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【正文】 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 困油的現(xiàn)象 （ 原理演示 ） 為保證齒輪泵平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必須大于 1，即至少有一對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此，在工作過程中，就有一部分油液困在兩對(duì)輪齒嚙合時(shí)所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個(gè)密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。 ? 從圖 (1)到圖 (2)，密封容積逐漸減小；從圖 (2)到圖 (3)，密封容積逐漸增大；如此產(chǎn)生了密封容積周期性的增大減小。受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，密封空腔的受困油液若無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷的作用；若密封容積增大時(shí)，無油液補(bǔ)充，又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象 。 ? 困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動(dòng)和汽蝕，同時(shí)降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。 設(shè)計(jì)齒輪泵時(shí)，在保證高低壓腔不串通的前提下，要保證閉死容積從大變小時(shí)和壓油腔相通，從小變大時(shí)和吸油腔相通即可。 也有在這個(gè)端蓋上鉆一個(gè)盲孔或兩個(gè)盲孔作為卸荷槽。 消除困油現(xiàn)象的方法： 通常是在兩端蓋板上開卸荷槽，見圖 222中的虛線方框。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通。而封閉容積增大時(shí)，通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通，兩卸荷槽的間距必須確保在任何時(shí)候都不使吸、排油相通。 徑向不平衡力 產(chǎn)生徑向力的原因 : （ 原理演示 ） （ a） 吸油腔側(cè)壓力低于壓油腔側(cè)壓力； （ b） 齒輪的嚙合力 。 在齒輪泵中 ， 油液作用在齒輪外緣的壓力是不均勻的 ， 從低壓腔到高壓腔 ， 壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞增 ， 因此 ， 齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用 ， 工作壓力越高 ， 徑向不平衡力越大 ， 徑向不平衡力很大時(shí) ， 能使泵軸彎曲 ， 導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端 ， 使定子偏磨 ， 同時(shí)也加速軸承的磨損 ， 降低軸承使用壽命 。 減小徑向力偏載的措施 ： a） 減小壓油口直徑； 使壓油腔的壓力僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi) 。 ? b）增大掃膛處徑向間隙； 使齒頂不與定子內(nèi)表面產(chǎn)生金屬接觸，并在支撐上多采用滾針軸承或滑動(dòng)軸承 。 ? c）采用滾針軸承或滑動(dòng)軸承； ? d)開減載槽， 即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口，齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口； ? e)過渡區(qū)連通。 齒輪泵的泄漏通道及 端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 在液壓泵中 ， 運(yùn)動(dòng)件間是靠微小間隙密封的 ， 這些微小間隙從運(yùn)動(dòng)學(xué)上形成摩擦副 ， 而高壓腔的油液通過間隙向低壓腔泄漏是不可避免的；齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔去 :(1)通過齒輪嚙合線處的間隙 —— 齒側(cè)間隙 ； (2)通過泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙 —— 齒頂間隙 ； (3)通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙 —— 端面間隙 。 在這三類間隙中 ， 端面間隙的泄漏量最大 ， 壓力越高 ，由間隙泄漏的液壓油就愈多 。 因此 為了實(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化 ， 提高齒輪泵的壓力和容積效率 ， 需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施 ， 對(duì)端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償 。 ? 通常采用的自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙的裝置有： 浮動(dòng)軸套式 和 彈性側(cè)板式 兩種 ， 其 原理都是引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上 ， 壓力愈高 ， 間隙愈小 ， 可自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙 。 ? 齒輪泵的浮動(dòng)軸套是浮動(dòng)的：安裝的軸套外側(cè)的空腔與泵的壓油腔相通 ， 當(dāng)泵工作時(shí) ， 浮動(dòng)軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面 ， 將齒輪兩 側(cè)面壓緊 ， 從而補(bǔ)償了端面間隙 。 間隙尺寸的確定，除了考慮容積效率、機(jī)械效率的提高，還要考慮抗污染能力。其間隙若能比雜質(zhì)顆粒小，就可減小顆粒的浸入。這也是提高齒輪泵壽命的關(guān)鍵因素之一。 主要特點(diǎn) ： （ 1）齒輪兩邊側(cè)板有背壓室，可保證軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償；（ 2）浮動(dòng)支撐隔板有背壓室，可補(bǔ)償徑向間隙及嚙合間隙。（ 3）泵從齒根處徑向孔排油，不存在困油現(xiàn)象。 、內(nèi)嚙合齒輪泵 葉片泵 ? 葉片泵是一種小功率泵，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，它是一種單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單向排油的油泵。 ? 葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈時(shí)，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為 單作用 葉片泵。 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，油泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱為 雙作用 葉片泵。 一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結(jié)構(gòu)。雙作用葉片泵則只能做成定量泵結(jié)構(gòu)。 ? （ 液壓元件 ） ? 單作用葉片泵主要由配油盤 軸 轉(zhuǎn)子 定子 葉片 殼體 6等零件組成 ， 如圖所示 。 葉片泵的定子具有圓柱形的內(nèi)表面 ， 轉(zhuǎn)子上有均布槽 ， 矩形葉片安放在轉(zhuǎn)子槽內(nèi) ， 并可在槽內(nèi)滑動(dòng) 。 轉(zhuǎn)子中心與定子中心不重合 ，有一個(gè)偏心距 e。 ? 單作用葉片泵的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)各種形式的變量。 ? 單作用葉片泵的缺點(diǎn)：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命。 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí) ， 葉片靠自身的離心力貼緊定子的內(nèi)表面 ，并在轉(zhuǎn)子槽里作往復(fù)運(yùn)動(dòng) 。 定子 、 轉(zhuǎn)子 、 葉片和配油盤間形成了若干個(gè)密封工作容積 。 （ 液壓元件 CAI） ? 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí) ， 右邊的葉片逐漸伸出 ， 相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大 ， 形成局部真空 ， 從吸油口吸油；左邊的葉片被定子的內(nèi)表面逐漸壓進(jìn)槽內(nèi) ， 兩相鄰葉片間的空間容積逐漸減小 ， 將工作油液從壓油口壓出 。 在吸油腔與壓油腔之間有一段封油區(qū) ， 把吸油腔和壓油腔隔開 ， 稱作過渡區(qū) 。 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子不斷地旋轉(zhuǎn) ， 泵就不斷地吸油和排油 。 這種葉片泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周 ， 各葉片間容積只吸排油各一次 ， 因此叫單作用葉片泵 。 若在結(jié)構(gòu)上把轉(zhuǎn)子和定子的偏心距 e做成可變的 ， 就成為 變量葉片泵 。 流量隨偏心距的減小而減小 。 單作用葉片泵 ? 單作用葉片泵平均流量計(jì)算 ? z個(gè)工作腔，每個(gè)工作腔夾角 β=2π/z，每個(gè)工作腔排量為： ΔV= B(S扇大 － S扇小 ) =Bβ(R大 2－ R小 2)/2 ? 單作用葉片油泵的每轉(zhuǎn)理論排量 V為 : ? V=z ΔV= ?[(R+e)2－ (R－ e)2]B =4?ReB ? 單作用葉片泵的流量 q為 : ? q=V nηV=4?ReBnηV ? 式中 R — 定子半徑， m； e — 偏心距， m； B — 轉(zhuǎn)子寬度， m。 上式中只有 e是可變的，R、 B都是不可變的。 單作用葉片泵的變量原理 ? 就變量葉片泵的變量工作原理來分，有內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。 (1)限壓式內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵 內(nèi)反饋式變量泵的操縱力來自泵本身的排油壓力，其配流盤的吸、排油窗口的布置如圖 。由于存在偏角 θ，排油壓力對(duì)定子環(huán)的作用力可以分解為垂直于軸線 OO1的分力 F1及與之平行的調(diào)節(jié)分力 F2，調(diào)節(jié)分力 F2與調(diào)節(jié)彈簧的壓縮恢復(fù)力、定子運(yùn)動(dòng)的摩擦力及定子運(yùn)動(dòng)的慣性力相平衡。 θ ? 定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的偏心距及由此決定的泵的排量大小可由力的相對(duì)平衡位置來決定，其變量特性曲線如下圖所示。 ? 當(dāng)泵的工作壓力所形成的調(diào)節(jié)分力 F2小于彈簧預(yù)緊力 F彈 時(shí)，泵的定子環(huán)對(duì)轉(zhuǎn)子的偏心距保持在最大值，不隨工作壓力的變化而變化，由于泄漏，泵的實(shí)際輸出流量隨其壓力增加而稍有下降，如圖 AB； （圖 ） ? 當(dāng)泵的工作壓力超過 pB值后，調(diào)節(jié)分力 F2大于彈簧預(yù)緊力 F彈 ，隨工作壓力的增加，力 F2增加，使定子環(huán)向減小偏心距的方向移動(dòng)，泵的排量開始下降（ BC段）。當(dāng)工作壓力到達(dá) pc時(shí)，與定子環(huán)的偏心量對(duì)應(yīng)的泵的理論流量等于它的泄漏量，泵的實(shí)際排出流量為零，此時(shí)泵的輸出壓力為最大。 （ 圖） ? 改變調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力可以改變泵的特性曲線，增加調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力使 pB點(diǎn)向右移， BC線則平行右移。更換調(diào)節(jié)彈簧，改變其彈簧剛度，可改變 BC段的斜率。調(diào)節(jié)彈簧剛度增加， BC線變平坦，調(diào)節(jié)彈簧剛度減弱， BC線變陡。調(diào)節(jié)最大流量調(diào)節(jié)螺釘，可以調(diào)節(jié)曲線 A點(diǎn)在縱坐標(biāo)上的位置。 ?內(nèi)反饋式變量泵利用泵本身的排出壓力和流量推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，在泵的理論排量接近零工況時(shí)，泵的輸出量為零，因此便不可能繼續(xù)推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)來使泵的流量反向，所 以內(nèi)反饋式變量泵僅能用于單向變量。 ? (2)限壓式外反饋?zhàn)兞咳~片泵 下圖為外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理，它能根據(jù)泵出口負(fù)載壓力的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量。 圖中轉(zhuǎn)子 1的中心 O是固定不動(dòng)的，定子 3可沿滑塊滾針軸承 4左右移動(dòng)。定子右邊有反饋柱塞 5，它的油腔與泵的壓油腔相通。 ? 設(shè)反饋柱塞的受壓面積為 Ax，當(dāng)作用在定子上的反饋力 p Ax 小于作用在定子上的彈簧力 Fx時(shí)，彈簧 2把定子推向最右邊，反饋柱塞 5和流量調(diào)節(jié)螺釘 6用以調(diào)節(jié)泵的初始偏心 e0，進(jìn)而設(shè)定最大流量，此時(shí)偏心達(dá)到預(yù)調(diào)值 e0 ，泵的輸出流量最大。 ? 若只考慮反饋力和彈簧力，當(dāng)泵的壓力升高到 p Ax Fx 時(shí)，反饋力克服彈簧預(yù)緊力，推動(dòng)定子左移距離x，偏心減小，泵輸出流量隨之減小。壓力愈高，偏心愈小，輸出流量也愈小。當(dāng)壓力達(dá)到使泵的偏心所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時(shí)，泵的輸出流量為零，不管外負(fù)載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會(huì)再升高，所以這種泵被稱為外反饋限壓式變量葉片泵。 ?下面對(duì)外反饋限壓式變量葉片泵的變量特性分析如下： ? 當(dāng)壓力逐漸增大，使定子處于開始移動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)，其力平衡方程為： pB Ax =kx(x0+emax－ e0) () ? 當(dāng)泵的壓力超過臨界狀態(tài)繼續(xù)增加時(shí)，定子相對(duì)轉(zhuǎn)子有移動(dòng)距離，其力平衡方程為： p Ax =kx(x0+emax－ e0+x) () ? 此時(shí)，定子的實(shí)際偏心為： e=e0 － x () 式中 x— 彈簧壓縮量增加值 (m)； x0— 彈簧的預(yù)壓縮量 (m)。 e— 定子的實(shí)際偏心 (m)； e0— 定子的初始偏心值 (m)； emax— 泵轉(zhuǎn)子和定子間的最大設(shè)計(jì)偏心距 (m)； Ax— 反饋柱塞的有效作用面積 (m2)： kx— 彈簧剛度 (N／ m)。 p— 泵的實(shí)際工作壓力 (Pa)； pB— 定子處于開始移動(dòng)的臨界狀態(tài)時(shí)的壓力 (Pa)。 ? 由式 () 得 pB =kx(x0+emax－ e0) /Ax () ? 泵的實(shí)際輸出流量一般形式 : q=kqe － kLp () 式中 kq— 泵的流量增益； kL— 泵的泄漏系數(shù)。 ? 當(dāng) p AxFx時(shí)，定子處于最右端位置，彈簧的總壓縮量等于其預(yù)壓縮量，定子偏心量為 e0,泵的流量為 (定量的 AB段 )： q=kqe0－ klp () ? 而當(dāng) p Ax Fx時(shí)，定子左移，泵的流量減小。為 (變量的 BC段 )。 )()()( m a x0 pk