齒輪泵的研究現狀及發展趨勢
齒輪泵作為齒輪在工業中應用的一種重要裝置,在液壓傳動與控制技術中占有很大的比重。按照輪齒嚙合形式不同,齒輪泵可以分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵具有結構簡單緊湊,體積小,重量輕,自吸性能好,耐污染,壽命長,維修方便等優點,因而廣泛應用于各種液壓機械,并且可以用作潤滑泵和食品、化工等工藝流程中的輸液泵;相對于外嚙合齒輪泵,內嚙合齒輪泵的結構和制造較復雜,其外型尺寸 小,重量 輕,壓力和流量脈動較小,,噪聲較低,壽命較長,因此特別適用于外型尺寸要求緊湊,重量輕的設備,如飛機等。目前,關于齒輪泵的研究,主要集中在以下幾個方面:
1、齒輪參數及泵體結構的優化設計
在設計齒輪泵用齒輪的時候,主要考慮以下幾點:在達到排量的要求下,齒輪的外形尺寸應盡可能小,以較小的齒輪泵外型;盡可能降低流量脈動,減少噪音;盡量減少泄露及摩擦損失以提高油泵效率。通過分析齒輪參數對齒輪泵工作性能的影響,提出了外嚙合齒輪泵的一些設計計算方法及要求,同時從理論上推導了一些在設計計算中使用的計算方法,作者認為,應用于農業、工程、運輸和礦山機械等方面的齒輪泵對輸油的均勻性要求是次要的,但是應能達到 的壓力, 、大流量的輸出,所以一般為7-14個輪齒,機床用的齒輪泵, 先要求運轉平穩,一般為14-19個輪齒,所以在設計齒輪泵時,在可能的條件下,盡可能選取模數小、少齒數的齒輪,以達到體積小、重量輕的目的。通過分析斜齒齒輪泵重合度要求的條件,構建了以斜齒齒輪泵的輸出流量脈動 小為目標函數的斜齒齒輪泵齒輪參數優化的數學模型,使用擬牛頓乘子優化方法尋求使齒輪泵的性能趨于 佳的齒輪參數。
2、困油沖擊及卸荷措施
齒輪泵的困油現象對齒輪泵以及整個液壓系統都產生了很大的危害。困油沖擊與齒輪嚙合的重合系數以及卸荷是否 等有很大的關系(包括卸荷槽的位置、形狀及面積等)。傳統方法是在齒輪泵兩端蓋上開設壓力卸荷槽。分析了直齒齒輪泵困油容積的變化規律,并設計了壓力卸荷槽。文中指出,沒有開設壓力卸荷槽時,一對輪齒嚙合會產生2個密閉的容積,兩對輪齒同時嚙合時,會產生3個密閉容積;而開設壓力卸荷槽時,一對輪齒嚙合將不產生密閉容積,兩對輪齒同時嚙合時,則產生2個密閉容積,但是由于存在壓力卸荷槽,這2個密閉容積是相通的,壓力卸荷槽的存在降低了密閉容積的數量。對外嚙合斜齒齒輪泵的困油特性進行了較為詳細的研究,推導出了無齒側側隙斜齒齒輪泵和有齒側側隙斜齒齒輪泵的端面重疊系數與困油容積的關系,了其困油容積,困油流量及瞬時流量隨端面嚙合點相位角的變化規律,以及不困油螺旋角范圍。