第二节__齿轮泵与齿轮马达

CB型齿轮泵 图3-8 CB型齿轮泵 —泵体，2—浮动轴套，3，11 被、主动齿轮，4—弹性导向钢丝 泵体， 浮动轴套， 11—被 主动齿轮， 泵体 浮动轴套 弹性导向钢丝 卸压片， 密封圈， 泵盖， ，5—卸压片，6—密封圈，7—泵盖， 卸压片 密封圈 泵盖
该泵的前端轴套是可以浮动的，高压油通 过泵体和前轴套之间的空隙被导至泵盖与 前轴套间的空腔。在泵盖和前轴套间装有 密封圈6及支承密封圈的卸压片5，卸压片 上开设圆孔将低压油引入密封圈5所围成的 面积中，此处是低压油，而此密封圈外是 高压油。在压油腔一侧，轴套与齿轮端面 的压力油对轴套产生一个推开力，但轴套 与泵盖间的压力油又对轴套产生一个压紧 力，两作用力基本共线，且轴套所受的压 紧力大于推开力；在吸油腔一侧，轴套两 端面都受低压油的作用。
⑤ 导向弹簧钢丝安装时必须注意弹簧力的 作用方向，在弹簧力的作用下，使两轴套 的扭转方向与被动齿轮的旋转方向一致。 只有在这样正确安装，才能保证消除困油 现象的卸荷槽的错动而不至于使吸、压油 腔相通。 ⑥ 卸压片应放在吸油腔一侧。 ⑦ 泵盖紧固螺钉应交替均匀拧紧。 ⑧ 转向需满足设备要求。
两卸荷槽之间的理论距离a=tj cosα(tj –基 节，α—压力角)。a的尺寸很重要，a与tj cosα相比过大时，不能彻底消除困油现象， 而a小于tj cosα时，有会将吸、排油腔经封 闭容积短时接通，降低泵的容积效率。 采用对称式困油卸荷槽，当封闭容积减小 时由于油液不易从即将关闭的缝隙中挤出， 会产生节流阻力，封闭容积内的压力仍然 较高，故这会增加泵轴承受的不平衡载荷， 并且这部分油突然与吸油腔连通时还会引 起压力冲击和噪声。
（四）机械设备常用齿轮泵的典型结构
由于齿轮泵运转时存在不利因素，影响 了泵的正常工作及压力的提高，所以不 同型号的齿轮泵在结构上采取了不同的 措施来克服这些不利因素。下面介绍工 程机械中常见的几种国产的外啮合齿轮 泵，并介绍其检查与装配要点。
1、CB系列齿轮泵 CB系列齿轮泵 CB系列齿轮泵的结构如图3-8所示，常用于 液压转向系统、液力工程机械的变矩—变 速系统中向液力变矩器和动力换档变速系 统供油，其额定压力一般为9.8MPa，最高 压力为13.5MPa，使用转速范围为 1300~1625r/min，按其排量大小有多种规 格（如排量有10、32、46、98mL/r），各 规格泵零件的尺寸大小都不一样，但结构 形式和组成开 设非对称式困油卸荷槽，为减小径向不 平衡力和端面间隙泄漏而在泵体、泵盖、 轴套等上采取多种措施，内部泄漏的油 液又引入吸油腔，造成大多数泵的结构 为非对称式，故一般来说齿轮泵不可用 作齿轮马达，对已经装配后的齿轮泵只 允许向一个方向旋转（有些泵可以通过 重新装配实现反转）。
2） 拆检与装配要领 ① 拆开检修时，必须用轻质柴油或煤油清洗 全部零件，并用压缩空气吹净。 ② 四个半轴套的位置不可随意调换，齿轮同 侧的两个半轴套的厚度误差要求不超过 0.005mm，最大不超过0.01mm。 ③ 轴套与齿轮的配合间用平尺检查不允许有 漏光。 ④ 半轴套上开有与轴承腔相通的卸荷槽应放 在吸油腔一侧。
（二） 排量与平均流量
当齿轮转动一周， 当齿轮转动一周，主、从动齿轮的轮齿把各自对方 齿间的油液挤压出去一次， 齿间的油液挤压出去一次，齿轮泵的排量可看作 两个齿轮的齿间容积之和。 两个齿轮的齿间容积之和。假设齿间容积等于轮 齿的体积， 齿的体积，那么其排量就等于一个齿轮的齿间容 积和轮齿体积的和， 积和轮齿体积的和，即相当于以有效齿高和齿宽 构成的平面所扫过的环形体积（ 构成的平面所扫过的环形体积（基圆和顶圆所围 成的环形圆柱体的体积），若齿轮的齿数为z ），若齿轮的齿数为 成的环形圆柱体的体积），若齿轮的齿数为z、 模数为m 节圆直径为d d=mz）、齿高为h ）、齿高为 模数为m、节圆直径为d（d=mz）、齿高为h h=2m）、齿宽为b 于是齿轮泵的排量为： ）、齿宽为 （h=2m）、齿宽为b，于是齿轮泵的排量为：
在端面间隙泄漏的油液中，一部分直接 漏到低压油腔，另一部分泄漏到轴承腔， 对轴承起冷却与润滑作用，然后经泵体 上的孔流回吸油腔，因此齿轮泵没有单 独设置外泄漏油口。 显然，齿轮泵的端面间隙泄漏是影响其 容积效率的主要因素，为了提高容积效 率，就必须采取有效措施减小端面间隙 泄漏。
一般讲，齿轮泵的端面间隙随着齿轮的 运转会产生磨损而不断增加（低压齿轮 泵采用固定端面间隙），因此通过合力 设计端面间隙来提高容积效率是达不到 目的的。现在生产的中高压齿轮泵常采 用浮动轴套、弹性侧板、浮动侧板等措 施，以实现端面间隙磨损后的自动补偿， 使齿轮泵长期保持有较高的容积效率。
q = πdhb = 2πzm b
2
由于齿轮的齿形大多采用渐开线，齿轮在 啮合过程中随着啮合点位置的移动，压油 腔的容积变化率是不均匀的，故在每一瞬 间压出油液的体积也不同，因此齿轮泵的 瞬时流量是脉动的。齿数逾少，脉动率就 愈大，其值最高可达20℅以上。流量脉动 会引起压力脉动，随之产生振动和噪声， 这也限制了齿轮泵在高精度机械上的应用。
随着齿轮泵工作压力的提高，齿轮泵的齿 轮轴和轴承所受的径向不平衡力很大，会 使齿轮轴产生弯曲变形，加剧了齿顶对泵 体的磨损，也严重影响着齿轮泵轴承的寿 命，进而影响着泵的寿命。为了提高齿轮 泵的使用寿命应设法减小径向不平衡力， 通常在齿轮泵的结构上采取一些措施，如 减小排油口尺寸（或将排油口制成矩形）、 扩大压油区、扩大吸油区等。
图3-6 齿轮泵的困油 现象与困油卸荷槽
随齿轮转动，这一封闭容积便逐渐减小， 随齿轮转动，这一封闭容积便逐渐减小， 到两啮合线端点A 处于节点P 到两啮合线端点A、B处于节点P两侧的 对称位置时（ 6b）， ），封闭容积变得 对称位置时（图3-6b），封闭容积变得 最小；齿轮继续转动时， 最小；齿轮继续转动时，封闭容积又会 逐渐增大，直到图3 6c所示位置时 所示位置时， 逐渐增大，直到图3-6c所示位置时，密 封容积变为最大； 封容积变为最大；而后前一对轮齿退出 啮合，密封容积短暂消失， 啮合，密封容积短暂消失，齿轮再继续 转动又会形成新的密封容积。 转动又会形成新的密封容积。
为了克服困油现象， 为了克服困油现象 ， 通常在齿轮两端的泵 盖上（ 或侧板上等） 开设困油卸荷槽。 盖上 （ 或侧板上等 ） 开设困油卸荷槽 。 卸 荷槽的开设方式有两种， 荷槽的开设方式有两种，即： 如图3 6a所示 所示， 1）对称式卸荷槽 如图3-6a所示，当封闭容 积变小时通过右边的卸荷槽（虚线） 积变小时通过右边的卸荷槽（虚线）与压 油腔相通， 油腔相通，封闭容积增大时通过左边的卸 荷槽与吸油腔相通（ 6c）。 荷槽与吸油腔相通（图3-6c）。
另外还可通过在 另外还可通过在 盖板上开设平衡槽， 盖板上开设平衡槽， 使它们分别与低、 使它们分别与低、 高压腔相通， 高压腔相通，产生 一个与液压径向力 平衡的作用。 平衡的作用。 平衡径向力的措 施都是以增加径向 泄漏为代价。 泄漏为代价。
3、端面间隙泄漏
齿轮泵高压油的泄漏有三个途径：一是齿 顶与泵体的径向间隙，二是轮齿啮合线的 间隙，三是轮齿端面与前后泵盖（或侧板 等）的轴向端面间隙。其中，径向间隙泄 漏由于流动路线较长，泄漏量较小；轮齿 啮合线的间隙在齿面正常的情况下很小， 泄漏量更小；端面间隙泄漏在齿轮泵的内 泄漏中所占比例较大，约为总量的 75%~80%。
一、外啮合齿轮泵
（一） 组成与工作原理
如图3 所示为外啮合齿轮泵实物结构图。 如图3-4所示为外啮合齿轮泵实物结构图。
图3-4 齿轮泵 后泵盖， 前、后泵盖， 泵体， -泵体，主、 被动齿轮等零 部件
图3 -5 齿轮泵工作原理
外啮合齿轮泵的工作原理: 外啮合齿轮泵的工作原理 :一对相互啮合的 齿轮， 通过两齿轮的齿顶、 齿轮 ， 通过两齿轮的齿顶 、 中间啮合线和 齿轮两端面， 齿轮两端面 ， 把泵体和泵盖围成的空间分 成互不相通的吸油腔和压油腔。 成互不相通的吸油腔和压油腔 。 当齿轮按 箭头方向旋转时， 箭头方向旋转时 ， 处于吸油腔的一对对轮 齿连续退出啮合， 齿连续退出啮合 ， 使该腔容积变大形成一 定的真空度， 液压油箱的油在大气压力的 定的真空度 ， 作用下进入吸油腔。 作用下进入吸油腔 。 而处于排油腔的一对 对轮齿则同时连续进入啮合， 对轮齿则同时连续进入啮合 ， 使排油腔容 积不断减小， 油液便被挤出进入高压管路。 积不断减小 ， 油液便被挤出进入高压管路 。
第二节 齿轮泵与齿轮马达
齿轮泵是工程机械上较为常见的液压泵。 齿轮泵是工程机械上较为常见的液压泵。 它的主要优点是结构简单，制造方便， 它的主要优点是结构简单，制造方便，价 格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好， 格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好， 对油液的污染不敏感，工作可靠， 对油液的污染不敏感，工作可靠，便于维 护与修理等。其缺点是流量和压力脉动大， 护与修理等。其缺点是流量和压力脉动大， 噪声大，排量不可调节。 噪声大，排量不可调节。齿轮泵可分为内 啮合和外啮合式两种。 啮合和外啮合式两种。
2）非对称式卸荷槽 若将卸荷槽向吸油腔 平移一个距离，即为非对称式卸荷槽，实 践证明这样能取得更好的卸荷效果。现在 生产的齿轮泵，大多只在排油腔一侧开设 卸荷槽，卸荷槽的位置向齿轮中心连线靠 近，使封闭容积存在的整个周期均与排油 腔相通，当封闭容积消逝时，后一对啮合 的轮齿正好脱离卸荷槽，不使排油腔与吸 油腔相通。
在密封容积减小时，被困油液受挤压， 在密封容积减小时，被困油液受挤压，压 力急剧上升， 力急剧上升，使轴承突然受到很大冲击载 泵产生剧烈振动， 荷，泵产生剧烈振动，高压油从一切可能 泄漏的缝隙中挤出，造成功率损失， 泄漏的缝隙中挤出，造成功率损失，并缩 短了泵的寿命；当密封容积增大时， 短了泵的寿命；当密封容积增大时，由于 没有油液及时补充，会形成局部真空， 没有油液及时补充，会形成局部真空，使 溶解于油液中的空气分离出来，形成气泡， 溶解于油液中的空气分离出来，形成气泡， 能引起噪声、气蚀，产生液压冲击； 能引起噪声、气蚀，产生液压冲击；上述 情况称为齿轮泵的困油现象。 情况称为齿轮泵的困油现象。这种间断出 现的困油现象极为严重地影响了泵的工作 平稳性和使用寿命。 平稳性和使用寿命。