外啮合齿轮泵多目标优化设计的研究

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1、外啮合齿轮泉多目标优化设计的研究东莞力嘉塑料制品有限公司广东东莞523000摘要：外啮合齿轮泵的结构简单、自吸性能好，在中压和低压系统得到普遍应用，但是由于其脉动系数大、径向力不平衡等缺点，使得其高压系统中难以得到应用。木文深入分析流量和径向力对外咄合齿轮泵性能的影响，综合考虑齿轮泵的瞬态流量均匀性、泄漏现象以及噪声等问题的影响因素。结合数学公式，对外啮合齿轮泵多目标优化设计进行研宄，为外啮合齿轮泵的结构和性能优化提供理论依据。关键词：外啮合齿轮泵；性能；优化；设计引言齿轮泵相对于其他液压泵来说，具

2、有结构简单、体积小、自吸收性能好、成木低、环保等优点，所以齿轮泵在机床制造、航空造船等行业广泛应用。世界各国对于齿轮泵的研究一直很重视，部分国家在研宄齿轮泵应用在高压系统方面取得了重大突破。比如：CBZb型系列采用齿轮轴向，径向浮动补偿，减小齿轮泵固有的径向力，在使用滚动轴承的情况下，达到了高压力，现己在中国、美国、日木等国家中请了专利。一、外啮合齿轮泵的概述1.1外啮合齿轮泵的简介齿轮广泛应用于工业设计中，齿轮泵是齿轮的重要组成部分。合齿泵的组成部分括一对啮合齿轮和泵体，因为齿轮泵兵有结构简单、可

3、靠性高、维修方便等优点，在很多国家的产销量都很大。齿轮泵在结构上可分为外啮合式和内啮合式，其中外啮合齿轮泵是靠密闭空间内的一对相互啮合的齿轮传动形成低压腔和高压腔而实现吸油和排油的一种液压动力元件。外咄合齿轮泵的优点很多,伍括结构简单、体积小、质量轻、制造维护方便、成木低、工作可靠、自吸能力强（容许的吸汕真空度大）、对汕液的污染不敏感等。它的缺点也很明显，由于径向力的不平衡，容易磨损轴承，流量脉动大，导致系统压力脉动大、噪声高等。外啮合齿轮泵的组成结构包括主、从两个动齿轮，主、从两个动齿轮轴、滚动轴

4、承和后泵盖等，下图是外啮合齿轮泵的模型图：图1外啮合齿轮泵的模型1.2外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作压力范围是2.5MPa到30MPa,转速范围是300r/min到700r/min,几何排量范围为0.3mL八至650mL/r,容职效率为0.70至0.95，总效率为0.63至0.87。【3】图2是外啮合齿轮泵的工作原理图，通常外啮合齿轮泵的主、从齿轮的结构参数是相冋的。外啮合齿轮泵中，主、从齿廓和壳体的内表面以及前后盖板组成若干个封闭容积，通过啮合线把用于吸油和排汕的两个高低汕腔分隔开。当齿

5、轮旋转起来时，右边的轮齿渐渐离开啮合，吸汕腔的容积逐渐扩大，使得局部为真空。在大气的压力下，液体就通过吸油腔进入右边的低压油腔；通过齿轮的转动，使液体从右边的低压腔被挤压到左边的高压腔中，齿轮不断转动渐渐进入啮合，高压腔的体积不断减小，液体就从左边的高压腔排被挤压出去。齿轮不断旋转使得齿轮泵将不断地进行吸汕和排汕工作，齿轮转一周，每一个齿谷都要完成一次充液和一次排液。图2外啮合齿轮泵的工作原理图二、外啮合齿轮泵泄漏现象的研究2.1泄漏现象的介绍外啮合齿轮泵在工作过程中易发生液体泄漏，是因为有压力差，

6、所以有少量液体在流动过程中从高压的地方越过容腔边界，通过零件接触面或者间隙流到大气或者低压的地方。根据泄漏情况的不同分为内泄漏和外泄漏，苏中内泄漏是指液体从高压腔流入低压腔，而外泄漏是指液体从高压腔流到大气中。在工作过程中，对外泄漏的要求严格，需要将外泄漏减少到最低，而内泄漏是不可避免的，要求尽量减小。2.2泄露的影响液体泄漏严重影响外啮合齿轮泵工作的安全性和经济性。泄漏会影响工作系统的性能，使得系统的压力上不去，造成组件发热现象。再者，系统泄漏说明密封性不好，使得污染物易进入外啮合齿轮泵。这些都会

7、造成机器元件磨损，系统运行不稳定，安全系数降低，加大生产成本，降低生产能力，还会缩短设备的寿命，甚至发生事故。泄漏现象还会污染周边环境，影响工作人员的身体健康。2.3泄漏的解决措施造成泄漏现象出现的主要原因是密封不好，比如密封材料的质量不好，密封装置的尺、?参数不合理、对密封装置的使用方法不合理等。液压系统的泄漏有多种形式，主要包括缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和动力泄漏等。缝隙泄漏的泄漏量的人小和缝隙高度的三次方成正比，所以需要尽可能地减小缝隙高度。多孔隙泄漏主要是因为结合面的粗糙度造成的，所以应

8、尽量使结合面平滑，加工过程中要细致，尽量少留痕迹。粘附泄漏是因为粘性液体和设备内壁的接触产生粘附层，粘附层达到一定厚度就产生粘附泄漏，所以应该吋常清理设备，减少粘附层。动力泄漏的泄漏量随轴的转速增大而增加，为了防止动力泄漏，应避免在旋转轴密封表面夹密封圈的唇边上存在“泵汕”作用的加工痕迹，或者限制痕迹的方向。【4】三、对外啮合齿轮泵噪声的研宄与控制在机械设备的运作过程中，出现噪声是常见现象，但噪声会影响人们的身体健康和工作效率。外啮合齿轮泵产生的噪声会随着转速、流量和