内啮合齿轮泵的研究热点及趋势阀片

内啮合齿轮泵的研究热点及趋势

内啮合齿轮泵的研究热点及趋势 2011： 齿轮泵以其结构紧凑、体积小、自吸性能好、对污物不敏感、工作可靠、寿命长、便于维护修理、成本低而广泛地应用于各种液压系统。外啮合齿轮泵由于其制造工艺简单而得到广泛应用，内啮合齿轮泵制造虽然比外啮合复杂，但在相同的尺寸下其排量大，且流量脉动和压力脉动小。而一般内啮合齿轮泵的噪音比外啮合低。正因为这些优点，近十年来，内啮合齿轮泵的研究与发展出现了诱人的前景，而且在各种精密机床、注塑机械、石油化工机械、工程机械、农业机械、锻压机械、船舶设备等领域，获得日益广泛的应用。1．内啮合齿轮泵的工作原理内啮合齿轮泵的工作原理如图l所示。在一对相互啮合的具有共扼齿形的小齿轮1和内齿圈2之间有月牙隔板3将吸油腔和压油腔隔开。当小齿轮按图示方向旋转时，内齿圈也以相同方向旋转，图中左半部轮齿脱开啮合的地方齿间容积逐渐扩大，形成真空，液体在大气压力作用下进入吸油腔并填满各齿间，而右半部轮齿进入啮合的地方，齿间容积逐渐缩小，油液被挤压出去，轮齿不停的转动，齿轮泵就不停的吸油和压油。

图1 内啮合齿轮泵的工作原理 1-小齿轮 2-内齿圈 3-月牙板

2．内啮合齿轮泵的研究热点内啮合齿轮泵的研究主要集中在以下几方面：（１）参数的优化设计由于齿轮泵中的一对齿轮是油泵的心脏，是最关键的工件，其参数选择合理与否，将直接影响着泵的性能、噪声和寿命。在实际应用中，有些场合对齿轮泵的流量均匀性要求很高；有些场合则要求泵的尺寸小或作用于齿轮的径向力小。不同的需要有不同的数学模型，但也有综合各方面要求的基础上而进行优化的。设计者们考虑了齿轮泵的工作条件及实际应用的具体要求不同构建了：流量脉动率最小、单位排量体积最小和径向力最小这三个主要目标函数，在进行优化设计时，根据不同的使用要求分别对上述三个分目标取不同的加权系数，来构造一个统一的目标函数进行优化。（２）变量方法的研究齿轮泵不能变量大大限制了它的使用范围，目前改变齿轮泵排量的方法有：（1）两齿轮大小不等，分别以小齿轮和大齿轮作主动轮可以获得两种排量;(2) 改变齿轮啮合宽度改变排量，根据需要可做成手动变量和自动变量，排量与啮合宽度成线性关系。该法比较具有实用价值，改变啮合宽度的关键是解决齿轮泵的轴向密封。（３）困油的卸荷措施齿轮泵的困油现象对齿轮泵乃至整个液压系统都产生了很大的危害。困油冲击与齿轮啮合的重叠系数及卸荷是否完全有很大的关系。（４）高压化研究高压齿轮泵和低压齿轮泵的工作原理是相同的，但低压齿轮泵却不能在高压上使用。其原因：a)由于低压齿轮泵齿轮的端面间隙和径向间隙都是定值，当工作压力提高后，其间隙的泄漏量大大增加，使容积效率显著下降;b)随着工作压力的提高，不平衡的径向力也随之增大，以致轴承不能承受和不能工作。目前研究的解决方法有:a)对齿轮的径向间隙和轴向间隙进行自动补偿;b)减小齿轮泵的径向力，可通过减小排油口的尺寸、优化齿轮参数，改变齿轮密封的齿数;c)提高轴承的承载能力，如采用新型复合材料滑动轴承代替滚针轴承。e)采用多级齿轮泵将两个以上齿轮泵串联来提高压力。（５）低流量脉动流量脉动直接影响齿轮泵的噪声，液压系统工作质量的好坏与泵的流量脉动有直接的联系，在一些要求较高的液压系统中很少采用齿轮泵，目前降低齿轮泵流量脉动的方法已有很多种，主要有：级联齿轮泵和平衡式复合齿轮泵。级联齿轮泵主要是通过二级并联直齿轮泵同时输出流量进行叠加，使齿轮泵的总输出流量脉动下降，通过该方法组成的三级并联齿轮泵比相同规格普通齿轮泵流量脉动率下降25%，当然也可以采用三级或三级以上的级联，这使流量脉动下降的更多，不过它所带来的制造和装配的难度会同样的加大。平衡式复合齿轮泵主要由中心轮、行星轮、内齿轮、密封块及前后泵盖等组成。由于1台平衡式复合齿轮泵相当于6台单个齿轮泵同时供油，它们的相位角相错，这是它的输出流量脉动有所下降的原因。2.2 内啮合齿轮泵的发展趋势内啮合齿轮泵目前的发展趋势是：高压化、低流量脉动、低噪声、大排量、变排量。高压化是系统所要求的，也是齿轮泵与柱塞泵、叶片泵竞争所必须解决的问题，齿轮泵的高压化工作己取得了较大进展，但因受其本身的限制，要想进一步提高工作压力是很困难的，必须研制出新结构的齿轮泵。流量脉动将引起压力脉动，从而导致系统产生振动和噪声，这与液压系统要求不符。关于低噪声，国外早就有“安静”的液压泵之说，随着人们环保意识的增强，对齿轮泵的噪声要求也越来越严格，齿轮泵的噪声主要由两部分组成：一部分是齿轮啮合过程中所产生的机械噪声，另一部分是困油冲击所产生的液压噪声，前者与齿轮的加工精度有关，后者主要取决于泵的卸荷是否彻底，在这方面内啮合齿轮泵因具有运转平稳、无困油现象、噪声低等特点，因此今后将会有较大发展。对于一些要求快速运动的系统来说，大排量是必需的，但普通齿轮泵排量的提高受到很多因素的限制，这方面平衡式复合齿轮泵具有显著优势，如1台三惰轮复合齿轮泵的排量相当于6台单泵的排量。齿轮泵的排量不可调节.限制了它的使用范围，为了改变齿轮泵的排量，国内外学者进行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果，目前有关齿轮泵变排量方面的专利己很多，但真正能转化为产品的很少。3．小结内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵相比在相同尺寸下排量大，且流量脉动和压力脉动小、噪音低，故内啮合齿轮泵的研究得到广泛的重视，本文介绍了内啮合齿轮泵的研究热点、预测了其发展趋势。王兆菊：女，（1971.3- ） 山东龙口市龙矿集团机械工程师管文：女，从事高校机械教学与科研15年，现为《农业机械》杂志地方编委。本文由管文老师推荐到《农业机械》杂志2008.10期

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