齿轮液压泵的结构合理性探讨

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1、文章编号：1672—0121(2014)O1—0029—04齿轮液压泵的结构合理性探讨张宗元，赵升吨(西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049)摘要：在简介了传统的双齿轮泵流量波动大、结构受力对称性差、易产生泄露和磨损等不足基础上，指出研发齿轮泵新型泵体结构的必要性。简要分析了平衡式多齿轮泵、多联齿轮泵、平衡式复合泵的基本原理和结构特征，分析了各自的排量、流量、传动件受力情况等动态特性，提出了改善齿轮泵受力状况、减少磨损、降低泄露、减少流量波动的途径。指出高压化、低流量脉动、低噪声、大排量、变排量、集成化是齿轮泵的发展方向。关键词：机械设计；齿轮泵；复合齿轮泵；结构；合理性中图

2、分类号：TH137．51文献标识码：A0引言腔侧的齿逐渐进入啮合，把齿间的油液挤压出来，从齿轮泵是以啮合原理工作的液压泵，目前销售压油口强迫流出。当齿轮不断转动时，齿轮泵就不断和使用的液压齿轮泵主要有两种结构形式，即外啮吸油和压油。这就是齿轮泵的工作原理。合齿轮泵和内啮合齿轮泵。齿轮泵是现代液压技术l该齿轮泵应用十分广泛，其设计和生产水平已中结构最为简单、价格最低、产量及用量最大的一种趋于成熟，目前这种齿轮泵的额定压力可达25MPa。液压泵，尤其是标准渐开线外啮合直齿齿轮泵由于不过，外啮合齿轮泵在工作过程中，两个齿轮会受到其齿轮易于加工和检测，应用极为普遍。而由于齿轮径向液压力和齿轮

3、啮合力的作用，其径向液压力受泵本身的结构特点导致齿轮泵产生泄漏、径向液压力示意图如图2所示。虽然现在有采用平衡槽来减力不平衡和困油现象，影响了齿轮泵的额定压力和小齿轮(轴承)容积效率；导致使用寿命缩短；产生强烈的噪声并引的径向不平衡起振动和气蚀，影响工作平稳性，难以实现高压化。．力，但是仍不能从根本上解1传统齿轮泵存在的不足‘决齿轮所受径1．1外啮合齿轮泵向力问题，因外啮合齿轮泵是最简单、应用范围最广的齿轮泵，为这是齿轮泵图外啮合齿轮泵的径向液压力分布示意图的结构所决定其工作原理如图1所示。外啮合齿轮泵由两个相互啮合的齿轮以及容纳它们的泵体和前后泵盖所组的。这种因结构受力对称性差产生

4、的径向力，易使齿成。当主动齿轮1和从动齿轮2按图示方向旋转时，轮泵产生泄露和磨损，降低轴承寿命。由于靠吸油外啮合齿轮泵的的瞬态流量公式为：腔侧啮合的g()=—一lL2r(．+)一+，}》(1-J_)r}l2，2j齿逐渐退出从式中可以看出，瞬时流量是随齿轮的转角按啮合，空间增大，形成局部真空，油在外，界大气压作用下进入吸油腔；而排油图l外啮合齿轮泵工作示意图收稿日期：2013—08—29作者简介：张宗元(1987一)，硕士在读，主攻机电一体化研究提高外，结构更加实现高压化、低流量脉动的问题。因为这些问题是南紧凑、体积小，特齿轮泵的结构本身决定的。近年来，国内外学者从齿别是可以采用较轮泵

5、的结构方面做了很多研究。利用级联齿轮泵、平大面积的吸油窗衡式复合齿轮泵等结构，使从根本}-解决液压径向口，因而吸入性更力不平衡问题得到了实现，这种结构E的改进经历好，允许转速更了单齿轮泵一多齿轮泵一双联齿轮泵一平衡式复合高。同时内啮合泵齿轮泵的过程。的流量脉动频率较小，泵的噪声2平衡式多齿轮泵小，寿命高，容积普通齿轮泵由于自身结构特点，导致泵存在无效率高。近年来，法避免的流量脉动，并且当泵的排量增大到一定数图3内啮合齿轮泵工作示意图各国都比较重视值时，泵的吸油能力开始明显下降，究其原因是泵的内啮合泵的发展，相信随着工业生产的发展，内啮合转速到达一定程度后，由于离心力影响，引起吸油不齿

6、轮泵将会越来越多地代替外啮合齿轮泵，并广泛足。因此当需要进一步降低泵的流量脉动和增大泵应用于各种T业领域中。的排量时，往往采用平衡式多齿轮泵和多联泵结构。但是由于泵结构本身所决定的液压径向力、流平衡式多齿轮泵的结构原理如图4所示。该泵量脉动仍然存在，并且内啮合齿轮泵的设计不能采由太阳轮、卫星轮、前端盖、后端盖以及壳体组成。i取普通齿轮传动的设计原则和计算公式，如何采用个卫星轮均匀分布在太阳轮周同，组成并列的三个专门的设计方法，选择合适的参数设计出适合生产外啮合齿轮子泵，前端盖与后端盖上面布置有进油制造的内啮合齿轮泵仍然是国内外学者研究的热口与出油口，太阳轮与卫星轮分别由轴套支撑。点。

7、目前我国大部分企业生产内啮合齿轮泵的设备多为全套进口或者大部分引进，对内啮合齿轮泵基本参数进行研究，设计和生产国产标准齿轮内啮合齿轮泵替代国外产品已经迫在眉睫。1．3改善传统齿轮泵的途径油无法提高齿轮泵的工作压力和降低齿轮泵的流量脉动是制约齿轮泵发展的最关键的因素。齿轮泵图4多齿轮泵结构原理冈本身的径向力不平衡问题，导致了工作压力增高时，1．太阳轮2．后端盖3．卫星轮轴套4．壳体齿轮泵的径向液压力增大，会造成轴承寿命大大缩5．卫星轮6．前端盖7．中心轮轴套