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直齿齿轮泵困油现象的产生及表面工程技术

发布日期:2017-02-13 点击:

泵是液压系统中的重要的动力源。齿轮泵以其结构简单紧凑、体积小、成本低、寿命长、抗污染能力强等优点有着广泛的应用。但随着电气机械动力方面的激烈竞争,齿轮泵因为流量均匀性差、噪声大而面临巨大的挑战。所以,如何改进齿轮泵的结构以减小其噪声和改善其流量均匀性是齿轮泵设计中面临的重要的问题。而噪声的产生和流量的均匀性差与齿轮泵的困油现象有着较大关系。所以,分析如何减小齿轮泵的困油现象有着重要的意义。

齿轮泵的油、水介质对比实验和研究表明,主要零件工作表面的失效形式为严重的磨损和腐蚀。表面工程技术主要用于增强零件工作表面的抗磨损和抗腐蚀能力。经过分析研究,适宜9Cr18不锈钢材料的表面工程技术是表面等离子注入,它能显著增强表面微观硬度并改善表面特性。因此,为保证泵在水润滑和腐蚀条件下的工作性能,其齿轮副中的小齿轮轴的工作表面采用了表面等离子注入N和T大齿轮采用了表面等离子注入N。采用1Ci18Ni9Ti不锈钢制造的轴向和径向补偿零件的工作表面也采用表面等离子注入N,而采用L,C9高强度铝合金制造的轴向和径向补偿零件的工作表面则采用了铝合金适宜的表面微弧氧化技术,以便在其工作表面形成一层具有自润滑能力和高硬度、抗磨损、抗腐蚀的铝合金表面氧化陶瓷层,从而保证表面的工作性能。

直齿齿轮泵和斜齿齿轮泵的困油现象产生的机理是一样的,下面以直齿齿轮泵为例说明困油现象的产生。为了保证齿轮泵连续均匀的旋转和供油,齿轮啮合的重叠系数e>1。也就是说,要求在前一对轮齿尚未脱开啮合前,后一对轮齿又进入啮合,所以在这段时间内,同时啮合的有两对轮齿,这时在两对轮齿之间就形成了和吸、压油腔均不相通的闭死容积,当齿轮继续旋转时,闭死容积的大小会发生变化,这种现象称为困油现象。

由于液体的可压缩性很小,当困油容积由大变小时,被密封的液体因受挤压,压力急剧升高,会大大超过齿轮泵的输出压力,使得被封闭的液体会从   可泄漏的缝隙中强行挤出,同时使轴和轴承受到很大的冲击载荷,增加了功率损失,并使油液发热、引起振动和噪声,降低了齿轮泵工作的平稳性和寿命。当困油容积由小变大时,可能会形成局部真空,产生气泡,带来气蚀、振动、噪声等危害。所以困油现象对齿轮泵工作性能、寿命和强度都是有害的。所以,在设计齿轮泵时应考虑到如何减小困油现象以提高齿轮泵的使用性能。


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