【正文】 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 摘 要 對稱齒輪泵的工作原理：動力由花鍵軸傳入，從而帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動。多個從動齒輪與主動齒輪組成外嚙合傳動關(guān)系，相當(dāng)于多組齒輪泵同時工作。由于從動齒輪輪在主動輪的周圍對稱分布，能使工作時產(chǎn)生的徑向力相互抵消，使工作時的噪聲比傳統(tǒng)齒輪泵有明顯的降低，工作平穩(wěn)。 齒輪泵的創(chuàng)新點：對稱齒輪泵的創(chuàng)新點在于齒輪的設(shè)計。為了解決傳統(tǒng)齒輪泵徑向力不平衡和流量脈動大的缺點，我們將多個從動輪齒輪在大齒輪的周圍進行對稱分布，使其產(chǎn)生的徑向力能夠盡量相互抵消。 關(guān)鍵詞： 齒輪泵 油泵結(jié)構(gòu) 困油現(xiàn)象 內(nèi)泄漏 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 ABSTRACT Profiled gear pump working principle : power by the spline shaft imported, thus driving gear rotation. Many follower gear and active gear meshing formed drive, the equivalent of many groups gear pump work simultaneously. As the rounds of the driven gear in the round of initiatives around the symmetric distribution, enabling the work of the radial force to offset each other, make noise at work than the traditional gear pump significantly reduced, smooth. Gear pump innovation : Profiled gear pump of innovation lies in the design of gear. To solve the traditional gear pump radial force imbalance and pulsatile flow defects We will launch a number of driven gear in the gear around symmetric distribution, produce radial strength to try to offset each other. Key words： Gear Pump 。Pump Structure 。Storm oil 。Internal Leakage 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 緒論 齒輪泵是在工業(yè)應(yīng)用中運用極其廣泛的重要裝置之一，尤其是在液壓傳動與控制技術(shù)中占有很大的比重，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、自吸性能好、耐污染、使用可靠、壽命較長、制造容易、維修方便、價格便宜等特點。但同時齒輪泵也還存在一些不足，如困油現(xiàn)象比較嚴(yán)重、流量和壓力脈動較大、徑向力不平衡、泄漏大、噪聲高及易產(chǎn)生氣穴等缺點，這些特性和缺點都直接影響著齒輪泵的質(zhì)量。隨著 齒輪泵在高溫、高壓、大排量、低流量脈動、低噪音等方面發(fā)展及應(yīng)用，對齒輪泵的特性研究及提高齒輪泵的安全和效率已成為國內(nèi)外深入研究的課題。 外嚙合齒輪泵是應(yīng)用最廣泛的一種齒輪泵 (稱為普通齒輪泵 )，其設(shè)計及生產(chǎn)技術(shù)水平也最成熟。多采用三片式結(jié)構(gòu)、浮動軸套軸向間隙自動補償措施，并采用平槽以減小齒輪 (軸承 )的徑向不平衡力。目前，這種齒輪泵的額定壓力可達 25MPa。但是 ,由于這種齒輪泵的齒數(shù)較少，導(dǎo)致其流量脈動較大由于齒輪泵在液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，因此，吸引了大量學(xué)者對其進行研究。綜上所知，對齒輪泵的自主研發(fā)和設(shè)計對 我國尤為重要。特別是在提高其效率和減低噪聲、振動等方面。 第一章 齒輪泵簡介 齒輪泵的發(fā)展研究現(xiàn)狀 由于齒輪泵在液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛 ,因此吸引了大量學(xué)者對其進行研究。目前 ,國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于齒輪泵的研究主要集中在以下方面 :(1)齒輪參數(shù)及泵體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 。(2)齒輪泵間隙優(yōu)化及補償技術(shù) 。(3)困油沖擊及卸荷措施 。(4)齒輪泵流量品質(zhì)研究 。(5)齒輪泵的噪聲控制技術(shù) 。(6)輪齒表面涂覆技術(shù) 。(7) 齒輪泵的變量方法研究 。(8)齒輪泵的壽命及其影響因素研究 。(9) 齒輪泵液壓力分析及其高壓化的途徑 。(10)水介質(zhì)齒輪泵基礎(chǔ)理論研究。 提高齒輪泵的工作壓力是齒輪泵的一個發(fā)展方向 ,而提高工作壓力所帶來的問題是 :(1)軸承壽命大大縮短 。(2)泵泄漏加劇 , 容積效率下降。產(chǎn)生這 2個問題的根本原因在于齒輪上作用了不平衡的徑向液壓力 ,并且工作壓力越高 ,徑向液壓力越大。 目前 ,國內(nèi)外學(xué)者針對以上 2個問題所進行的研究是 : (1)對齒輪泵的徑向間隙進行補償 。 (2)減小齒輪泵的徑向液壓力 ,如優(yōu)化齒輪參數(shù)、縮小排液口尺寸等 。 (3)提高軸承承載能力 ,如采用復(fù)合材料滑動軸承代替滾針軸承等。但這些措施都沒從根本上解決問題。 齒輪泵研究進展 外嚙合齒輪泵 外嚙合齒輪泵是應(yīng)用最廣泛的一種齒輪泵（稱為普通齒輪泵），其設(shè)計及生產(chǎn)技術(shù)水平也最成熟多采用三片式結(jié)構(gòu)、浮動軸套軸向間隙自動補償措施、鋁合金殼體徑向“掃腔”工藝，并采用平衡槽以減小齒輪（軸向）的徑向不平衡力。目前，這種齒輪泵的額定壓力可達 25MPa。但是，由于這種齒輪泵的齒數(shù)較少，導(dǎo)致其流量脈動較大。 衛(wèi)星齒輪泵 在平衡式復(fù)合齒輪泵的基礎(chǔ)上人們研發(fā)了一種較為簡單的三從動輪衛(wèi)星齒輪泵， 使其結(jié)構(gòu)大為簡化，加工制造容易 ,更 便于工程應(yīng)用。 該泵的結(jié)構(gòu)如圖 1所示 ,主要由中心齒輪 (主動齒 輪 )、 3個對稱布置的從動齒輪、殼體、前蓋、后蓋及配流盤等組成。工作時 ,電動機驅(qū)動中心輪 , 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 帶動 3個從動輪定軸轉(zhuǎn)動 ,每相鄰兩個從動輪之間的空腔用殼體隔開 ,使得主動輪和每一個從動輪之間都形成了一個單獨的外嚙合齒輪泵 (以下簡稱為子泵 ),各子泵通過配流盤實現(xiàn)配流。在泵體內(nèi) ,各個 子泵的進出油口都是分開的 ,但它們可以通過一側(cè)端蓋上的孔道與配流盤上的進油口和排油口分別相連 ,匯集成總的吸油口和排油口。由于 3個子泵的進油口和出油口分別并聯(lián) ,所以稱之為并聯(lián)齒輪泵。 該泵在保留了普通外齒輪泵優(yōu)點的同時 ,還具有以下特 點 : (1)流量均勻性好。通過合適的配齒可顯著減小輸出流量的脈動 ,改善齒輪泵的流量品質(zhì) ,使齒輪泵可用于對流量品質(zhì)要求高的場合。 (2)輸出流量大、功率密度高 (比普通外嚙合齒輪泵增加 1 倍 )、軸向尺寸較小。 (3)主動齒輪所受液壓徑向力完全平衡 ,從動齒輪所受不平衡液壓徑向力也可大大減少 ,從而顯著改善了齒輪軸及軸承的受力狀況。減少磨損 ,提高了壽命。在結(jié)構(gòu)上采用補償措施來減少端面泄漏和磨損后 ,可使該種泵在高壓下使用。 (4)結(jié)構(gòu)簡單 ,性能優(yōu)越 ,具有廣闊的應(yīng)用前景。 平衡式復(fù)合齒輪泵 如圖 2,平衡式 復(fù)合齒輪泵由中心輪 A、隋輪 B(b b b3)、 內(nèi)齒輪 (圈 )C、密封擋塊 D、前后泵蓋及配流裝置等組成。 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 2 平衡式復(fù)合齒輪泵工作原理 A 中心輪 B 惰輪 C內(nèi)齒輪 D密封擋塊 復(fù)合齒輪泵結(jié)合了內(nèi) ,外嚙合齒輪泵的優(yōu)點而又避免了它的缺點 ,即 :徑向液壓力和嚙合力平衡、流量均勻性顯著提高、噪聲小、機械效率較高、排量大、體積小 ,而結(jié)構(gòu)又不太復(fù)雜。因此可以預(yù)見 ,復(fù)合齒輪泵在不久的將來會得到很廣泛的應(yīng)用。 無嚙合力齒輪泵 無嚙合力齒輪泵的結(jié)構(gòu)原理如圖 3 所示 ,主要由傳動 軸 泵體 吸排液齒輪 同步齒輪 從動軸 浮動軸套 9及前后泵蓋等組成。無嚙合力齒輪泵齒輪 6通過平鍵與傳動軸 1與從動軸 8 連接 ,吸排液齒輪 4通過花鍵與傳動軸 1與從動軸 8連接。原動機動力由傳動軸 1通過同步齒輪 6使從動軸 8轉(zhuǎn)動 ,從而帶動吸排液齒輪 4轉(zhuǎn)動 ,完成吸排液工作。齒輪傳動的嚙合力主要由同步齒輪承受 ,排液而產(chǎn)生的液壓力主要由吸排液齒輪承受。 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 3 無嚙合力齒輪泵的結(jié)構(gòu)原理 1 輸入軸 3 同步齒輪 4 隔板 5 滑動軸承 6 殼體 8 吸排液齒輪 9 從動軸 對于無嚙合力齒輪泵 ,采用將動力傳遞與吸 排液分離的設(shè)計思想。傳遞動力的嚙合力Fn、 F′ n 由同步齒輪承擔(dān) ,其設(shè)計方法與一般的傳動齒輪的設(shè)計方法相同 ,以考慮齒輪精度、輪齒表面粗糙度及耐磨性為主 ,其材料除了采用普通齒輪泵所選用的高性能合金鋼以外 ,還可以采用普通鋼材 (經(jīng)表面處理 )、耐磨鑄鐵、陶瓷及高分子材料等。由于吸排液齒輪所受徑向載荷降低 ,減小了齒頂圓與泵體之間的間隙 ,提高了泵的容積效率 ,為齒輪泵的高壓化創(chuàng)造了有利的條件。 齒輪泵發(fā)展方向 社會的發(fā)展，人口的增多，人們的生活水平不斷的提高，現(xiàn)在人們越來越享受生活帶來的情趣，但是這樣的發(fā)展給我國能源 也帶來了巨大的壓力，因此節(jié)能在我們心中留下了深刻的印象，大家也都這尋找著可持續(xù)發(fā)展。像早期的齒輪泵都是全液壓式，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，以及伺服電機的成熟應(yīng)用和價格的大幅度下降，近年來全電動式的精密齒輪泵越來越多，為了分析這一發(fā)展趨勢，泵閥英才網(wǎng)專家將幾點發(fā)展方向列出： (1)、向機、電、儀一體化的方向發(fā)展 齒輪泵產(chǎn)品不論是小型的家用泵、建筑用泵等通用泵，還是大型的石化、電力等工業(yè)裝置用的流程泵，都在向機、電、儀一體化的方向不斷發(fā)展，使泵產(chǎn)品更加高效、節(jié)能，使用維護更加方便，提高可靠性，延長壽命，為用戶帶來 更大的收益。 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 （ 2）、全液壓式齒輪泵在成型精密、形狀復(fù)雜的制品方面有 許多獨特優(yōu)勢，它從傳統(tǒng)的單缸充液式、多缸充液式發(fā)展到現(xiàn)在的兩板直壓式，其中以兩板直壓式最具代表性，但其控制技術(shù)難度大，機械加工精度高，液壓技術(shù)也難掌握。 （ 3）、全電動式齒輪泵有一系列優(yōu)點，特別是在環(huán)保和節(jié)能方 面的優(yōu)勢，據(jù)報道，目前較先進的全電動式齒輪泵節(jié)電可以達到 70%，另外，由于使用伺服電機注射控制精度較高，轉(zhuǎn)速也較穩(wěn)定，還可以多級調(diào)節(jié)。但全電動式齒輪泵在使用壽命上不如全液壓式齒輪泵，而全液壓式齒輪泵要保證精度就必須使用帶閉 環(huán)控制的伺服閥，而伺服閥價格昂貴，帶來成本上升。 （ 4）、向大型化和高速化的方向發(fā)展 隨著電站、石化裝置和水利工程等朝著大型化、規(guī)模化的方向發(fā)展，泵作為其配套產(chǎn)品必然朝著大型化和高速化的方向發(fā)展。 （ 5）、向多品種和多用途的方向發(fā)展 為滿足不同工況和用途的需求，泵產(chǎn)品勢必向擴大品種規(guī)格、拓展性能范圍方向發(fā)展。目前國內(nèi)泵產(chǎn)品在規(guī)格、品種和用途廣泛性方面還有待于進一步提高。例如，對于高壓小流量用泵、混合酸用泵和腐蝕性極強的化工漿料用泵等，還需要不斷開發(fā)新品種。 （ 6） 、電動 — 液壓式齒輪泵是集液壓和電驅(qū)動于 一體的新型齒輪泵，它融合了全液壓式齒輪泵的高性能和全電動式的節(jié)能優(yōu)點，這種電動 液壓相結(jié)合的復(fù)合式齒輪泵已成為齒輪泵技術(shù)發(fā)展方向。 總之，能源一直以來都是全球關(guān)注的焦點，是世界發(fā)展的不可缺少的因素，當(dāng)大家在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的時候，節(jié)約能源就變得越來越重要了。隨著技術(shù)的不斷進步，齒輪泵產(chǎn)品必將向環(huán)保、節(jié)能、智能化方向發(fā)展。 齒輪泵工作特點 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、質(zhì)量輕、工藝性好、價格便宜、自吸力強、對油液污染不敏感、轉(zhuǎn)速范圍大、能耐沖擊性負載，維護方便、工作可靠。 缺點：徑向力不平衡、流動脈 動大、噪聲大、效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)，不能做變量泵用。 困油現(xiàn)象 山東協(xié)和學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 原因：液壓油在漸開線齒輪泵運轉(zhuǎn)過程中，因齒輪相交處的封閉體積隨時間改變，常有一部分的液壓油被密封在齒間，如圖所示，稱為困油現(xiàn)象，因液壓油不可壓縮將使外接齒輪產(chǎn)生極大的振動和噪聲，影響系統(tǒng)正常工作。 措施：在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽，開設(shè)卸荷槽的原則：兩槽間距為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。 泄漏現(xiàn)象 齒輪泵的泄漏較大，外嚙合齒輪運轉(zhuǎn)時泄漏途徑有以下三點 ：一為齒輪頂隙，其次為測隙，第三為嚙合間隙。 其中端面?zhèn)认缎孤┹^大，占總泄漏量的 80%85%，當(dāng)壓力增加時，前者不會改變，但后者撓度大增，此為外嚙合齒輪泵泄漏最主要的原因，容積效率較低，故不適合用作高壓泵。 解決方法：端面間隙補償采用靜壓平衡措施，在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套、浮動側(cè)板。 受力不均衡現(xiàn)象 右側(cè)是壓油腔，左側(cè)是吸油腔，兩腔的壓力是不平衡的；另外壓油腔因齒頂泄漏，其壓力為遞減。兩不均衡壓力作用于齒輪和軸一徑向不平衡壓力，油壓越高，該力越大，加