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1、液压与气压传动技术,图为外啮合齿轮泵实物结构,液压与气压传动技术,32 齿轮泵,齿轮泵是一种常用的液压泵主要优点：结构简单、制造方便、价格低廉、体积小、重量轻、自吸性好、对油液污染不敏感、工作可靠；主要缺点：流量和压力脉动大、噪声大、排量不可调。应用：齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机 械、工程机械和农林机械等各个行业。分类：外啮合泵、内啮合泵、螺旋泵三种 外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。螺旋泵应用于精密设备。(外广、内辅、螺精。),液压与气压传动技术,齿轮泵工作原理,液压与气压传动技术,3.2 外啮合齿轮泵的结构及工作原理,1、外啮合齿轮泵的工作原理；2、排量、流
2、量的计算；3、外啮合齿轮泵的流量脉动；4、外啮合齿轮泵的问题和结构特点。,内 容：,液压与气压传动技术,3.2.1 外啮合齿轮泵的结构及工作原理,泵的主要构成：主、从动齿轮驱动轴，泵体及侧板等主要零件。,图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理 1泵体;2 主动齿轮;3 从动齿轮,工作原理：泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。,液压与气压传动技术,齿轮泵的结构特点,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,3.2.2 齿轮泵的排量和流量,外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积，则当齿
3、轮齿数为，模数为，节圆直径为，有效齿高为，齿宽为 时，根据齿轮参数计算公式有，齿轮泵的排量近似为,实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少 误差越大，因此,在实际计算中用3.333.50来代替上式中 值，齿数少时取大值。,由此得齿轮泵的输出流量为:,近似排量：,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,一、泄漏，二、脉动，三、径向力，四、困油。,液压与气压传动技术,齿轮泵的流量脉动,若用、来表示最大、最小瞬时流量，表示平均流量，则,上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过程中，排量是转角的周期函数，因此瞬时流量是脉动的。脉动的大小用脉动率表示。,流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个
4、重要指标。,流量脉动率：,液压与气压传动技术,特点：在容积式泵中，齿轮泵的流量脉动最大，并且齿数愈少，脉动率愈大，这是外啮合齿轮泵的一个弱点。,危害：流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声。,齿轮泵流量脉动的危害及特点：,液压与气压传动技术,3.2.3.1 困油的现象,齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两 对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随 齿轮转动而变化，形成困油。,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,困油现象（分步说明）受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若 无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，
5、导致油液发 热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用；若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使 溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。,液压与气压传动技术,3.2.3.1 困油现象的消除措施（采用卸荷槽）,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,容积减小时 与压油侧相通,容积增大时 与吸油侧相通,液压与气压传动技术,3.2.3.2 径向不平衡力,产生原因：在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的 压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮 旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的 作用。,危害：压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使壳体偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。
6、,解决方案：1、缩小压油口的办法。2、开设平衡槽的办法。,液压与气压传动技术,平衡槽解决径向不平衡力,液压与气压传动技术,平衡槽解决径向不平衡力,液压与气压传动技术,3.2.3.3 齿轮泵的泄漏途径及端面间隙的自动补偿,齿轮泵的三条泄漏途经：,在这三类间 隙中，端面间隙 的泄漏量最大。压力越高，由间 隙泄漏的液压油 就愈多。,三、通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙。,二、通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙；,一、通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙；,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,为了提高齿轮泵 的压力和容积效 率，实现齿轮泵 的高压化，需要 从结构上采取措 施，对端面间隙 进
7、行自动补偿。,原理：引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压 力愈高，间隙愈小，可以自动补偿端面磨损和减小间隙。,浮动轴套式,液压与气压传动技术,数学拓展：渐开线,将一个圆轴固定在一个平面上，轴上缠线，拉紧一个线头，让该线绕圆轴运动且始终与圆轴相切，那么线上一个定点在该平面上的轨迹就是渐开线。直线在圆上纯滚动时，直线上一点K的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线称为渐开线的发生线。,液压与气压传动技术,数学拓展：摆线的定义,摆线是数学中众多的迷人曲线之一它是这样定义的：一个圆沿一直线缓慢地滚动，则圆上一固定点所经过的轨迹称为摆线。,液压与气压传动技术,3.2.4 内啮合齿轮泵,图
8、2.6 内啮合齿轮泵 1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板，吸油腔，压油腔,液压与气压传动技术,图中为内啮合齿轮泵实物结构,液压与气压传动技术,在渐开线齿形 内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之 间要装一块月牙隔 板，以便把吸油腔 和压油腔隔开，如 图2.6（a）。,内啮合齿轮泵中 的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在 工作时大齿轮随小齿 轮同向旋转。,图2.6 内啮合齿轮泵（渐开线形）1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板，吸油腔，压油腔,压油窗口,吸油窗口,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,图2.6 内啮合齿轮泵（摆线形）1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板,压油窗口,吸油窗口,摆线齿形啮合 齿轮泵又称摆线转 子泵。在这种泵中，小齿轮和内齿轮只 相差一齿，因而不 需设置隔板。如图 2.6（b）。,液压与气压传动技术,液压与气压传动技术,对于内啮合齿轮泵：优点：结构紧凑、尺寸小、重量轻、运转平稳、噪声低；缺点：齿形复杂，加工困难，价格较贵，且不适合高压工况。在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低；应用：中、低压系统，或作为补油泵。,液压与气压传动技术,螺杆泵：优点：脉动小，运动时噪音低，可高速运转，适合作大容量泵。缺点：压缩量小，不适合高压，一般用于燃油、润滑 油泵而不用作液压泵。应用：低压精密液压设 备中。,3.2.5螺杆液压泵的结构,
