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平衡式復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏分析

發(fā)布時(shí)間:2015年11月05日 03:55   閱讀:4731   返回   來源:澤德

特點(diǎn):分析了其內(nèi)部泄漏的途徑,并根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)出各泄漏流量的計(jì)算公式。

1刖目平衡式復(fù)合齒輪泵(FCB)是結(jié)合內(nèi)、外齒輪泵的優(yōu)點(diǎn),借鑒行星傳動(dòng)理論研究開發(fā)的新一代齒輪泵(見)它相當(dāng)于三個(gè)外齒輪泵和三個(gè)內(nèi)齒輪泵同時(shí)工作,共有六個(gè)排油腔和六個(gè)吸油腔。它采用端面配流結(jié)構(gòu),密封塊起密封和隔離高、低壓油的作用與一般齒輪泵一樣,復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏是影響其容積效率,限制其在中、高壓下應(yīng)用的主要因素因此,對(duì)其內(nèi)部泄漏情況進(jìn)行系統(tǒng)分析是非常必要的。

1-密封塊(3件);2-中心輪(主動(dòng)輪);3-惰論(3件);f內(nèi)齒輪;5-壓油腔(6個(gè));6-吸油腔(背面,6個(gè))平衡式復(fù)合齒輪泵(FCB)結(jié)構(gòu)原理復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏分析根據(jù)齒輪泵的工作原理和復(fù)合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知,復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏主要有3個(gè)途徑2.1復(fù)合齒輪泵的軸向泄漏如所示,復(fù)合齒輪泵軸向泄漏是指油液通過各齒輪、密封塊的端面與前后側(cè)板之間的間隙泄漏至吸油腔內(nèi)由于軸向泄漏的途徑較多軸向間隙不易控制。泵的壓力越高,軸向泄漏就越大。據(jù)估算,軸向泄漏約占泵總泄漏的80%左右,是影響泵容積效率的主要因素<惰輪嚙合高壓區(qū)軸向泄漏量基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助(59575010)淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)內(nèi)齒輪嚙合高壓區(qū)軸向泄漏量A03=(1卜(3):0i為各齒輪高壓區(qū)包角,rad;S為齒輪端面間隙,m;為液壓油的動(dòng)力粘度,Ns /m2;AP為排油腔與吸油腔的壓差,Pa;Rfi為中心輪齒根圓半徑,m;Rf2為惰輪齒根圓半徑,m;Rzi為中心輪齒輪軸半徑,m;Rz2為惰輪軸半徑,m;Rf3為內(nèi)齒輪齒根圓半徑,m;Rz3為內(nèi)齒輪半徑,m由此可知,高壓區(qū)總的軸向泄漏量為:2.1.2過渡區(qū)軸向泄漏復(fù)合齒輪泵工作時(shí),高低壓腔之間(即過渡區(qū))齒頂與密封塊間的徑向間隙中的油液,作用在輪齒上的液壓力是由高壓區(qū)向低壓區(qū)呈線性變化的復(fù)合齒輪泵過渡區(qū)的軸向泄漏包括以下三部分(1)中心輪嚙合過渡區(qū)的軸向泄漏量,中心輪嚙合過渡區(qū)共有三個(gè),且有兩個(gè)泄漏端面,其泄漏量為:(2)惰論嚙合過渡區(qū)的軸向泄漏量,每個(gè)惰輪有兩個(gè)嚙合過渡區(qū)和兩個(gè)泄漏端面,共有三個(gè)惰論,其泄漏量為:(3)內(nèi)齒輪嚙合過渡區(qū)的軸向泄漏量,內(nèi)齒輪嚙合過渡區(qū)共有三個(gè)過渡區(qū)和兩個(gè)泄漏端面,其泄漏量為:(5卜(7):Zi為中心輪每個(gè)過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù);Z2為惰輪每個(gè)過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù);Z3為內(nèi)齒輪每個(gè)過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù);Rz3為內(nèi)齒輪的半徑,m;Zi為各齒輪的齒數(shù),m所以,過渡區(qū)的軸向泄漏量為:由以上分析可知,復(fù)合齒輪泵的軸向總泄漏量為:2.2復(fù)合齒輪泵徑向間隙泄漏復(fù)合齒輪泵工作時(shí),高壓腔的油液會(huì)沿齒頂與密封塊之間的徑向間隙向低壓腔泄漏,由于泄漏的方向與齒輪的轉(zhuǎn)向相反(見),齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)減少一部分泄漏,而且徑向泄漏的通道較長所以,泄漏量一般較小,約占總泄漏量的15%―2(%由于齒頂與密封塊之間的間隙一般很小,工作油液又有一定的粘度,邊壁對(duì)油液還有很強(qiáng)的粘附作用,油液在其中流動(dòng)的雷諾數(shù)(Re)比較小,屬層流運(yùn)動(dòng)。因此,可根據(jù)兩平行平板間隙流動(dòng)理論來計(jì)算此泄漏量。其中,中心輪和內(nèi)齒輪各有三個(gè)徑向泄漏通道,每個(gè)惰論有兩個(gè)徑向泄漏通道。

中心輪徑向間隙泄漏量惰輪徑向間隙泄漏量內(nèi)齒輪徑向間隙泄漏量(10)*(12):Rei為各齒輪齒頂圓半徑,m;Sei為各齒輪齒頂圓齒厚,m;W為徑向間隙,m;B為齒覽,m;ni為各齒輪轉(zhuǎn)速,rpm;AP為高、低壓腔壓差,Pa;Z為各齒輪每一個(gè)過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù)。

由此可知,復(fù)合齒輪泵總的徑向間隙泄漏為:2.3復(fù)合齒輪泵齒輪嚙合線泄漏Aq!

由于存在齒向誤差,造成沿齒寬方向上的嚙合陶云:平衡式復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏分析不好,油液會(huì)沿齒輪嚙合線向低壓腔泄漏此泄漏的方向與齒輪的轉(zhuǎn)向一致(見)隨著泵壓力的增高,嚙合點(diǎn)的接觸更加緊密。因此,通過嚙合線的泄漏量一般也不會(huì)太大,這與齒輪的加工精度、裝配精度、有無側(cè)隙等因素有關(guān),可按總泄漏量的5%計(jì)算。

通過以上分析可知,復(fù)合齒輪泵的內(nèi)部泄漏途徑較多,內(nèi)部泄漏情況也較為嚴(yán)重,是影響其容積效率的主要因素為提高其工作壓力和容積效率擴(kuò)大其在中、高壓領(lǐng)域中的應(yīng)用,須根據(jù)復(fù)合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采取諸如浮動(dòng)側(cè)板撓性密封塊等措施以實(shí)現(xiàn)軸向、徑向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償。

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