1、w齒齒 輪輪 泵泵2-1-1 齒輪泵的工作原理w 簡單構造n一對互相嚙合的齒輪 (The teeth meshed)n主動輪由原動機帶動回轉，齒頂和端面被泵體和前后端蓋包圍n由于相嚙合齒的分隔，吸入腔和排出腔隔開w 吸入和排出n圖示方向回轉時，齒C退出嚙合，其齒間V增大，P降低，液體在吸入液面P作用下，經吸入口流入n隨齒輪回轉，吸滿液體的齒間轉過吸入腔，沿殼壁轉到排出腔n當重新進入嚙合時，齒間的液體即被輪齒擠出w 結構特點n泵如果反轉，吸排方向相反n嚙合緊密，齒頂和端面間隙都小，液體不會大量漏回吸入腔n磨擦面較多，只用來排送有潤滑性的油液圖21外嚙合齒輪泵的結構(external gear r

2、otary pump)2-1-2 齒輪泵的困油現象w 外齒輪泵一般采用漸開線 (involute) 齒形w 為轉運平穩，要求齒輪的重迭系數大于1w 前一對嚙合齒尚未脫離嚙合時，后一對齒便已進入嚙合。w 在部分時間內相鄰兩對齒會同時處于嚙合狀態，形成一個封閉空間，使一部分油液困在其中，w 而這封閉空間的容積又將隨著齒輪的轉動而變化 (先縮小，然后增大)，從而產生困油現象。圖22 齒輪泵的困油現象2-2-2 困油現象的危害和排除w 危害（當封閉V減小時，液體受擠壓而P急劇升高，油液將從縫隙中強行擠出）n產生噪音和振動n使軸承受到很大的徑向力n功率損失增加。n容積效率降低（當封閉V增大時，P下降，析

3、出氣泡）n對泵的工作性能和使用壽命都有害w 排除(設法在封閉V變小時使之和排出腔溝通，而在增大時和吸入腔溝通)n開卸荷槽(圖22(b)的虛線)。n結構簡單，容易加工，且對稱布置，泵正、反轉時都適用，因此被廣泛采用。n對稱卸荷槽還不十分完善（還有噪音和振動）2-2-2 困油現象的危害和排除(1)w 不對稱卸荷槽n兩個卸荷槽同時向吸入側移過適當距離n延長了Va和排出腔相通的時間n推遲了Vb和吸入腔相通的時間lVb中可能出現局部真空，但不十分嚴重n這種卸荷槽能更好地解決困油問題n能多回收一部分高壓液體n泵不允許反轉使用w 采用卸荷槽后困油現象影響大大減輕。2-1-3 齒輪泵的徑向力-圖2-3w 徑向

4、力增加軸承的負荷，影響泵的壽命w 工作P越高，徑向力就越大w 對高壓齒輪泵，要設法限制徑向力，提高軸承壽命2-1-4齒輪泵的流量-圖24w 理論上帶到排出腔的油液體積應等于齒間工作容積w 每轉的Qt應為兩個齒輪全部齒間工作容積之和。w 可假設齒間工作容積與齒的有效體積相等。w 每轉Qtn是一個齒輪的齒間工作容積與輪齒有效體積的總和n近似等于齒的有效部分所掃過的一個徑向寬度為2m的環形體積2-1-4 齒輪泵的流量公式w 用上述計算泵的Qt時，數值偏小w 應乘上修正系數K。平均Qt為：w 式中：D分度圓直徑，mm；w m模數(m=Dz，z為齒數)，mm；w B齒寬，mm；w n轉速，rmin； ，

5、w K修正系數，一般為105115。min/1026LBnmDkQt2-1-4 齒輪泵的流量公式w 中、低壓齒輪泵為使流量公式 Qt6.66zm2Bn 10-6 Lmin (24)w 高壓齒輪泵的流量公式：Qt7zm2Bn 10-6 Lmin (25)2-1-4 提高齒輪泵理論流量途徑w 增加齒輪的直徑、齒寬、轉速和減少齒數。nn過高會使輪齒轉過吸入腔的時間過短nn和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大l增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導致Q減小，造成振動和產生噪聲，甚至使泵無法工作。l故最大圓周速度應根據所輸油的粘度而予以限制，w最大圓周速度不超過56ms，w最高轉速一般在30

6、00rmin左右。n加大齒寬會使徑向力增大，齒面接觸線加長，不易保持良好的密封。n減少齒數雖可使齒間V加大而Q增加，但會使Q的不均勻度加重。2-1-4 影響齒輪泵v的主要因素 密封間隙 (內漏)n齒輪端面和蓋板間的軸向間隙n齒頂和泵體內側的徑向間隙n輪齒的嚙合線n這些漏泄量約占總漏泄量的7080，n漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對泵的v影響甚大。 排出壓力n漏泄量與間隙兩端的壓差成正比。n內漏較多，在排P升高時，Q的下降要比往復泵大 吸入壓力 n 吸入真空度增加時，氣體析出量增加， v亦將降低。 2-1-4 影響齒輪泵v的因素 油液的溫度和粘度 (viscosit

7、y)n 油液的T越高，越低，漏泄量就越大n但油T過低則太大，又會使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會使v下降。 轉速n 漏泄量與n關系不大nn低Qt就小，會使v降低l當n200300 rmin， v將降到不能容許的地步nn過高又會造成吸入困難，也使v降低。 外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動補償裝置時， v可達0.80.96。2-1-4 齒輪泵的特點1有一定的自吸能力n能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。n排送氣體時密封性差，故自吸能力不如往復泵n應注意：l齒輪泵摩擦部位較多l間隙較小l線速度較高l起動前齒輪表面必須有油，不允許干轉。2Qt是由工作部件的尺寸和n決定

8、的，與Pd無關。3額定Pd與工作部件尺寸、n無關nPd取決于泵的密封性能和軸承承載能力n為防泵過載，一般應設安全閥。2-1-4高壓齒輪泵采取的措施w 液壓間隙自動補償裝置n軸向間隙補償l在齒輪端面與泵體之間設浮動元件l將排出壓力引至該元件的外側 (靠排出側,橡皮圈限定區域內)l使其液壓力稍大于內側向外的液壓力（使浮動元件貼靠齒輪）l自動補償齒輪端面磨損而增加的間隙（軸向間隙始終很?。﹏徑向間隙自動補償-有些高壓泵采用2-1-4高壓齒輪泵采取的措施w 徑向力平衡措施n用平衡或減小徑向力的措施n用承載能力高的軸承，并改善軸承的潤滑和冷卻條件。w 按額定排出壓力pH高低可分為：l低壓齒輪泵(pH 2

9、.5MPa)；l中壓齒輪泵(pH 2.58MPa)l高壓齒輪泵(pH 8MPa)。 2-1-4 齒輪泵的特點w 4.流量連續，有脈動n外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內，噪聲較大lZ越少， Q越大n內齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。w 5結構簡單，價格低廉。n工作部件作回轉運動n無泵閥n允許采用較高n，通?？膳c電動機直聯n與同樣Q的往復泵相比，尺寸、重量小n易損件少，耐撞擊工作可靠w 6磨擦面較多n用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類。2-1-4 齒輪泵的特點w 使用場合w 一般被用作排出P不高、Q不大，以及對Q和Pd的均勻性要求不很嚴的油泵,如：n滑油泵n駁油泵n液壓傳動中的供油泵w 由

10、于齒輪泵結構簡單，價格低廉，又不易損壞，因而已開發了高壓齒輪泵。如：n液壓泵。2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵w 有直齒、斜齒、人字齒等幾種齒輪，一般采用漸開線齒形。見下圖n主動和從動齒輪是由右和左螺旋齒輪拼成的入字齒輪l既能承受較大負荷，又可避免產生軸向推力。n齒輪4空套在從動軸上l以補償制造、安裝時出現的誤差l具有一定的自整位能力n齒輪兩端面有配合良好的蓋板n泵軸裝在單列向心球軸承上。n在泵體和端蓋之間墊有紙墊16l紙墊厚度可改變齒輪端面與蓋板之間的軸向間隙。圖25 外嚙合齒輪泵2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵w 防超過額定Pd，裝設有安全閥 (safety valve)n安全閥閥體是

11、一空心的圓柱體n左端帶有錐形密封面n當作用在環形凸肩上的壓力超過彈簧值時，閥開啟，溝通排、吸兩端n泵的轉向必須符合規定w 為防止油液外漏，設有機械軸封n是廣泛使用的一種密封方式n主要密封面是軸靜環11和動環12構成n動、靜環的材料分別為硬質材料和軟質材料做成2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵w 靜環與蓋之間靠密封圈密封w 動環靠彈簧壓緊在靜環上，（摩擦力使轉）w 密封圈防動環與軸之間漏泄n安裝時手推動環壓縮彈簧n松手后動環應能緩緩滑出n太松則漏泄量過大n太緊則不能自動滑出補償n動、靜環密封圈是機械密封的輔助密封元件w 機械軸封的基本特點：n將由填料與軸之間的徑向曲面密封轉變為動環與靜環間的軸向

12、端面密封。2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵w 與填料密封相比，機械軸封的主要優點是：n(1)密封性能好n(2)使用壽命長。n(3)摩擦功耗少。n(4)軸或軸套基本不被磨損n(5)適用范圍廣，（用于高溫、高壓、有毒或有腐蝕性）Mechanical seals(1)w The provision of rotary shaft seals instead of the usual stuffing box and gland, where conditions are suitable, possesses many advantages. w The power absorbed is low

13、er and is constant, whereas a gland excessively tightened causes a considerable increase in power absorbed. w In small pumps this may result in overloading the motor. Mechanical seals(1)w In addition maintenance costs are reduced, the rotary seal operating for long periods without wear or attention.

14、 w A standard seal consists of a stationary carbon ring insert in the casing, or seal cover where such is provided, and against this a metal ring of easy clearance on the shaft sleeve rotates, contact between the faces being ensured by a lightly loaded coil spring. Mechanical seals(2)w The rubbing f

15、aces of both carbon and metal rings are independently lapped to give a dead flat surface. w A synthetic rubber ring, of circular cross-section, contained between shaft sleeve and metal ring, in a groove in the latter, effectively prevents leakage between them. w The diameter of the groove is such th

16、at a squeeze is exerted on the rubber ring, thus a sufficient frictional force is provided to rotate the metal ring, with certain exceptions. w The width of the groove is, however, made considerably greater so that the metal ring is capable of free axial float with accompanying rolling action of the

17、 rubber ring. Mechanical seals(3)w Materials used for the various seal parts are as follows: nCarbon stationary ring. nSynthetic rubber ring. nBronze rotating ring with bronze spring for standard and all gunmetal pumps. nStainless steel rotating ring for all iron pumps. w For non-lubricating liquids

18、, such as ammonia, glycol, petrol, paraffin, transformer and quenching oil, etc., the rotating ring is made of stainless steel to give a harder surface. w These seals are specially designed to suit the dimensions of the standard shaft sleeves and stuffing boxes. 2-1-6 典型結構-外嚙合齒輪泵w 缺點：n制造工藝性要求高,價格較貴n

19、密封元件的拆裝更換比較麻煩n對使用條件的要求也比較嚴格。如液體帶有磨料性懸浮固體顆粒，則機械軸封必須采用特殊的設計。w 回轉泵在低壓條件下也常采用皮碗密封2-1-6 內嚙合齒輪泵w 有兩種形式n帶月牙形隔板的內齒輪泵n擺線轉子泵。w 圖26所示為一種帶月牙形隔板的可逆轉內嚙合齒輪泵。2-1-6 內嚙合齒輪泵w 齒環3與圓盤泵軸一體。w 底盤6上有月牙形隔板2和與泵軸偏心的短軸，短軸上空套著齒輪1。w 當泵軸帶齒環轉動時，與其內嚙合的齒輪也轉動，產生吸排作用。w 底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球，n當軸逆時針旋轉時，嚙合力使底盤轉至其銷釘4卡到半圓形環槽的最右端位置為止，泵是下吸上排。n當軸順時

20、針轉動時，嚙合力使底盤轉過180，泵的吸排方向不變2-1-6 內嚙合齒輪泵w 優點（與外嚙合齒輪泵相比）n泵的吸油區大、流速低、吸入性能好，n流量脈動小，流量脈動率Q =13n嚙合長度較長，工作平穩，n特殊齒形將困油現象減輕，或在齒環各齒谷中開徑向孔導油，從而完全消除困油現象，n噪聲很低。w 缺點n是制造工藝較復雜n且漏泄途徑多，nv低，6575。 2-1-6 轉子泵-圖27w 外轉子比內轉子多一個齒，二者軸線偏心，異速轉動。采用擺線齒形。采用皮碗軸封。w 皮碗的制造、安裝和維護較簡單，成本低，但唇邊的磨損較重，功率消耗較大。2-1-6 轉子泵特點w 轉子泵優點n 轉子泵配流口的中心角較大；且

21、為側向吸入，不受離心力影響，故吸入性能好n能用于高速運轉n齒數較少，工作空間容積較大n結構簡單緊湊n兩個轉子同向回轉且只差一個齒，故相對滑動速度很小，運轉平穩，噪聲低，壽命長。w 缺點n齒數少時流量和壓力脈動較大n而且密封性較差， v較低n制造工藝不如漸開線齒輪簡單。 2-1-7 齒輪泵管理要點1. 注意泵的轉向和連接n反轉會使吸排方向相反n泵和電機保持良好對中，最好用撓性連接（flexibility）2. 齒輪泵雖有自吸能力n起動前泵內要存有油液（否則嚴重摩損）n吸油高度一般不大于0.5m。3. 機械軸封屬于較精密的部件n拆裝時要防止損傷密封元件n安裝時應在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動環時應有浮動性。n上緊軸封蓋時要均勻，機械軸封一定要防止干摩擦。2-1-7 齒輪泵管理要點4. 不宜超額定P工作n會使原動機過載，加大軸承負荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴重時造成卡阻。5. 要防止吸口