外啮合齿轮泵的困油现象

时间:2017-08-27 09:58 作者:亚兴工业泵阀 点击:

  外啮合齿轮泵是一种用于泵送工作油液的动力泵,其中,外啮合直齿齿轮泵的结构*简单、成本*低,应用极广。经过科研人员多年的研究与技术改进,目前,齿轮泵的工作压力和转速得到很大的提高,且齿轮泵的3大主要不足,即泄漏、径向力不平衡和困油现象也得到了很大的改善,但是困油现象对泵造成的危害仍没有从根本上得到解决。此外,齿轮泵的转速是引起困油现象的*直接因素,高转速势必引起   严重的困油现象,相关的研究资料也很少。目前,在齿轮泵的设计中,解决困油问题的办法   多为事后验证与局部调整,例如,卸荷槽尺寸的修改,侧隙和轴向间隙的加大等,考虑到试验的局限性,事后验证目前也仅适用于低速的情况。随着齿轮泵转速越来越高的发展趋势,能否在设计过程中主动考虑困油现象,建立一个评估困油压力变化的数学模型,即困油模型,具有非常现实的意义。
为保证齿轮泵连续而均匀地旋转与供油,以及考虑到制造和装配上的误差,在设计上,齿轮副的重合度应大于1,即在某段时间内,同时啮合的应有两对轮齿,这样在这两对轮齿和两侧端板以及泵壳内表面之间就形成了和进、出油腔均不相通的闭死容积,其大小会随着齿轮的连续旋转发生时而压缩、时而膨胀的周期性变化,并导致闭死容积内油液的工作压力发生剧烈变化,这种现象被称之为困油现象,闭死容积中工作油液的体积称为困油容积,其截面称为困油面积,闭死容积中困油的压力称为困油压力。由于工作油液的可压缩性很小,当困油处于困油容积的压缩阶段时,困油压力会因受挤压而急剧升高,大大超过泵的输出压力,从而产生冲击载荷。反之,当困油处于困油容积的膨胀阶段时,困油腔中可能会形成局部的真空,从而产生气穴。
目前,从困油区间的角度看,针对困油现象的相关研究主要局限于双齿啮合的情形,其默认的前提是,存在着较大的齿侧间隙以及两困油容积内的困油压力通过齿侧间隙具有等压调和的功效。事实上,较大的齿侧间隙不仅会加剧齿轮副的振动,带来二次噪音的问题,而且也会引起容积效率的下降,这对粘度较低的流体   为严重。因此,齿侧间隙的选择是有限制的,具体的选择标准可参照文献。同时,在卸荷的实践上,卸荷槽的型式多种多样,有矩形、弧形和锥形、对称与非对称形等等,相关的研究表明,合理的卸荷槽设计可以减轻困油现象,其输油脉动较一般结构降低20%,但卸荷槽的存在也降低了泵的容积效率,如果设计不当,会加剧出口处的压力脉动。此外,由于加工、装配等原因,期望单凭卸荷槽来   消除困油现象也不现实,因此,有   结合卸荷槽的再创新、设计参数的优化来综合考虑,其中,设计参数主要包括侧隙、轴向间隙、卸荷槽的结构参数和齿形参数等。
 

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