【華拓泵業(yè)有限公司】
內(nèi)嚙合齒輪泵以其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、自吸性能好、對(duì)污物不敏感、工作可靠、壽命長、便于維護(hù)修理、成本低而廣泛地應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)。外嚙合齒輪泵由于其制造工藝簡(jiǎn)單而得到廣泛應(yīng)用，內(nèi)嚙合齒輪泵制造雖然比外嚙合復(fù)雜，但在相同的尺寸下其排量大，且流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)小。而一般內(nèi)嚙合齒輪泵的噪音比外嚙合低。正因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，近十年來，內(nèi)嚙合齒輪泵的研究與發(fā)展出現(xiàn)了誘人的前景，而且在各種精密機(jī)床、注塑機(jī)械、石油化工機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、鍛壓機(jī)械、船舶設(shè)備等領(lǐng)域，獲得日益廣泛的應(yīng)用。
１．內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理
內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理如圖l所示。在一對(duì)相互嚙合的具有共扼齒形的小齒輪1和內(nèi)齒圈2之間有月牙隔板3將吸油腔和壓油腔隔開。當(dāng)小齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒圈也以相同方向旋轉(zhuǎn)，圖中左半部輪齒脫開嚙合的地方齒間容積逐漸擴(kuò)大，形成真空，液體在大氣壓力作用下進(jìn)入吸油腔并填滿各齒間，而右半部輪齒進(jìn)入嚙合的地方，齒間容積逐漸縮小，油液被擠壓出去，輪齒不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪泵就不停的吸油和壓油。
２．內(nèi)嚙合齒輪泵的研究方向
（１）參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
由于齒輪泵中的一對(duì)齒輪是油泵的心臟，是最關(guān)鍵的工件，其參數(shù)選擇合理與否，將直接影響著泵的性能、噪聲和壽命。在實(shí)際應(yīng)用中，有些場(chǎng)合對(duì)齒輪泵的流量均勻性要求很高；有些場(chǎng)合則要求泵的尺寸小或作用于齒輪的徑向力小。不同的需要有不同的數(shù)學(xué)模型，但也有綜合各方面要求的基礎(chǔ)上而進(jìn)行優(yōu)化的。設(shè)計(jì)者們考慮了齒輪泵的工作條件及實(shí)際應(yīng)用的具體要求不同構(gòu)建了：流量脈動(dòng)率最小、單位排量體積最小和徑向力最小這三個(gè)主要目標(biāo)函數(shù)，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同的使用要求分別對(duì)上述三個(gè)分目標(biāo)取不同的加權(quán)系數(shù)，來構(gòu)造一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
（２）變量方法的研究
齒輪泵不能變量大大限制了它的使用范圍，目前改變齒輪泵排量的方法有：（1）兩齒輪大小不等，分別以小齒輪和大齒輪作主動(dòng)輪可以獲得兩種排量;(2) 改變齒輪嚙合寬度改變排量，根據(jù)需要可做成手動(dòng)變量和自動(dòng)變量，排量與嚙合寬度成線性關(guān)系。該法比較具有實(shí)用價(jià)值，改變嚙合寬度的關(guān)鍵是解決齒輪泵的軸向密封。
（３）困油的卸荷措施
齒輪泵的困油現(xiàn)象對(duì)齒輪泵乃至整個(gè)液壓系統(tǒng)都產(chǎn)生了很大的危害。困油沖擊與齒輪嚙合的重疊系數(shù)及卸荷是否完全有很大的關(guān)系。
（４）高壓化研究
高壓齒輪泵和低壓齒輪泵的工作原理是相同的，但低壓齒輪泵卻不能在高壓上使用。其原因：a)由于低壓齒輪泵齒輪的端面間隙和徑向間隙都是定值，當(dāng)工作壓力提高后，其間隙的泄漏量大大增加，使容積效率顯著下降;b)隨著工作壓力的提高，不平衡的徑向力也隨之增大，以致軸承不能承受和不能工作。目前研究的解決方法有:a)對(duì)齒輪的徑向間隙和軸向間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償;b)減小齒輪泵的徑向力，可通過減小排油口的尺寸、優(yōu)化齒輪參數(shù)，改變齒輪密封的齒數(shù);c)提高軸承的承載能力，如采用新型復(fù)合材料滑動(dòng)軸承代替滾針軸承。e)采用多級(jí)齒輪泵將兩個(gè)以上齒輪泵串聯(lián)來提高壓力。
（５）低流量脈動(dòng)
流量脈動(dòng)直接影響齒輪泵的噪聲，液壓系統(tǒng)工作質(zhì)量的好壞與泵的流量脈動(dòng)有直接的聯(lián)系，在一些要求較高的液壓系統(tǒng)中很少采用齒輪泵，目前降低齒輪泵流量脈動(dòng)的方法已有很多種，主要有：級(jí)聯(lián)齒輪泵和平衡式復(fù)合齒輪泵。
級(jí)聯(lián)齒輪泵主要是通過二級(jí)并聯(lián)直齒輪泵同時(shí)輸出流量進(jìn)行疊加，使齒輪泵的總輸出流量脈動(dòng)下降，通過該方法組成的三級(jí)并聯(lián)齒輪泵比相同規(guī)格普通齒輪泵流量脈動(dòng)率下降25%，當(dāng)然也可以采用三級(jí)或三級(jí)以上的級(jí)聯(lián)，這使流量脈動(dòng)下降的更多，不過它所帶來的制造和裝配的難度會(huì)同樣的加大。
平衡式復(fù)合齒輪泵主要由中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、密封塊及前后泵蓋等組成。由于1臺(tái)平衡式復(fù)合齒輪泵相當(dāng)于6臺(tái)單個(gè)齒輪泵同時(shí)供油，它們的相位角相錯(cuò)，這是它的輸出流量脈動(dòng)有所下降的原因。
３．內(nèi)嚙合齒輪泵的發(fā)展趨勢(shì)
內(nèi)嚙合齒輪泵目前的發(fā)展趨勢(shì)是：高壓化、低流量脈動(dòng)、低噪聲、大排量、變排量。
高壓化是系統(tǒng)所要求的，也是齒輪泵與柱塞泵、葉片泵競(jìng)爭(zhēng)所必須解決的問題，齒輪泵的高壓化工作己取得了較大進(jìn)展，但因受其本身的限制，要想進(jìn)一步提高工作壓力是很困難的，必須研制出新結(jié)構(gòu)的齒輪泵。
流量脈動(dòng)將引起壓力脈動(dòng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，這與液壓系統(tǒng)要求不符。
關(guān)于低噪聲，國外早就有“安靜”的液壓泵之說，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)齒輪泵的噪聲要求也越來越嚴(yán)格，齒輪泵的噪聲主要由兩部分組成：一部分是齒輪嚙合過程中所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲，另一部分是困油沖擊所產(chǎn)生的液壓噪聲，前者與齒輪的加工精度有關(guān)，后者主要取決于泵的卸荷是否徹底，在這方面內(nèi)嚙合齒輪泵因具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無困油現(xiàn)象、噪聲低等特點(diǎn)，因此今后將會(huì)有較大發(fā)展。
對(duì)于一些要求快速運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)來說，大排量是必需的，但普通齒輪泵排量的提高受到很多因素的限制，這方面平衡式復(fù)合齒輪泵具有顯著優(yōu)勢(shì)，如1臺(tái)三惰輪復(fù)合齒輪泵的排量相當(dāng)于6臺(tái)單泵的排量。
齒輪泵的排量不可調(diào)節(jié).限制了它的使用范圍，為了改變齒輪泵的排量，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了很多研究成果，目前有關(guān)齒輪泵變排量方面的專利己很多，但真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的很少。