齒輪泵依靠齒輪在相互嚙合過程中所引起的工作空間容積的變化來輸送液體。
工作空間由泵體、側(cè)蓋及齒輪的各齒間槽構(gòu)成，嚙合的齒A、C、B將此空間分隔成吸人腔和排出腔，當(dāng)一對(duì)齒輪按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于吸入腔的齒C逐漸退出嚙合，使吸人腔的容積逐漸增大，壓力降低，液體沿流人管進(jìn)入吸入腔，直至充滿整個(gè)齒間。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入齒輪問的液體被帶至排出腔，此時(shí)由于8的嚙人，占據(jù)了齒部的容積，使排出腔的容積變小，液體即被強(qiáng)行排出。
齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，能自吸，工作可靠，維護(hù)方便，但流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲也較大。
一、齒輪泵分類和結(jié)構(gòu)
齒輪泵可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，參見圖5—21。外嚙合齒輪泵有直齒、斜齒、人齒等幾種齒輪，一般采用漸開線齒形，內(nèi)嚙合齒輪泵采用圓弧一擺線齒形或漸開線齒形。
圖5—21齒輪泵嚙合分類
外嚙合齒輪泵的齒輪數(shù)目兩齒輪zui常用，內(nèi)嚙合只有兩齒輪一種。齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒的各種液體，可作滑油泵、燃油泵、*和液壓傳動(dòng)裝置中的液壓泵，輸送液體的粘度zui高可達(dá)5×105cSt。
二、不銹鋼齒輪泵理論排量和流量
理論排量是指泵在沒有泄漏損失的情況下，每一轉(zhuǎn)所排出的液體體積。當(dāng)兩齒輪的齒數(shù)相同時(shí)，外嚙合齒輪泵的理論排量為：
qth=πb/2(d20-a2-1/3t20-1/3b2tgbgβg)
式中 b——齒寬，m；
d0——齒輪頂圓直徑，m；
a——齒輪中心距離，m；
t0——基圓節(jié)距，m；
bg——圓柱面上的螺旋角，度。
未修正標(biāo)準(zhǔn)直齒輪泵每一轉(zhuǎn)的理論排量為：
gth=2πbm2(z+1-π2/12cos2a)10-3 cm3/r
式中m——齒輪模數(shù)，mm；
z——齒輪齒數(shù)；
a——刀具壓力角，度。
齒輪泵的理論流量可按下式計(jì)算：
Qth=qthn×10-3L／min
式中n——泵轉(zhuǎn)速，r／min。
考慮到效率后便是齒輪泵流量。
三、齒輪泵的瞬時(shí)流量
泵每瞬時(shí)排出的液體體積稱為瞬時(shí)流量，外嚙合齒輪的瞬時(shí)理論流量為：
Q’th=2πnb(ra2一r’2一r2gθ2)×10-6 L／min
式中 ra——輪頂圓半徑，mm；
r’——齒輪節(jié)圓半徑，mm；
rg——基圓半徑，mm；
n——轉(zhuǎn)速，r／min；
b——齒寬，Bin；
θ——螺旋角，度。
泵工作時(shí)，兩齒輪嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，因此0是變化的，即泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的，其脈動(dòng)頻率見圖5—22
齒輪泵流量脈動(dòng)(同時(shí)引起壓力脈動(dòng))將使齒輪泵產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。流量和壓力的脈動(dòng)程度與齒數(shù)有關(guān)，見圖5—23。流量脈動(dòng)大小以流量不均勻系數(shù)“表示：
δ0=(Q’th max-Q’th min)/Q’th min
式中 Q’th max——zui大瞬時(shí)理論流量；
Q’th min——zui小瞬時(shí)理論流量。
對(duì)齒數(shù)相等、重疊系數(shù)e大于l的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪泵(未開卸荷槽)，有：
δ0=π2ε2cos2a/4(z+1)
四、齒輪泵效率
齒輪泵內(nèi)的能量損失主要是機(jī)械損失和容量損失；水力損失很小，可以忽略。(1)容積效率。容積損失主要是通過齒輪端面與側(cè)板間的軸向間隙，以及齒頂與泵體內(nèi)孔之間的徑向間隙和齒側(cè)接觸線的泄漏損失，其中軸向間隙泄漏約占總泄漏量的75％一80％，一般軸向間隙為0.03～0.04mm。齒輪容積效率一般為0.7～0.9。但小流量高壓泵的效率低.
(2)機(jī)械效率。齒輪泵的機(jī)械效率多為0.8～0.90
(3)總效率。對(duì)軸向間隙固定者，其總效率為0.6～0.8，凡軸向間隙有補(bǔ)償時(shí)，效率可高于0.8。齒寬和齒數(shù)對(duì)泵效率的影響見
齒輪泵流量正比于轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)速太高，因離心力作用，齒間不能充分充滿，反而使流量減小并引起汽蝕，增大噪音和加劇磨損，尤其對(duì)高粘度液體，影響更大。
泵的zui高轉(zhuǎn)速(經(jīng)驗(yàn)公式)可參照允許節(jié)圓zui高線速度確定。
液體恩氏粘度／。E
2
6
10
20
40
72
104
線速度／(m/s)
5
4
3.7
3
2.2
1.6
1.25
五、齒輪泵死容積和卸荷槽
為保證齒輪泵能連續(xù)輸液，必須使齒輪重疊系數(shù)>1，即要求在一對(duì)齒行將脫開前，后面一對(duì)齒輪就進(jìn)入嚙合。因此，在這一小段時(shí)間內(nèi)，同時(shí)嚙合的就有兩對(duì)齒，留在齒間的液體即被困在兩對(duì)齒所形成的一個(gè)封閉容積(稱閉死容積)內(nèi)，見。當(dāng)齒輪繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，閉死容積逐漸減小，直至兩嚙合點(diǎn)處于對(duì)稱于節(jié)點(diǎn)P的位置時(shí)，閉死容積變至zui小。隨后，這一容積又逐漸增大，至*對(duì)齒開始脫開時(shí)，增至zui大，當(dāng)閉死容積由大變小，被困在里面的液體受到擠壓，壓力急劇升高，達(dá)到遠(yuǎn)大于泵排出壓力(可超過10倍以上)。于是，被困液體從凡是可以泄漏的縫隙里強(qiáng)行擠出來，這時(shí)齒輪和軸承均受到很大的脈沖徑向力，功率損失增加。當(dāng)閉死容積由小變大時(shí)，剩余的被困液體壓力降低，里面形成局部真空，使溶解在液體中的氣體析出，液體本身產(chǎn)生汽化，泵隨之發(fā)生噪聲和振動(dòng)。困液現(xiàn)象對(duì)齒輪泵的工作性能和壽命造成很大的危害。
六、齒輪泵的卸荷槽
為了消除困液現(xiàn)象，可在與齒輪端面接觸的兩側(cè)板上開兩個(gè)用來引出困液的溝槽(卸荷槽)。卸荷槽相對(duì)于節(jié)點(diǎn)P對(duì)稱布置，和非對(duì)稱布置。它的位置應(yīng)保證困液空間在其容積達(dá)到zui小位置以前與排出腔連通，過了zui小位置后與吸入腔連通。屏蔽泵主要構(gòu)件是離心泵的葉輪和蝸殼。但由于泵的主體和驅(qū)動(dòng)機(jī)都封閉在一個(gè)被泵送介質(zhì)所充滿的壓力容器內(nèi)，該壓力容器有靜密封。但卻沒有傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)泵動(dòng)密封。而靜密封比動(dòng)密封更容易實(shí)現(xiàn)*密封。所以屏蔽泵可以實(shí)現(xiàn)*無泄漏。
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