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齿轮泵高压化后存在的问题分析

  • 发布者:凯时泵阀

    发布日期:2019-08-31
  • 齿轮泵的工作压力提高后,会导致泵内泄漏加剧,容积效率降低;轴承磨损随之加大,液压径向不平衡力也随之增大;同时引起齿轮泵振动和噪声增大。齿轮泵中噪声的产生主要分为两大类:一类是机械噪声;另一类是流体噪声。其中机械噪声主要与齿轮泵零部件材料、原材料的加工及调试安装有关;随着技术的发展,机械噪声在不断的减少,然而液压噪声在齿轮泵噪声中比较难处理,因此要发展齿轮泵就要对液压噪声问题进行剖析并将其解决。这两类噪声大致分为:困油现象引起的噪声、流量和压力脉动产生的噪声、齿轮啮合冲击产生的噪声、气蚀和气穴产生的噪声等,下面主要对这些噪声产生的机理进行分析。

    1高压齿轮泵液压径向力分析

    高压齿轮泵中,作用在齿轮泵齿轮外圆上的液体压力是不相等的,可以认为压力从压油腔到吸油口的压力是逐渐降低的。可以得出齿轮泵在吸油口压力值较小,比大气压力要低;压油口压力则较高,压油口的压力就是齿轮泵的工作压力。齿轮要在泵体内部转动,因此要保证泵体内表面与齿轮齿顶之间有一定量的径向间隙,这时齿轮泵内部的压力就简化成由吸油口压力逐渐分级上升到压油口压力,产生这种现象的主要原因是液体压力综合作用,分别为主动齿轮和从动齿轮轴承由液压力而产生的径向力。

    随着齿轮泵的工作压力的增高,齿轮泵内部的液压径向力也随之增大。这个力会加速对轴承磨损,使轴承的使用寿命缩短,还会导致轴因受力而产生弯曲变形,使得两齿轮的齿顶与泵体内表面接触,产生摩擦,使齿轮磨损加剧,从而缩短了齿轮的使用寿命,与此同时又降低了齿轮泵的工作效率。因此齿轮泵高压化过程中,一定要想办法尽量的减少液压径向力。

    2高压齿轮泵内泄漏的分析

    为了提高齿轮泵工作压力,要减小齿轮泵齿轮端面和前后盖之间的轴向间隙,因为经过轴向间隙而产生的内泄漏量占总内泄漏量的75%~80%。现在较常用的做法就是通过齿轮端面间隙自动补偿的方法来提高齿轮泵的压力,一般是使用浮动轴套、浮动侧板、挠性侧板等。

    随着齿轮泵的高压化,齿轮泵工作时间长了以后,浮动轴套会有一定的磨损,这样就使得齿轮泵的高压腔液压油向低压腔泄漏。另一方面,轴套的浮动性也是会影响齿轮泵的泄漏量,浮动性差的的轴套泄漏量越大。所以在选用轴套、侧板的时候一定要考虑到其材料和浮动的性能。齿轮泵啮合处有缝隙,也会造成内泄漏,但由于现在齿轮的制造精度不断的提高,齿轮啮合处也有一定的压力,因此这方面的泄漏一般很少。

    齿轮外圆和壳体内表面见的径向间隙会出现泄漏,如果间隙过少会导致齿轮和泵体产生摩擦,这样就容易损坏泵体和齿轮。高压齿轮泵的径向力不平衡也会使得齿轮外圆和壳体内表面的间隙发生变化,这些都是齿轮泵产生内泄漏的原因,如果泵的内泄漏过大,就导致齿轮泵整体的容积效率下降,影响到泵的正常工作。

    当封闭空间中容积由大变小时,由于液压油的可压缩性较小,这时被困的油液受到挤压,导致齿轮泵内压力上升,一部分液压油就通过零部件件相接触面的缝隙挤出,这些油液使齿轮和轴承承受比较大帕液压径向力,并使油液过热,液压径向力增大促使齿轮在运动过程中产生振动和噪声;当密闭空间中容积由小变大时,容积增大会造成一定的局部真空,这样使溶解在液压油内的气体被分离出来,从而出现气穴现象,这些都是引起齿轮泵产生振动和噪声的原因。

    齿轮泵是通过改变密闭容积大小,来完成工作;通过电动机的转动,带动齿轮泵的主动齿轮旋转,从动齿轮通过与主动齿轮相互啮合,而随之旋转。整个工作中,齿轮泵的吸油、排油的体积是周期变化的,转动过程中齿轮齿顶圆的半径始终大于两齿轮啮合点的半径,然而两齿轮的啮合点位置是随着齿轮的旋转不断发生变化,这就造成泵在吸、排油口在不同时刻的瞬时容积变化率是不均匀的,因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。

    外啮合齿轮泵的排量都是根据其啮合的原理来推算,这里只近似的计算出齿轮泵的排量其计算方法;理论排量V等于齿轮泵两个齿轮的齿间槽容积的总和,假设齿间槽的容积等于轮齿的体积则齿轮泵的排量可以近似等于其中一个齿轮的所有轮齿体积与齿间槽容积总和。

    因此在齿轮泵工作的过程中会产生一定量的流量脉动,此脉动的幅值与频率主要与齿轮泵的转动速度、流量及齿数有关。另外,由于齿轮泵零部件制造精度不高,这会造成少量的油液由压油腔向吸油腔内泄漏,导致泵产生压力脉动和噪声。


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