外嚙合齒輪泵的抽油機及治理

1外聚合齒輪泵有許多類型的液體壓泵。與其他形狀的液壓泵相比，齒輪泵（齒輪泵）不僅結構簡單，體積小，重量輕，施工和維護方便，價格低廉，能夠承受惡劣的運行條件（如灰塵等）。振動和高壓機。因此,外嚙合齒輪泵廣泛應用于現代機械中,特別是現代汽車發動機中用外嚙合齒輪泵作潤滑泵的較多。外嚙合齒輪泵的使用壓力范圍一般為0.04～0.4MPa,轉速范圍一般為600～3500r/min。隨著現代汽車工業的高速發展,外嚙合齒輪泵的總效率也在逐漸提高。因此,要求外嚙合齒輪泵的體積是越來越小,要求外嚙合齒輪泵的轉速是越來越高,特別是一些小型外嚙合齒輪泵的使用轉速超過7500r/min。對于這樣高的轉速,外嚙合齒輪泵的吸油腔中很容易出現抽空現象。對于發動機用外嚙合齒輪泵出現抽空現象,不但其容積效率會有較大下降,并使泵在工作過程中出現較高噪聲,而且嚴重時會使潤滑供油不足而損壞發動機。2外配合齒輪泵轉速小,容積效率低計算外嚙合齒輪泵理論排量Q的公式為:Q=q×b×n=π2(da2?a2?13Pb)×10?3×b×n=q×b×nL/minQ=q×b×n=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3×b×n=q×b×nL/min式中b——齒輪寬度,cmn——齒輪泵轉速,r/minq——單位排量,L/r·cm[q=π2(da2?a2?13Pb)×10?3L/r?cm][q=π2(da2-a2-13Ρb)×10-3L/r?cm]式中da——齒頂圓直徑,mma——齒輪中心距,mmPb——基圓齒距(Pb=π·m·cosα0)α0——齒形角m——模數,mm由此可知,在正常情況下,外嚙合齒輪泵的排量與其轉速成正比。但我們在利用外嚙合齒輪泵做實驗時發現,外嚙合齒輪泵的轉速逐漸增加到某一高轉速以上時,其排量就不再增加,容積效率開始下降,如圖1所示。而且油的黏度(μ)越大這種現象就出現得越早,這就是在外嚙合齒輪泵中產生的抽空現象。通過實驗、分析,我們認為以下幾個方面是外嚙合齒輪泵中產生抽空現象的原因:(1)吸油管和濾油管中的阻力過大而產生壓力損失;(2)高速旋轉的外嚙合齒輪泵,其齒槽間的油液產生了較大的離心力,將油液甩向齒頂和泵體齒腔內表面處,其中有一部分通過齒輪泵中運動件間的間隙流失,從而在齒輪根部出現抽空現象;(3)外嚙合齒輪泵高速轉動時,相嚙合的齒從齒槽中轉脫出后在尚未充滿時,齒槽己轉過吸油口,接觸到泵體齒腔的內表面,這樣油液就無法充滿齒槽;(4)外嚙合齒輪泵制造誤差較大,齒輪產生偏心,則齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時出現比吸油壓力還低的低壓區。3解決齒輪泵的沉降現象的最佳方法針對以上分析,我們對轉速超過3500r/min的外嚙合齒輪泵分別進行了以下設計。13降低進入油的阻力盡量增大濾網面積,增大進油管直徑,選用內壁光滑的進油管以減小進油阻力。2進油槽設計新設計補充填進油槽的一般原則是:泵高速旋轉時產生的離心力使油液甩向齒頂部處,而齒根處產生負壓使油液稀薄,如不及時補充油,嚴重時就會有抽空現象。因此,在齒根處設計一條補充填進油槽如圖2a所示。及時將油液補充填齒槽中,而且要盡量延長充填油時間,使齒槽中充滿油液。為提高齒槽中油液的充填性能,使泵的容積效率達到最佳,應按以下幾點設計補充填油液進油槽。(1)補充填油液進油槽要能將油液及時補充填到齒槽中,且要盡量使油液充填齒槽的時間達到最長。經多次試驗反復探究,有了理論依據后,本人選用一批精度等級相當的2105柴油發動機機油泵做試驗,在2105機油泵的泵體中增加一條補充填油液的進油槽形狀如圖2所示,進油槽的長度不等,從25°開始每隔5°做1件,第1批一共做了21件。試驗條件為:轉速為4600r/min,背壓p=0.26MPa,試驗的結果是,雙面增加了進油槽,容積效率都有所提高。進油槽所占角度在115°至120°時出現最大值,因此從115°開始每隔2°做1件,測得在117°時機油泵的容積效率達到最大值。η=0.88,超過117°后,進油槽長度增加容積效率不再增加,過長反而降低,如圖3所示。這是因為進油槽與高壓區太近泄漏增加所致。(2)進油槽尺寸D1(如圖2a所示)應不大于齒根圓直徑df,以D1=df0-0.6為宜。(3)進油槽尺寸D應與齒輪分度圓直徑d相當,以D=d+1為宜。(4)進油槽尺寸深度h不應過大,否則會增大泵的尺寸,以h=3～5mm為宜。3齒輪齒輪泵轉速及長度(1)增加一條補充填油液的進油槽對于高轉速的外嚙合齒輪泵確實是能增大排量,提高容積效率明顯,特別是對于小排量的外嚙合齒輪泵容積效率可提高到0.87以上。但對于理論排量大于180L/min的大排量外嚙合齒輪泵高轉速時其容積效率只能提高到0.85以下。我們用JB/T6010-92的JBC07系列中模數為4.5mm、齒數為8、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm、零件制造精度為6～7級的外嚙合齒輪泵做實驗,其理論排量在轉速4600r/min時為:Q=q×b×n=271.386L/min結構先按圖2a制造,當外嚙合齒輪泵的轉速為4600r/min、背壓為0.24MPa時,測得其平均排量Q1=228.51L/min,容積效率η1=0.842(2)雖然增加一條補充填油液的進油槽,其容積效率大于JB/T51116-99要求的η≥0.84,但容積效率高轉速時與小排量的外嚙合齒輪泵相比還是偏低。究其原因,是因為大排量的外嚙合齒輪泵齒槽空間較大,高轉速時相嚙合的齒從齒槽中轉脫出后在尚未充滿時,齒槽己轉過吸油口,接觸到泵體齒腔的內表面,這樣油液就無法充滿齒槽。雖然增加一條補充填油液的進油槽能補充一部分油液到齒槽間,但由于補充填油液的進油槽尺寸不可能太大,補充填的油液有限,所以對于齒槽空間較大的大排量外嚙合齒輪泵排量提高也有限,其容積效率也沒有小排量高。且JB/T51116-99要求排量大的外嚙合齒輪泵的容積效率要高于小排量外嚙合齒輪泵,容積效率過低肯定是不行的。為解決這個問題,我們有針對性地在加大外嚙合齒輪泵的吸油空間,以增加齒槽充油時間,具體結構如圖2b所示。擴大的吸油空間長度單邊應在(1～2)da/z(其中da為齒頂圓直徑,z為齒數)為宜,且應≤2da/z。用已加大吸油空間單邊長度1.5da/z的泵體、其他零件制造和安裝精度同前完全一致的外嚙合齒輪泵再做實驗,當外嚙合齒輪泵的轉速為4600r/min、背壓為0.24MPa時,測得其平均排量Q2=244.52L/min,則容積效率為:η2=0.901。4吸、排油中間凹形對于制造和安裝使齒輪產生偏心,齒頂圓圓周上壓力分布成凹形,在吸、排油中間有時出現比吸油壓力還低的低壓區的情況,而制造和安裝精度只要控制6級時就基本上可以消除。一般情況下,齒輪的制造和安裝精度應控制不低于7級。5優化結構效果用JB/T6010-92的JBC07系列中模數為4.5mm、齒數為8、中心距為40.50mm、齒頂圓直徑為49.50mm、齒輪寬度為50mm外嚙合齒輪泵改進前后的3種結構做實驗得到圖4所示的容積效率(η)特性曲線,從圖5可看出泵體結構改進后,不但消除了抽空現象,而且容積效率提高明顯。4外合齒輪泵的孔隙率及容