液壓磚機(jī)齒輪泵的困油現(xiàn)象分析

  液壓磚機(jī)齒輪泵的齒形一般都采用漸開線,為了保證液壓磚機(jī)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的連續(xù)和平穩(wěn),同時(shí)避免吸、排腔相互旁通,其重迭系數(shù)E需大于1,即在前一對(duì)嚙合的輪齒尚未完全脫離嚙合時(shí),后一對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合,因而就會(huì)出現(xiàn)二對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合的情況,這樣就在兩嚙合線與泵端蓋間形成一個(gè)封閉空間(稱為困油容積),使液壓磚機(jī)一部分油液困在其中。隨著液壓磚機(jī)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),困油容積逐漸減小,直至兩對(duì)輪齒的嚙合點(diǎn)轉(zhuǎn)至對(duì)稱于節(jié)點(diǎn)位置時(shí),困油容積達(dá)到最小。在這一過(guò)程中,殘留在困油容積中的油液被擠壓,壓力急劇上升(可達(dá)排出壓力的10倍以上),使齒輪、軸和軸承受到很大的徑向力,此時(shí)油液將從零件密封面的縫隙中被強(qiáng)行擠出,造成油液發(fā)熱而加快變質(zhì)。此過(guò)程稱為困油壓縮過(guò)程。

  其后,隨著液壓磚機(jī)齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),困油容積又逐漸增大,直至前一對(duì)輪齒脫開嚙合為止。在這一過(guò)程中,因液壓磚機(jī)困油容積中不能及時(shí)充入油液而使其內(nèi)壓力急劇下降,溶于油中的氣體析出而產(chǎn)生氣泡,這些氣泡被帶到吸入腔,不但妨礙油液充人齒間,而且隨壓力升高又會(huì)消失。結(jié)果導(dǎo)致容積效率的降低,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這一過(guò)程稱為因油膨脹過(guò)程。

  可見,液壓磚機(jī)困油現(xiàn)象就是困油容積的變化造成其內(nèi)壓力急劇升降的現(xiàn)象。液壓泵發(fā)生因油時(shí),不僅使輪齒和軸承負(fù)荷增加而降低泵的使用壽命,油溫升高而加快油的變質(zhì),而且會(huì)導(dǎo)致泵的排量減小,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,使泵的工作極不平穩(wěn)。

  液壓磚機(jī)困油現(xiàn)象的解決措施

  根據(jù)液壓磚機(jī)困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,只要能在不使吸、排腔旁通的前提下,設(shè)法在困油容積變小時(shí)使之與排出腔溝通,增大時(shí)與吸入腔溝通,上述因困油而產(chǎn)生的弊端即可消除。具體的方法有多種,現(xiàn)介紹如下:

  1、卸壓槽法

  這種方法是我國(guó)液壓泵類設(shè)計(jì)所推薦的方法,也是最常用的一種卸壓方法。在液壓機(jī)油泵的兩端蓋內(nèi)側(cè),沿兩齒輪節(jié)圓公切線方向,相應(yīng)于吸排腔位置各挖兩個(gè)凹槽,稱為卸壓槽。兩槽相對(duì)于兩齒輪中心連線成對(duì)稱布置。

  可見,在液壓磚機(jī)困油容積達(dá)到最小值前或超過(guò)最小值以后,不管齒輪泵困油容積是增還是減,齒輪泵或通過(guò)右邊的卸壓槽把其內(nèi)的油液引至排出腔,或通過(guò)左邊卸壓槽把吸入腔的油液引入困油容積。這樣就消除了液壓磚機(jī)齒輪泵困油壓縮和困油膨脹,從而達(dá)到消除困油現(xiàn)象的目的。

  2、卸壓孔法

  在從動(dòng)齒輪的每一個(gè)齒頂和齒根均徑向鉆孔,從動(dòng)軸上切出兩條月牙形溝槽,從動(dòng)齒輪滑套在從動(dòng)軸上。當(dāng)困油壓縮時(shí),困油容積中的高壓油可通過(guò)從動(dòng)齒輪齒頂或齒根的相應(yīng)鉆孔和從動(dòng)軸上的溝槽引向排出腔;而困油膨脹時(shí),吸入腔的油液則可通過(guò)相應(yīng)鉆孔和溝槽引入困油容積,從而消除了困油現(xiàn)象。圓孔中心所處的位置應(yīng)使圓孔能和從動(dòng)齒廓的嚙合點(diǎn)相切,故其中心應(yīng)在嚙合線上。

  3、修正齒形法

  此法為在從動(dòng)齒輪上加工成當(dāng)a=50b角的卸壓面(即削瘦齒面),這樣,構(gòu)成困油容積的兩嚙合線中的后一嚙合線就為主動(dòng)齒輪的齒廓和修正的從動(dòng)齒輪齒廓的斜面間的很小間隙所代替,使困油容積與排出空間相通,達(dá)到卸壓的目的。

  4、采用斜齒輪或人字齒輪

  困油現(xiàn)象只產(chǎn)生于正齒輪泵中,當(dāng)采用斜齒輪或人字齒輪時(shí),齒輪的嚙合過(guò)程不象正齒輪那樣突然作線性接觸和突然作線性脫開,而是作點(diǎn)性的逐漸嚙合和逐漸退出,因此不會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象。

  采用上述兩齒形的泵,具有排量更均勻,運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)和噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。但采用斜齒輪,會(huì)產(chǎn)生軸向推力,需加設(shè)止

  第一種為直接輸出,就是將接受傳感器信號(hào)的計(jì)算機(jī)直接與格式轉(zhuǎn)換電路聯(lián)接。由外部計(jì)算機(jī)替代傳感器內(nèi)的單片機(jī)直接控制轉(zhuǎn)換電路的工作。與計(jì)算機(jī)相聯(lián)的不僅是16根數(shù)據(jù)線,還需有啟動(dòng)/關(guān)閉控制線和復(fù)位控制線以及讀取數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求線。這種輸出方式的優(yōu)點(diǎn)就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸快、可控。缺點(diǎn)是要求計(jì)算機(jī)有特制的I/0接口卡。一般使用工控機(jī)比轉(zhuǎn)較好。

  第二種為標(biāo)準(zhǔn)并行接口。傳感器內(nèi)格式轉(zhuǎn)換電路的工作電傳感器內(nèi)的單片機(jī)控制,并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)的并行傳輸格式送給計(jì)算機(jī)。這種傳輸方式的傳輸速度也很快。其特點(diǎn)是傳感器的工作與計(jì)算機(jī)的工作相對(duì)獨(dú)立,有標(biāo)準(zhǔn)并行接口的計(jì)算要都可與之配合使用。

  第三種為標(biāo)準(zhǔn)串行接口。這種傳輸方式適用于較遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸,但傳輸?shù)乃俣容^慢,也是由置于傳感器內(nèi)部的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。