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齿轮泵的寿命其影响因素及措施
发布时间:2019-09-26        浏览次数:155        返回列表
   影响齿轮泵寿命的主要因素有:1)齿轮泵啮合时的不平衡的径向力,泊头齿轮油泵啮合时受到的变化的力主要是 齿轮的接触应力和油腔中的液压力,这两个力的急剧变化会严重降低齿轮泵的寿命;2)困油会导致油腔中的压力急剧上升和急剧下降,很容易使齿轮产生疲劳损伤;3)气蚀是 对齿轮泵危害极大的现象,气蚀是 由于泵中的油压急速降低到一定数值,油中的气体析出,产生气泡快速破裂,轻微的会产生噪音,严重的会在齿轮和壳 体表面产生点蚀,气蚀一般与困油是 同时产生的,解决的方法是 设计合理的卸荷槽;4)高温和高压的工作环境会降低齿轮泵的寿命。
  提高齿轮泵的工作压力是 齿轮泵的一个发展方向,而提高工作压力所带来的问题是 :1)由于高温下油液粘度的下降,再加上高压,泵泄漏加剧,容积效率下降。产生这两个问题的根本原因在于齿轮上作用了不平衡的径向液压力,且工作压力越高,径向液压力越大。而在自动变速器中,为了实现稳定可靠的控制,要求齿轮泵在高压和低转速时同样具有很高的容积效率。
  为了满足齿轮泵高压化的要求,目前国内外学者针对以上两个问题所进行的研究是 :1)对齿轮泵的径向间隙进行补偿,使齿轮泵在高温和高压下也能保持合理的径向间隙:2)减小齿轮泵的径向液压力,如优化齿轮参数,缩小排液口尺寸、采用平衡式复合齿轮泵等;3)提高轴承承载能力,目前在变速器油泵上已经很少使用滚针轴承,而是 采用动压滑动轴承,能够提高承载能力,提高使用寿命。
  自动变速器中,传统的齿轮泵由发动机输出轴直接驱动,存在明显的缺点:1)转速不可控,无法精确控制泵的流量;2)高转速下泵的流量存在很大的浪费,与节能的社会需求不相符,3)泵的输入轴传动精度一般不高,导致油泵在变速器中的实际噪音比在实验室中大很多。目前,随着小型电机的快速发展与成熟,电磁驱动的齿轮泵,这种齿轮泵由电机驱动,1)可以精确的控制电机的输出转速,使齿轮泵始终工作在需要的转速;2)根据流量需求调节输入转速,避免功率浪费;3)电机的输出轴的传动精度很高,可以降低油泵噪音,提高油泵寿命;4)可以避免油泵的低速、高压工况;5)一定程度上可以弥补齿轮泵排量不可调节的缺点。
  液压传动系统正向着快响应、小体积、低噪声的方向发展。为了适应这种要求,齿轮泵除积极采取措施保持其在中低压定量系统、润滑系统等的霸主地位外,尚需向以下几个方向发展:
  (1)高压化:高压化是 系统所要求的,也是 齿轮泵与柱塞泵、叶片泵竞争所必须解决的问题。泊头齿轮泵的高压化工作己取得较大进展,但因受其本身结构的限制,要想进一步提高工作压力是 很困难的,必须研制出新结构的齿轮泵。
  随着科学技术的发展,电传动技术有了明显长足的进步,诸如电伺服电机、变频技术等的出现,在低功率的范围内已对液压传动技术形成了有威胁的挑战。为了让用户在大功率的情况下优先选用或者只有选用液压传动,其中一个决定性因素就是 提高使用压力,这正说明了为什么高压化的趋势,自液压技术被应用以来从未间断过,并在21世纪会继续发展并加大力度。液压泵压力等级的提高意味着机械体积的减小,也会使整个液压系统所用介质明显减少。这个优点在行走机械的液压传动中特别突出,因此高压泵的面大量广的应用前景之一是 在工程机械方面,这一些优点会使主机体积减小或更紧凑,生产成本有所下降,而且动态性能还会提高。
  (2)低流量脉动:流量脉动将引起压力脉动,从而导致系统产生振动和噪声,这是 与现代液压系统的要求不符的。从齿轮泵的原理来将,流量脉动是 不可能完全消除的,所以只能做到使流量脉动更小,一般来说增加齿轮的齿数是 减小流量脉动较有效的手段,除此之外,还有优化齿形、尽量采用内啮合齿轮泵、采用符合多齿轮泵等方法。
  (3)低噪声;国外早就有“安静”的液压泵之说。随着人们 环保意识的增强,对齿轮泵的噪声要求也越来越严格,另一方面,噪音也是 一种能量的损耗,降低噪音也是 节能。齿轮泵的噪声主要由两部分组成,一部分是 齿轮啮合过程所产生的机械噪声,另一部分是 困油冲击所产生的液压噪声。前者与齿轮的加工和安装精度有关,后者则主要取决于泵的卸荷是 否彻底。对于外啮合齿轮泵,要实现完全卸荷是 很困难的,对油槽以及卸荷槽的设计必须提出更高的要求,进一步降低泵的噪声也受到一定的限制。在这方面,内啮合齿轮泵因具有运转平稳、无困油现象、噪声低等特点而受到普遍重视,特别是 直线共扼齿廓的内啮合齿轮泵因其具有运转平稳、噪声低而倍受青睐,正成为研究的焦点。
  (4)高效率:包括容积效率和机械效率,齿轮泵通过控制径向和轴向间隙,容积效率可以达500rpm)的容积效率能够达到85%-90%,而机械效率只有50%左右,因此提高齿轮泵的效率的主要途径是 提高齿轮泵的机械效率,主要有几种方法:1)采用更好的齿面轮廓曲线,将齿做的更高,降低齿轮的直径,以减少齿轮端面的滑动摩擦力;2)通过减少高压侧油口面积、降低齿轮传动压力角 等方法降低齿轮承受的不平衡径向力,以减少作用到滑动轴承上的法向力;3)合理设计油槽及卸荷槽,减少流体的能量损耗。
  (5)大排量;对于一些要求快速运动的系统来说,大排量是 必需的,但普通齿轮泵排量的提高受到很多因素的限制。在自动变速器中,由于汽车厂商对变速器轻量化的要求,给油泵预留的空间非 常小,因此要求变速器油泵在相同的体积空间内,能够提供更大的排量。采取的方法主要有:1)采用新型的齿面轮廓曲线,提高齿轮的排量/体积比;2)选取合适的齿轮布置形式,根据空间限制确定内啮合或外啮合齿轮泵形式。
  (6)变排量;齿轮泵的排量不可调节,限制了其使用范围。平衡式复合齿轮泵可通过节内齿轮的转速来改变泵的排量,但具体方法和结构尚待进一步研究。目前电磁驱动齿轮泵在自动变速器中的应用一定程度弥补了齿轮泵排量不可调节的缺点,但是 驱动电机的可靠性还需进一步验证。
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