提高外啮合齿轮泵容积效率的创新设计
最新外啮合齿轮泵的设计
外啮合齿轮泵的设计图1 是外啮合齿轮泵的工作原理图。
由图可见，这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。
由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。
当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。
因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。
随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。
在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。
当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。
在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。
齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。
齿轮泵的主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻、造价低。
但与其他类型泵比较，有效率低、振动大、噪音大和易磨损的缺点。
齿轮泵适合于输送黏稠液体外啮合齿轮泵的设计设计齿轮泵时，应该在保证所需性能和寿命的前提下，尽可能使尺寸小、重量轻、制造容易、成本低，以求技术上先进，经济上合理。
我们已知某润滑油泵工作压差p ∆=７０（bar ）和排量q=62582(ml/r)用Y132S-4电动机作为原动机带动油泵的正常工作。
一．定刀具角n a 和齿顶高系数o f采用标准刀具， 20=n a ，齿顶高系数1=o f二．选齿数Z排量与齿数，查资料《液压文件》中查得)/(10232r ml B Zm q -⨯=π（1-1）考虑到实际上齿间的容积比轮齿的有效体积稍大，所以齿轮泵的理论排量应比按式（1-1）计算的值大一些，并且齿数越少差值越大。
高容积率低流量脉动外啮合齿轮泵设计技术研究
杜 静 ， 文胜 。 陈
（ ．重庆 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 庆 ４ ０ ４ ； ．重 庆 液 压 机 电有 限公 司 ， １ 重 ００４２ 重庆 ４ ２ ６ ） ０ １ ０
摘 要 ： 通过 对瞬 态流量进 行分 析 ， 讨 了影响 齿轮原 脉 动 和容 积率 大 小 ， 探 齿轮 泵 瞬 态流量 以及 齿轮 泵 困油容积 和瞬 态 困油量等 问题 ， 到 了降低 外啮合 齿轮 泵 流量 脉 动措 施 。通过 建 立 齿轮 泵 间 隙泄 漏模 得
和容积效 率大 小 、 轮泵 瞬 态 流量 以及 齿 轮泵 困油 齿 容 积和 瞬态 困油量 等问题 ， 建立 问 隙泄漏模 型 ， 对齿 轮泵 间 隙进行优 化 设 计 ， 高 效低 噪 声 齿 轮泵 结 构 为
优化 设计 提供依 据 。
１ 齿 轮 泵 瞬 态 流 量
在如 图 １ 示 的外 啮合 齿 轮泵 中， 动轮 １转 所 主
网络 化 设 计 与 制 造 和 数 字 化 制 造 的研 究 。 收 稿 日期 ：００年 ３ ８ 日 ２１ 月
＊ 同 济 大 学 西 门 子 制造 信 息技 术 基 金 资 助 项 目
作 者 简介 ： 斌 （９ ５） 男 ， 授 ， 要 从 事 现 代 集 成 制 造 、 沈 １ ５一 ， 教 主
２ Ｃ ｏ ｇ ｉ ｇ Ｈｙ ｒ ｕ ｉ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ８ ． ｈ ｎ ｑｎ ｄ ａ ｌ ｃ ａ ｉａ －Ｅｌｃ ｒｃ ｌＣ ． Ｌ ｄ Ｃｈ ｎ ｑ ｎ ０ １ ０， ｉ ａ ｃ ｅ ｔｉａ ｏ ， ｔ ， ｏ ｇ ｉ ｇ ４ ２ ６ Ｃｈ ｎ ）
Ａ ｂ ｔａｃ ： ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｎａｙｓｓｏ ｒ ｓｅ ｌｗ ， ｈ ｅ ｓ ｅ ｖ ｅ ｎ ｏｂ ａ ｎ ｄ ｒ ｄ ｉ ｈｅｅ ｅ ｎａ ａ ｍ ｐ ｆｏ ｓｒ ｔ Ｂａ ｅ ｈｅ ａ ｌ ｉ ｆｔａｎ ｉｎｔｆｏ ｔ ｅ ｍ ａ ｕｒ ｓ ｈａ ｅ ｂ ｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｕｃｎｇ ｔ ｘｔ ｒ ｌｇｅ ｒ ｐｕ ｌ ｗ ｆｕｃ ｕ ｔｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｎ． Ｔｈｒ ｇｈ ｔ ｓ ａ ｉｈｍ ｅ ｔｏｆａ ｇ ａ ｍ ｐ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｆｌ ａ ｏ ｌ ｇ ｔ ｔ ｅ ｇ ａ ｍ ｐ ｏ ｉ ａ ａ ｕｅ ｏ ｐ ｏｕ ｈｅｅ ｔ ｂｌｓ ｎ ｅ ｒ ｐｕ ｐｔｍ ｚ ｔｏｎ ｏ ｅ ｋ ｍ ｄｅ ， ｅ ｈ ｅ ｒ ｐｕ ｐｔｍ ｌｖ ｌ ｆｇａ ｃ ｍ ｐ ｎｓ ｉｎ． Ｔ ｈ ｅ ｕｌｓｆ ｎｄ ｂ ｓｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｏｐ ｉ ａ ｓｇ ｆｇｅ ｍ ｐ． ｏ ｅ ａｔｏ ｅ ｒ ｓ ｔ ｏｕ ａ ｉ ｏ ｈ ｔｍ ｌｄｅ ｉ ｎ ｏ ａｒｐｕ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｅ ｒ ｐ ｙ ｗｏ ｄ Ｇ ａ ｕｍ ｐ， ｏ ｐｕ ｓ ｔｏ Ｔｒ ｐｐ ｄ ｏｉ， Ｆｌ ｗ ｌａ ｉｎ， ａ ｅ ｌ Ｇａｐ ｃ ｍ ｐｅ ｓ ｔｏｎ ｏ ｎ ａｉ
毕业论文外啮合齿轮泵设计
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 研发背景及意义 (1)1.2 外啮合齿轮泵基本设计思路及关键技术 (2)第二章外啮合齿轮泵设计 (3)2.1 齿轮的设计计算 (3)2.2 轴的设计与校核 (5)2.2.1．齿轮泵的径向力 (5)2.2.2减小径向力和提高齿轮轴轴颈及轴承负载能力的措施 (6)2.2.3 轴的设计与校核 (6)2.3 卸荷槽尺寸设计计算 (9)2.3.1 困油现象的产生及危害 (9)2.3.2 消除困油危害的方法 (10)2.3.3 卸荷槽尺寸计算 (13)2.4 进、出油口尺寸设计 (15)2.5 选轴承 (15)2.6 键的选择与校核 (15)2.7 连接螺栓的选择与校核 (15)2.8 泵体壁厚的选择与校核 (16)第三章三维建模及加工仿真 (17)3.1 泵体的三维建模 (17)3.2 泵体的加工仿真 (23)3.2.1 泵体的工艺设计 (23)3.2.2 加工仿真 (23)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)一．端面铣部分程序： (34)二．型腔铣部分程序： (35)外啮合齿轮泵设计摘要：外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵，它靠一对齿轮的进入和脱离啮合完成吸油和压油，且均存在泄漏现象、困油现象以及噪声和振动。
减小外啮合齿轮泵的径向力是研究外啮合齿轮泵的一大课题，为减小径向力中高压外啮合齿轮泵多采用的是变位齿轮，并且对轴和轴承的要求较高。
为解决泄漏问题，低压外啮合齿轮泵可采用提高加工精度等方法解决，而对于中高压外啮合齿轮泵则需要采取加浮动轴套或弹性侧板的方法解决。
困油现象引起齿轮泵强烈的振动和噪声还大大所短外啮合齿轮泵的使用寿命，解决困油问题的方法是开卸荷槽。
关键词：外啮合齿轮泵，变位齿轮，浮动轴套，困油现象，卸荷槽External gear pump designAbstract:The external gear pump is a commonly used hydraulic pumps, which rely on a pair of meshing gears into and out of oil and oil pressure to complete, and there are leakage, the phenomenon of trapped oil and noise and vibration. Reduce the external gear pump of the radial force is the external gear pump is a major issue, in order to reduce the radial force more pressure external gear pump uses a variable gear and the shaft and bearings are higher. To solve the leakage problem, low pressure gear pump and other methods can be used to solve higher precision, while for the high-pressure external gear pumps are needed to increase the floating sleeve or elastic side panels of the solutions. Phenomenon caused by trapped oil gear pump is also a strong vibration and noise are considerably shorter service life of external gear pump to solve the oil problem is trapped unloading opening slot.Key words:external gear pump, variable gear, floating shaft, trapping phenomenon, unloading tank第一章绪论1.1 研发背景及意义随着社会的发展，齿轮泵更广泛的被应用于各种工业，工业自动化程度越来越高，需要达到的精度也越高，市场竞争越来越激烈。
齿轮油泵容积损失和提高效率的措施
齿轮油泵容积损失和提高效率的措施齿轮油泵的容积损失齿轮油泵（YCB齿轮油泵、KCB齿轮油泵和2CY齿轮油泵）的容积损失，包括：1、轴向间隙（即齿轮的断面间隙）的泄露；2、径向间隙的泄露；3、齿轮啮合点的泄露；4、液体压缩时的弹性损失。
1、轴向间隙的泄露轴向间隙直齿轮断面与侧板或轴承端面之间的间隙。
通过此间隙泄露的油液，流入轴承腔内再回到吸油腔，由于轴向间隙泄露的途径多，封油长度短，其泄漏量占总泄漏量的75~80%。
所以减小轴向间隙的泄露，对减小容积损失，提高容积效率，起着决定性作用。
2、径向间隙的泄露径向间隙指齿顶圆与壳体内孔之间的间隙。
径向间隙泄露的方向与齿轮的旋转方向相反，其封油长度较长，所以通过径向间隙的泄露较少，其泄露量约占总泄露量的15~20%3、齿轮啮合点的泄露由于齿形制造及齿轮安装存在着误差，造成沿齿宽方向的啮合点接触不良，使压油腔与吸油腔之间的密封不好而产生泄露。
但在啮合情况正常时，通过齿轮啮合点的泄露是很小的，约占总泄露量的4-5%，一般可不予考虑。
4、液体压缩时的弹性损失液体在吸油腔进入齿间，随着齿轮向高压腔旋转，齿间内的液体压力逐渐升高，其体积亦逐步受到压缩，液体的压缩量与齿轮容积和吸压油腔的压差成正比，与液体的体积弹性模量成反比。
提高齿轮油泵（YCB齿轮油泵、KCB齿轮油泵和2CY齿轮油泵）效率的措施一、合理选择间隙的最佳值在轴向间隙和径向间隙中，油液的泄露和粘性摩擦都将引起功率损失。
间隙增大，虽能使摩擦损失减小，但泄露会增大；间隙减小，虽可使泄露减小，但粘性摩擦损失会增大，因此，要使功率损失最小，必须选择间隙的最佳值。
在实际设计中，固定间隙齿轮油泵的轴向间隙，小排量齿轮油泵一般取0.02-0.04mm，大排量齿轮油泵一般取0.05-0.10mm。
在运转过程中，齿轮油泵的实际径向间隙是很小的。
在设计时，齿轮油泵的径向间隙一般在0.05-0.16mm之间选取。
二、提高零件的制造精度提高零件的制造精度，主要从以下几方面考虑：1、提高滚动轴承的几何精度和降低表面粗糙度。
外啮合齿轮泵的设计讲解
编号:毕业论文(设计)题目外啮合齿轮泵的设计指导教师孙秀云学生姓名吴连增学号************专业机械设计制造及其自动化教学单位德州学院机电工程学院（盖章）二O一四年四月二十日德州学院毕业论文（设计）开题报告书德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化2014年03月20日目录摘要及关键词 (1)1引言 (1)1.1简介 (1)1.2齿轮泵的工作原理 (1)1.3齿轮泵结构分析 (2)1.4齿轮泵的流量计算 (4)2齿轮油泵各组成零件的选材分析 (4)2.1材料的选择原则 (5)2.2材料的选择方法 (5)3产品重要零件AutoCAD绘图 (7)3.1绘制主动齿轮零件图 (7)3.2表面粗糙度的选定 (9)3.3公差与配合的选择 (9)3.4零件的热处理 (11)4齿轮泵零件图 (12)5总结 (13)参考文献 (14)谢辞 (15)外啮合齿轮泵的设计吴连增（德州学院机电工程学院，山东德州253000）摘要：外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵，它靠一对齿轮的进入和脱离啮合完成吸油和压油，在工业中应用十分广泛，且都存在漏油现象。
在对该泵基本参数的研究上，对齿轮、泵体和前后盖进行优化设计，使之达到最佳效果。
困油现象会引起齿轮泵强烈的震动和噪声，大大缩减了外啮合齿轮泵的使用寿命，解决困油问题的方法是开卸荷槽。
关键词：外啮合；齿轮；泵体；困油现象1引言1.1简介齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点，但同时齿轮泵也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮泵的质量。
随着齿轮泵在高温、高压、大排量、低流量脉动、低噪音等方面发展及应用，对齿轮泵的特性研究及提高齿轮泵的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。
如何提高外啮合齿轮泵的工作压力
如何提高外啮合齿轮泵的工作压力齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。
外啮合齿轮泵有一堆几何参数完全相同的齿轮、长短轴、泵体、前后盖板等主要零件组成。
齿轮泵是投入使用较早的一种泵，但齿轮泵的工作压力受到许多方面的影响。
下面通过分析外齿轮泵工作压力的影响因素，从而提高外啮合齿轮泵的工作压力。
通过分析外啮合齿轮泵的构造和工作原理知道，影响其工作压力的主要因素有：内部端面面的泄漏、电动机的转速、液压油自身的粘度、液压径向力、齿轮泵的困油现象、齿轮泵的安装和工作磨损。
一：减少齿轮泵端面泄露，从而提高齿轮泵的工作压力。
在形成齿轮泵密闭容积的零件中，齿轮为运动件，泵体和前后盖板为固定件。
运动件与固定件之间存在两处间隙：齿轮端面与前后盖板之间的端面间隙，齿顶圆与泵体内圆之间的径向间隙。
此外，还存在轮齿啮合处的啮合间隙。
因为存间隙，而且泵的吸、压油腔之间存在压力差，因此必然存在缝隙流动，即泄露。
在上述三处间隙中，齿轮泵内部端面的泄露量较大，约占总泄露量的80% 85%，所以减少齿轮泵的端面泄露是提高齿轮泵工作压力的有效方法。
端面间隙一方面因加工工艺和装配工艺的限制，间隙值不可能很小，另一方面磨损后间隙会越来越大，因此只适用于低压。
针对这一问题，高压齿轮泵在齿轮与前、后盖板之间增加了一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，由它们与齿轮端面配合以构成尽可能小的间隙，该补偿件在磨损后可以随时补偿间隙。
由间隙油膜承受压紧力与反推力的差值，实现间隙的自动补偿，使轴套与轮齿端面的间隙保持最佳值，从而泵的泄漏量小，容积效率高，工作压力也就相应的增大。
二：通过解决齿轮泵困油现象从而提高泵的工作压力。
由齿轮泵的工作原理可知，在吸油腔吸满油液的齿穴离开吸油腔后，随着轮齿的旋转而转移到压油腔，虽然在转移的过程中，齿穴内的油液容积大小不会发生变化。
但闭死容积随着齿轮的旋转，容积会大小交替变化。
解决外啮合齿轮泵困油现象的两种新方法
２。 ￡
，
如 图 １所示 ， —Ｎ 啮合 线 ， ． 为 啮合 开始 Ｎ 为 Ａ 点 点 ， ３ 为 啮合 终 了点 。 图 中 １ 在 Ａ 点 开 始 的 Ａ 点 ａ是 １ 状 态 ，ｃ １ 是在 点 终 了的状 态 ，ｂ是 中间状 态 。图 中 １ ｔ 为啮合 延续 距离 ，０ 基节 （ 开 线 圆柱 齿轮 法 节 与 ｔ为 渐 基节相 等 ）ｔ ｔ＝ｅ 重 迭 系 数 。￡ 于 １ 在状 态 ，／０ 为 大 ，
械 及 车辆 的使用性 能 和寿命 。
又逐 渐 增 加 。 此 时 困 油 压 缩 量 Ａ Ｖｌ和 困 油 膨 胀 量 Ａ 可 由下 面两 式求 出 ： Ｖ２
外啮合齿轮泵虽然结构简单 ， 但影响其性能 的因 素很多， 也很复杂。解 决外啮合齿轮泵 的困油现象就 是一个看似简单实为复杂的问题。而以前解决齿轮泵 的困油现象就是在泵体 、 泵盖上设计一组连接困油高 压区与出油区对称 的卸荷槽 ， 使齿轮泵的轴侧负荷大 大降低 ， 总效率提高。但泵出油压力脉动值过大、 容积 效率不高的现象一直存在。若卸荷槽设计不合理还会
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２０ ０ ６年 第 ８期
液 压 与 气动
７ ５
解 决外 啮合 齿 轮 泵 困油 现 象 的 两 种 新 方 法
杨元模 ， 永悫 谢
Ｔｗｏ Ｎｅ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏｖ ｎ ｈ ａ ｐ ｄ Ｏｉ Ｐｈ ｎ ｍｅ ｏ ｎ ｗ ｔ ｏ ｓｆ ｒＳ ｌ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｔｒ ｐ ｅ ｌ ｅ ｏ ｎ ｎ ｉ
２ 解 决齿轮 泵 困油现 象 的最佳 方 法探究
２ １ 齿轮 泵产 生 困油现 象机理 ．
Ｉ Ｉ
ｃ ）
图 １ 齿轮泵产 生困油现象原理
ｔ Ａ ＝丌 ｔ 丁＋ｉｅ１ Ｖ１ ｂ０ １ （ 一 １一ｂａｎ ｆ ２ ｌ ￣
齿轮泵温度与容积效率理论模型的建立及性能分析
齿 轮泵 工 作 时 的实 际流 量 ， 等 于理 论 流 量 减去
泄露 、 压 缩等 损失 的流量 。不计 压缩 损失 流量 ， 齿轮 泵 的泄 漏量 与黏度 关 系 ：
△ Ｑ＝ Ｋ 了 Ｉ Ａ ｐ ￣ ３ ＋
ｏ ／ Ｘ ￣ Ｌｏ
式中： 却 — — 齿轮泵 高低 压腔 压差 ；
第２ ９卷
第 ９期
甘肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕ Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
ｒ ０ ｆ ． ２ ９ Ⅳ０ ． ９
Ｍａ ｙ ． ２Ｏ１ ３
２ ０ １ ３年 ５月
齿 轮 泵 温 度 与 容 积 效 率 理 论 模 型 的 建 立 及 性 能 分 析
肛 — — 油液 的动力 黏度 ；
第 ９期
— —
曹
琦等 ： 齿 轮泵温 度 与容积 效率理 论模 型 的建 立及性 能分 析
垒
６ ７
齿顶与壳体的径向间隙；
齿 顶厚 ；
ｚ 。 ——齿顶与壳体接触的齿数 ；
。 —— 齿顶 线速 度 ， 。 ＝ｗ Ｒ ＝
ｎ —— 齿 轮转速 ； Ｒ 。 — —齿 顶 圆半径 。
— —
温度升高很多时， 会导致齿轮泵主要参数尤其液体
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Q
π =
2
(
d2a
-
a2
-
1 3
Pb )
×b ×n ×10 - 3 = π (452 2
392 - 1 ×81856) ×116 ×1500 ×10 - 6 = 171887 (L /m in) 3
式中 : da 为齿顶圆直径 ; a为齿轮中心距 ; Pb 为基圆齿距 ( Pb =π·m ·cosαο) ; αο为齿形角 ; b为齿轮宽度 ; n为齿轮泵转速 。 当机油 泵 转速 为 1500 r/m in, 背 压 p = 0126MPa
定的间隙 。因此高压出油区就有一部分油液通过间隙 返回到低压进油区 , 这部分油液的损失是不可避免 的 。只有靠提高泵的制造精度将间隙尽量减少 , 从而 将损失油量降低到最低的程度 ; 二是外啮合齿轮泵的 结构特点决定了泵高速运转时 , 油液产生的离心力使 油液不能填充满泵齿槽中的最大体积 , 这是造成外啮 合齿轮泵容积效率低的主要原因 。严重的不但会影响 泵的容积效率 , 而且高转速时会在泵中形成气蚀现 象 。造成泵供油明显不足 , 流量脉动加大 , 噪声加 重 。这种情况若在高速运转的汽车发动机中出现 , 轻 则磨损加剧甚至烧轴瓦 , 重则使整机报废 。因此 , 要 解决好这个问题就应采取以下的设计措施 :
①补充填油液进油槽要能将油液及时补充填到齿 槽中 , 且要尽量使油液充填齿槽的时间达到最长 。经
·108·
《机床与液压 》20061No110
图 2 增加补充填进油槽的泵体
多次试验反复探究 , 有了理论依据后 , 笔者选用一
批精度等级相当的 2105 柴油发动机机油泵做试验 ,
在 2105机油泵的泵体中增加一条补充填油液的进油
题。但这种靠提高泵制造精度来提高容积效率的方法 , 不但大大增加了制造成本而且提高容积率的效果有限 。 为此 , 笔者设计了一条补充填油液的进油槽 , 在几乎 不增加成本的情况下 , 可显著地提高容积效率。
新设计补充填进油槽的一般原则是 : 泵高速旋转 时产生的离心力使油液甩向齿顶部处 , 而齿根处产生 负压使油液稀薄 , 如不及时补充油 , 严重时甚至产生 气蚀 。因此 , 在齿根处设计一条补充填进油槽如图 2 所示 。及时将油液补充填进齿槽中 , 而且要尽量延长 充填油时间 , 使齿槽中充满油液 。为提高齿槽中油液 的充填性能 , 使泵的容积效率达到最佳 , 应按以下几 点设计补充填油液进油槽 。
时测得流量 Q = 12167L /m in, 容积效率 η = 017083。 (2) 2105机油泵体中增加一补充填进油槽 , 其
它尺寸及精度不变 , 如图 2所示 。 d = 320- 116mm , D = 380+1mm, h = 3mm 。当机油泵转速为 1500 r /m in, 背 压 p = 0126MPa时测得流量 Q = 151383L /m in, 容积效 率为 η = 0186。
YANG Yuanmo
(M echanics School of J inggangshan College, J ian J iangxi 343009, China) Abstract: Based on several years’experience of designing and develop ing outer - engaged gear pump, by app lying the p rincip les
(1) 设计合理的补充填进油槽 影响外啮合齿轮泵容积效率的主要因素是旋转产 生离心力使油液不能充填满齿槽中。此前 , 我国设计 的外啮合齿轮泵是采用提高泵制造精度来解决这个问
制造水平的一个主要问题 。 1 提高外啮合齿轮泵容积效率的措施
外啮合齿轮泵的 工作原理如图 1 所 示 。从泵的工作原理 图可分析出 , 造成外 啮合齿轮泵容积效率 低的原因不外乎两个 方面 : 一是高压区油 液通过泵相对运动件 间的 间 隙 返 回 进 油 区 。但为了保证泵正 常地工作 , 齿轮外径 图 1 外啮合齿轮泵工作原理 与泵体之间 , 齿轮端面与泵体 、泵盖之间 , 必须有一
收稿日期 : 2005 - 08 - 04
of fluid mechanics and theoretical mechanics, the oil entry trough structure of outer - engaged gear pump was put forward, which can solve the oil deficiency under the condition of oil centrifugal force caused by high - speed turning gear pump so as to enhance the volu2 metric flow rate. This is a new app roach which can imp rove the level of manufacturing outer - engaged gear pump1
如图 3所示 , 从容 积效率特性曲线图
上可看出增加补充
填进油槽前后对泵 容积效率的影响 。
图 3 容积效率特性曲线
3 结论 在外啮合齿轮
泵中增加补充填进油槽后 , 其容积效率有了明显提 高 , 收到了满意的效果 , 找到了解决外啮合齿轮泵容 积效率低的一条途径 , 也为今后设计出体积小 、而输 油量大 、容积效率高的外啮合齿轮泵提供了依据 。
现有破坏力的气蚀现象 。但只要增加进油点 , 也就是
在外啮合齿轮泵泵盖增加一条与泵体对称的补充填进
油槽 , 油液充填齿槽间体积的时间就增加了 1倍 , 容
积效率可提高到 0192。并且还不会因转速过高齿轮
厚度增大而使容积效率减小 。
2 应用实例
我们分别在 2105 柴油发动机的机油泵和液压站
用高压齿轮泵增加补充填进油槽 , 泵的容积效率都有
槽形状如图 2所示 , 进油槽的长度不等 , 从 25°开始
每隔 5°做一件 , 第一批一共做了 21 件 。经过试验的
结果是 , 增加了进油槽 , 容积效率都有提高 。进油槽 长度在 115°时机油泵的容积效率达到最大值 。η =
0186, 超过 115°后 , 进油槽长度增加容积效率不再
上升 , 过长时反而降低 。
明显提高 。
以下是在 2105柴油发动机机油泵增加补充填进
油槽前后的试验结果 。
( 1) 2105机油泵的齿轮选用的是 JB / T6010 - 92
机油泵齿轮 JBC03 系列号 , 其参数为 : 模数 m = 3,
齿数
z = 12,
齿形角
α o
= 20°, 变位系数
x
= 016392。
当机油泵转速为 1500 r/m in时 , 理论流量为 :
外啮合齿轮泵均为径向进油 , 泵高速运转时 , 油 液产生的离心力会影响齿槽中的油液充填 , 加上外啮 合齿轮泵不能消除的泄漏现象 , 容积效率低是外啮合 齿轮泵的一个最大缺点 , 也是影响外啮合齿轮泵没有 得到进一步发展和广泛应用的主要原因 。因此 , 如何 设计容积效率高的外啮合齿轮泵是提高外啮合齿轮泵
②进油槽尺寸
d应不大于齿根圆 ,
以
d
=
df -
0为
116
宜。
③进油槽尺寸 D 应与齿轮分度圆相当以 D = d0+1 为宜 。
④进油槽尽寸深度 h不应过大 , 否则会增大泵的
尺寸 , 以 h = 3～5mm 为宜 。
( 2) 增加补充进油点 ———双面补充填油槽
前面通过实验得知 , 在外啮合齿轮泵中增加一条
《机床与液压 》20061No110
·107·
提高外啮合齿轮泵容积效率的创新设计
杨元模
(井冈山学院机械系 , 江西吉安 343009)
摘要 : 根据多年对外啮合齿轮泵的设计开发经验 , 利用流体力学和理论力学原理 , 创新设计出外啮合齿轮泵的进油 槽 , 它能解决齿轮泵高速旋转时因油液离心力而使齿槽间充油不足的问题 , 提高了容积效率 。为提高外啮合齿轮泵的制造 水平探讨出一条新的途径 。
Keywords: New design; Outer - engaged gear pump; O il trough; Volumetric flow rate
0 引言 外啮合齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵 ,
它与柱塞式 、叶片式等其它形式的液压泵相比 , 不但 具有结构最简单 、零件少 , 而且具有抗污染能力强 , 抗振能力强 , 价格低廉等显著特点 。外啮合齿轮泵现 已广泛地用作内燃机润滑系统 、机床及机械传动装置 液压系统的 “心脏 ”, 它的性能好坏直接影响整个机 器的可靠性和耐久性 。对于转速高 、振动大的汽车内 燃机来说 , 设计性能好 、效率高的外啮合齿轮泵就显 得非常重要 。
关键词 : 创新设计 ; 外啮合齿轮泵 ; 进油槽 ; 容积效率 中图分类号 : TH12 文献标识码 : B 文章编号 : 1001 - 3881 (2006) 10 - 107 - 2
New D esign for Im prov ing Volum etr ic Flow Ra te of O uter - engaged Gear Pum p
补充填进油槽能有效地提高泵的容积效率 , 但在实验
中也发现一个问题 , 当泵转速过高或齿轮厚度太大
时 , 容积效率提高不是很多 , 其原因是向齿间补充填
进油时间太短 。因为齿轮在泵体里转动很快 , 每个齿
槽在进油槽区域的逗留时间有限 , 油液来不及填充 ,
齿槽便转过进油槽区域 , 造成油液填充不足 , 甚至出
(3) 若在 2105机油泵泵盖上也增加一条与泵体 上补充填进油槽对称进油槽 。当机油泵转速为 1500 r/ m in, 背压 p = 0126MPa 时 , 测得流量 Q = 161456L / m in, 容积效率提高到 η = 0192。