齿轮泵的设计

齿轮泵的设计

目 录

1绪 论 ........................................................................... 0

1.1 研发背景及意义 .............................................................. 0

1.2齿轮泵的工作原理 ............................................................. 1

1.3 齿轮泵的结构特点 ............................................................ 2

1.4外啮合齿轮泵基本设计思路及关键技术 ........................................... 2

2 外啮合齿轮泵设计 .................................................................. 4

2.1 齿轮的设计计算 .............................................................. 4

2.2 轴的设计与校核 .............................................................. 6

2.2.1．齿轮泵的径向力 ....................................................... 6

2.2.2减小径向力和提高齿轮轴轴颈及轴承负载能力的措施 ......................... 7

2.2.3 轴的设计与校核 ........................................................ 7

2.3 卸荷槽尺寸设计计算 .......................................................... 8

2.3.1 困油现象的产生及危害 .................................................. 8

2.3.2 消除困油危害的方法 .................................................... 9

2.3.3 卸荷槽尺寸计算 ....................................................... 12

2.4 进、出油口尺寸设计 ......................................................... 14

2.5 选轴承 ..................................................................... 14

2.6 键的选择与校核 ............................................................. 14

2.7 连接螺栓的选择与校核 ....................................................... 15

2.8 泵体壁厚的选择与校核 ....................................................... 15

2.9泵体的选择与校核 ............................................................ 15

考虑加工设计因素，取泵体的外半径为100mm ............................................ 16

总 结 ........................................................................... 17

致 谢 ........................................................................... 18

参 考 文 献 ..................................................................... 19 1绪 论

1.1 研发背景及意义

齿轮泵是在工业应用中运用极其广泛的重要装置之一，尤其是在液压传动与控制技术中占有很大的比重，它具有结构简单、体积小、重量轻、自吸性能好、耐污染、使用可靠、寿命较长、制造容易、维修方便、价格便宜等特点〔L一”。但同时齿轮泵也还存在一些不足，如困油现象比较严重、流量和压力脉动较大、径向力不平衡、泄漏大、噪声高及易产生气穴等缺点，这些特性和缺点都直接影响着齿轮泵的质量。随着齿轮泵在高温、高压等方面发展及应用，对齿轮泵的特性研究及提高齿轮泵的安全和效率已成为国内外深入研究的课题。

外啮合齿轮泵是应用最广泛的一种齿轮泵( 称为普通齿轮泵)， 其设计及生产技术水平也最成熟。多采用三片式结构、浮动轴套轴向间隙自动补偿措施， 并采用平槽以减小齿轮( 轴承) 的径向不平衡力。目前，这种齿轮泵的额定压力可达25 MPa。但是, 由于这种齿轮泵的齿数较少，导致其流量脉动较大由于齿轮泵在液压传动系统中应用广泛，因此，吸引了大量学者对其进行研究。目前，国内外学者关于齿轮泵的研究主要集中在以下方面：齿轮参数及泵体结构的优化设计；齿轮泵间隙优化及补偿技术；困油冲击及卸荷措施；齿轮泵流量品质研究。综上所知，对齿轮泵的自主研发和设计对我国尤为重要。特别是在提高其效力和降低噪音和振动方面。

随着社会的发展，齿轮泵更广泛的被应用于各种工业，工业自动化程度越来越高，需要达到的精度也越高，市场竞争越来越激烈。这就要求齿轮泵的设计制造在秉承了原有的先进技术之外，要不断攻克新的技术难点。此次研究在达到课题给出的条件要求之外力争改善外啮合齿轮泵的如下难点：（1）高压化；（2）低流量脉动；（3）低噪声；（4）大排量；（5）变排量，为社会工业发展提供性能更强、更稳定的外啮合齿轮泵。

本论文针对如何降低外啮合齿轮泵的输出流量脉动和噪声并力求在保持外啮合齿轮泵的结构和工艺在各类液压泵中最简单，在价格、可靠性、寿命、抗污染和自吸能力强的优势上开展了对齿轮泵的工作机理分析与研究。本论文在对外啮合齿轮泵工作原理和流量脉动机理分析的基础上，为外啮合齿轮泵的结构设计奠定基础。 在此基础上进行了外啮合齿轮泵的结构设计，通过建立外啮合齿轮泵齿轮的优化数学模型，优化计算出使输出流量脉动最小的齿轮参数。这对于促进机械装备的技术进步、降低机械装备的制造成本具有十分重要的意义，其应用前景将十分广阔.

1.2齿轮泵的工作原理

外啮合齿轮泵的工作原理图如图1.2所示：

图1-2齿轮泵工作原理图

由图可见，这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体 端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成 左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因此这 一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油 口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到 了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油 液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油 和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。

齿轮泵是容积式回转泵的一种，其工作原理是：齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，齿轮（主动轮）固定在主动轴上，齿轮泵的轴一端伸出壳外由原动机驱动，齿轮泵的另一个齿轮（从动轮）装在另一个轴上，齿轮泵的齿轮旋转时，液体沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被两个齿轮分别挤压到排出空间汇合（齿与齿啮合前），然后进入压油管排出。

齿轮泵的主要特点是结构紧凑、体积小、重量轻、造价低。但与其他类型泵比较，有效率低、振动大、噪音大和易磨损的缺点。齿轮泵适合于输送黏稠液体。

1.3 齿轮泵的结构特点

齿轮采用具有国际九十年人先进水平的新技术--双圆弧正弦曲线齿型圆弧。它与渐开线齿轮相比，最突出的优点是齿轮啮合过程中齿廓面没有相对滑动，所以齿面无磨损、运转平衡、无困液现象，噪声低、寿命长、效率高。该泵摆脱传统设计的束缚，使得齿轮泵在设计、生产和使用上进入了一个新的领域。

泵设有差压式安全阀作为超载保护，安全阀全回流压力为泵额定排出压力1.5倍。也可在允许排出压力范围内根据实际需要另行调整。但是此安全阀不能作减压阀长期工作，需要时可在管路上另行安装。

该泵轴端密封设计为两种形式，一种是机械密封，另一种是填料密封，可根据具体使用情况和用户要求确定。

1.4外啮合齿轮泵基本设计思路及关键技术

外啮合泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。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，齿轮的啮合点将两腔隔开，形成了吸、压油腔，吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，油液在大气压力作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的轮齿带入压油腔。压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线，把吸油区和压油区分开。根据外啮合齿轮泵的工作原理及外啮合齿轮泵设计方面的资料，我们可总结出外啮合齿轮泵的基本设计思路如下：

1.根据使用场合选择齿数。均匀性要求高的一般取14到,20齿。要求低的取6到14齿。

2.根据需要的排量计算模数。m=q/KZ(B/m)开三次根号。m是模数Z是齿数q是排量。K=6.66，B是齿宽(B/m)根据压力查表低压较大，高压较小

3.齿轮变位。齿轮泵齿轮匀许根切但要保证根切的情况下不漏油。所以一般要保证啮合线始终在根切部分以外。具体要查齿轮手册。根据以往经验14齿以上可以不变位。变位会使排量变小，所以需要变位时得把齿数再减小然后变位来凑出需要的排量。齿轮