套类零件的材料以钢、铸铁、青铜或黄铜为主，也有许多采用双金属结构的。这里CBN-E450型齿轮泵的轴套采用铸铁的材料进行制造。4.2齿轮泵轴套的加工工艺轴套的作用巨大，它可以起滑动轴承的作用，可以在安装中起轴向定位的作用，在工作时还可以减少震动、减少摩擦，还可以让轴的寿命更加长久，因为它阻隔了轴和有害介质的接触。相互位置精度存在一定的影响，会降低到轴套与轴的配合，影响齿轮泵的效果，甚至会影响传动精度，并产生噪声。所以在普通车床加工时为了轴套的精确加工拟定新的工艺路线：我们首先对毛坯进行正火，之后进行车端面，车完端面再钻中心孔，然后粗车一端表面，检测完精度后调整，再精车一遍，这一端完成后掉头，再粗车另一端面，继续检测精度，然后精车另一端面重复上一遍操作，最后进行检验。定位基准一般拆用中心孔来定位，这样误差会更小，更容易统一定位基准。工件装夹方法的改进：我们在粗加工时，主轴转速慢，切削量大，因此晃动会很剧烈，误差就会很大。我们在卡顶法的基础上进行改进，使用卡拉法可以完美解决。在进行精车时，我们一般采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖），这样有利于提高加工精度，其原理是提高中心孔的加工精度。1.确定毛坯我们厂所生产的齿轮油泵的轴套用的材料是铸铁，材料的价格在3300元一吨。2．确定主要表面的加工方法轴套是回转结构，因此主要采用车削与外圆磨削成形。结合参考文献和国家标准视轴套的公差等级从而进行合理选择机器来加工。3．划分阶段不同的加工形式应该分开进行，这样才能保证零件的精度，粗加工时的变形能够在精加工中得以改正，确保误差最小。该轴套加工划分为两个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)4．加工尺寸和切削用量轴套粗车的余量我们取1.5mm，半精车余量可选用0.5mm。详细加工尺寸见加工工艺卡。轴套的径向精度一般为0.01-0.03，高度的精度为0.001-0.00，表面粗糙度会比其他零件更高，Ra通常为0.8-3.2微米，其余的一些常见的尺寸精度我们可以从《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中取得。5．拟定工艺过程轴套的工艺过程一定要按到加工的工艺路线来实行，这样才能使轴套做出来更加符合标准。应该先钻中心孔，才能车表面，做其他加工。第五章齿轮泵的故障现象解决与噪音问题分析第五章齿轮泵的故障现象解决与噪音问题分析5.1齿轮泵的常见故障现象齿轮泵在使用中会出现很多故障现象：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.泵与联轴器不同或松动4.齿轮齿型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，如主轴一周有时轻时重的现象流量不足或压力不能升高：1.齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大2.径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大3.泵盖螺钉过松4.中、高压泵的密封圈破坏或侧板磨损严重过热：1.轴向间隙与径向间隙过小2.侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦5.2故障现象解决方法噪声大的解决方法：1.用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂數管接头并拧紧;修磨泵体与泵盖结合面保证平面度误差不超过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.适当拧紧3.重新安装，使其同轴，紧固连接件4.更换齿轮或研磨修整5.配磨齿轮、泵体和泵盖6.检查并修复有关零件7.修整卸荷槽，保证两槽距离8.拆检，更换损坏件9.拆检，重装调整流量不足或压力不高的解决方法：1.修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿型上毛刺2.校正或更换齿轮轴3.适当拧紧4.更换零件过热现象的解决方法1.检测泵体、齿轮，重配间隙2.修理或更换侧板和轴套5.3分析齿轮泵产生噪声的原因（1）齿轮泵流量脉动会引起噪声，这是造成泵振动的动力源。流量脉动会引起压力脉动，而压力脉动也是造成泵振动的动力源，噪音又是由于振动产生的。（2）在前对齿轮脱离卡合之前，齿轮的后一对开始卡合。此时，两组齿轮同时啮合在一起。由于齿轮端面之间的小间隙，两对齿轮之间的油没有连接到泵的吸油和放油腔。当齿轮转动时，封闭的容积发生变化，其中的液体被压缩或膨胀，所以体积液体的压力发生急剧变化。由于液体的可压缩性非常小，封闭体积减少的话压力会急剧上升。封闭容量的高压油会从所有种类的间隙中泄漏出来。这种类型的冲击压力对所有类型的部件都施加了巨大的冲击负荷，导致振动和噪音。当闭合体积增加时，形成真空，溶解在液体中的气体沉淀，形成气泡，产生空化，并且产生较大噪声。（3）由于在制造和安装的齿轮的，到错误时啮合运动，将引起齿轮噪声的碰撞。5.2解决噪音的方法（1）流量脉动引起的噪音控制这种流量脉动产生的噪音是不能完全消除的，只能够使流量脉动对噪声影响小一些。可以减少泄漏从而减少流量脉动，泄漏有很多处，但是主要是指齿轮加工端面与盖板结构之间的轴向发生的泄漏。在齿轮端表面加一块板子时，压力油会被引入到板子后面，减小空间，当泵旋转时，压靠在齿轮板，可以减少轴向泄漏。齿轮泵的脉动数由齿轮的齿数决定。齿轮齿数越多，脉动率就越小。如果齿数相同，则内齿轮泵的脉动率小于外齿轮泵的脉动率。因此，为了减少振动和噪声，可以使用使用齿和内齿轮泵的齿轮泵来降低脉动的影响。（2）困油噪声的解决困油噪声的解决我们可以在两侧的端盖上开一个卸荷槽，如果密封容积由大变小时，这个卸荷槽就可以和高压的油腔相通，这样可以避免压力快速升高；当密封的容积从小变大时，之前卸荷槽中的液体就可以流入到低压腔中，把液体吸进去，就不会产生气蚀现象，这样就可以完美地避开困油的麻烦，从而解决困油产生噪声的问题。（3）齿轮运动时产生噪音的解决对齿轮进行改进，我们可以采取齿顶的干涉部分削去的方法减小齿轮啮合时的破坏力，或者，找到在同一轴上错半节距的方法，用相同尺寸和相同齿数将原来的齿轮分割成两个齿轮，为了有效减少脉动速度和噪声，用平板将两个齿轮分离。第六章总结与展望第六章总结与展望通过这次充分结合所学知识与实践相结合的机会，我充分体会到自己知识储备的不足，这也是我在专科阶段的最后一次任务。整个大学只有这一次，所以我是全力以赴，尽力完成它。我也想检测一下自己的全部实力和潜力，为自己的努力交一个完美地答卷。课题的难度很大，了解了毕业设计才知道原来是多么复杂，这需要综合运用所学的知识，完整地进行学术的研究，理论与实际相结合。我的毕业设计的课题是CBN-E450齿轮泵优化设计及工艺研究。深度研究了齿轮泵的制造数据，对齿轮泵的基本功能进行回路的优化