内啮合齿轮泵齿轮轴的受力分析

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1、万方数据70液压与气动2007年第5期内啮合齿轮泵齿轮轴的受力分析李宏伟，高绍站MechanicsAnalysisofGearAxisforInternalGearPumpsLIHong—wei，GAOShao—zhan(济南大学机械工程学院，山东济南250022)摘要：文章根据内啮合齿轮泵的工作原理，通过计算机绘图，推导出作用在内啮合齿轮泵齿轮轴上最大径向力和轮齿最大弯矩的计算公式。关键词：内啮合齿轮泵；径向力；弯矩中图分类号：THl37．51文献标识码：B文章编号：1000．4858(2007)0

2、5—0070—031引言齿轮泵是液压传动系统中常用的液压元件，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两大类。内啮合齿轮泵具有结构紧凑、尺寸小、重量轻等优点，并且由于齿轮同向旋转，相对滑动速度小、磨损轻微、使用寿命长、流量脉动远比外啮合齿轮泵小，与外啮合齿轮泵相比内啮合齿轮泵能承受高压。内啮合齿轮泵能否承受高压与轮齿强度和齿轮轴的刚度密切相关，但由于在内啮合齿轮泵设计中选择参数缺乏足够数据，所以用强度或许用应力作为判据时，都通过选取适当的安全系数近似控制齿轮泵的可靠性要求。考虑到计算结果和实际情况有一

3、定偏差，为保证所要求的可靠性，需使计算允许的承载能力有必要的安全裕量，显然所取的数据越准确，计算结果与实际偏差越小，经济性和可靠性就更加统一。影响齿轮泵强度的力主要是作用在齿轮泵齿轮轴上的径向力，它是由沿齿轮圆周液体压力产生的径向力和由齿轮啮合产生的径向力组成。过大的径向力会导致齿轮轴刚度不足，这会导致沿齿宽接触不良而产生偏载，恶化了齿轮的啮合，影响啮合的精度，降低寿命；过大的轮齿弯矩也会影响齿轮的啮合，甚至造成轮齿断裂，所以详细分析齿轮轴所受径向力，推导出最大径向力和最大弯矩及它们发生的位置，为强度

4、和刚度计算提供更准确的数据非常重要。2内啮合齿轮泵的受力分区内啮合齿轮泵分为高压区和低压区，为了防止低收稿日期：2006．10．26作者简介：李宏伟(1955一)，男，山东昌邑市人，教授，主要从事液压系统设计、电液比例控制技术、液压系统的计算机控制技术方面的教学与研究工作。_{}—*—书—{}—持—舶—{}_—鲁—*—寺卜‘}—{}—*—{}一_{÷_—*—粥—{}__{}—t壬—{：—{}_—i．}—*—{卜—隆—*—舶—专}_—肛—{壬—_}}_—夸—*—剞卜{．}—*—专}_—特—{：—{卜_{

5、}—*—{卜—隆—*—{卜—}—书一通过充液阀8从油箱吸油。当活动梁接触到被压物体时，由于负载压力增高，顺序阀6打开，油液通过电磁换向阀4、顺序阀6进入柱塞腔，推动柱塞，以产生所需压力。当到达压力表所设定的压力后，1DT、3DT通电，油液经电磁换向阀5将充液阀打开，经电磁换向阀4给第一级活塞缸的有杆腔供液，无杆腔通过电磁换向阀4回液，柱塞腔的油液经打开的充液阀回到油箱。4结束语能实现液压机、机床等液压机械的调速方式很多，在生产实践中从事液压机械的设计时，需要认真分析其工作特点，如调速范围、载荷大小、运

6、用场合等，对企业而言，制造成本也是应考虑的重要内容，不能一概而论。本文介绍的这种组合式两级液压缸，适用于效率较高，快进时运动速度要求较快，但运动精度要求不高的场合，因为加工零件的精度主要通过模具的精度来保证。这种组合式两级液压缸的设计，为液压系统和机械结构设计提供了一种新的思路，具有一定的实用价值和借鉴意义。参考文献：[1]姚春东，等．液压传动实用技术[M]．北京：石油工业出版社，2001．[2]罗静，等．新型节能增效低噪型油压机液压系统设计[J]．液压与气动，2004(3)．万方数据2007年第5期

7、液压与气动71压区到高压区时压力发生太大的突变，在内啮合齿轮泵的浮动侧板上加工有连通高压区和低压区的毛细槽，这样就形成了一个过渡区，压力分区如图1。毛细槽过渡区高压区图1轮齿啮合时压力分区图3径向力的组成及求值作用在齿轮泵齿轮轴上的径向力F是由沿齿轮圆周液体压力产生的径向力F。和由齿轮啮合产生的径向力F，所组成。(1)圆周液体压力产生的径向力F。的变化规律及求值。为了计算简便，易于找出受力规律，近似假定：①所有液压力都作用于齿顶圆上；②过渡区所受压力按直线规律变化；③设低压区所受压力为零。其压力分布图

8、如图2所示。设过渡区角度为臼l，高压区角度为臼2，为了更方便地使用计算机制图找出受力规律，把过渡区等价成一个臼角度的高压区，这里通过公式：等价点商包瑟长工图2压力分布图sin曰=sin¨踹(1)求得臼，通过作图可求出高压作用区所对应的弦长，如图2，然后由下式求得Fp：Fp=BLp式中F。——液压力产生的径向力B——齿宽口——高压区压力￡——高压区(包括过渡区等价的高压区)压力所对应的弦长当齿轮轴每旋转一度求出0～27。共28个F。，找出最大值及其位置。为