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提高内啮合圆弧摆线齿轮泵容积效率的措施

2018-12-21 21:13:31
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内啮合圆弧泛摆线齿轮泵(亦称转子机油泵)与外啮合渐开线齿轮泵相比,具有结构紧凑、体积小,单位体积排量大,零件少,成本低廉等显著特点。内啮合圆弧泛摆线齿轮泵现已广泛地用作内燃机、汽车润滑系统的“心脏”,它的性能好坏直接影响内燃机的可靠性和耐久性。因此,设计性能好、效率高的内啮合圆弧一泛摆线齿轮泵就显得非常重要。

一般外啮合齿轮泵均为径向进油,容积效率较低。而内啮合圆弧泛摆线齿轮泵的结构形状,决定了它只能轴向进油,由于轴向进油,泵高速运转所产生的离心力不但不会妨碍油液的充填,相反却帮助和加强了齿间的油液充填,避免气蚀现象的产生,容积效率高。从油液的填充性来看,内啮合圆弧泛摆线齿轮泵较外啮合泵有先天的长处。但油槽设计不合理,油液填充不良,容积效率则会随泵转速上升而呈下降趋势,还会产生气蚀现象。

设计内啮合圆弧泛摆线齿轮泵时,泵容积效率的高低影响泵的体积尺寸,对同输油量的泵来讲,容积效率高,泵的体积尺寸就小;容积效率低,泵的体积尺寸就大。造成容积效率低的原因不外乎两方面:一是高压区油液通过泵相对运动件间的间隙返回到油槽。但为了保证泵正常地工作,内外齿轮之间,内外齿轮与泵体、泵盖之间,必须有一定的间隙。因此,高压区的出油油槽就有一部分油液通过间隙返回进油槽,这部分油液的损失是不可避免的。只有靠提高泵的精度将间隙尽量减小,从而将损失油量降低到较低的程度;二是油液进不去,油液不能填充满泵进油腔的较大体积。这是造成泵容积效率低的主要原因。严重的不但会影响容积效率,而且高转速时会在泵中形成气蚀现象,造成供油量明显不足,供油泵振动剧烈,且易损坏泵的内外齿。这种情况一经在内燃机中出现,轻则烧轴瓦,重则使整机报废。因此,要解决好这个问题,就应采取以下的设计措施。

影响内啮合圆弧泛摆线齿轮泵容积效率的主要因素是进油槽。此前,我国设计的内啮合圆弧泛摆线齿轮泵都采用对称形状的进、出油槽。由于其泵齿薄,充油时间短,对泵容积效率影响不明显。现在许多大中型内燃机也较普遍采用内啮合圆弧泛摆线齿轮泵,这就要求泵供油量大,因此泵尺寸也大,泵齿也厚,油液填满泵进油腔的时间也要更长。采用对称形状进、出油槽的内啮合圆弧泛摆线齿轮泵高转速时容积效率明显偏低,若在制造中稍有误差,便会出现气蚀现象。为了消除这些不良现象,原设计思路是对泵齿形状进行改进,或加大、加厚泵齿尺寸,但效果都不太好。

新设计进油槽的一般原则是:应当保证在齿轮转动过程,内外齿轮开成较大体积前,齿间体积腔始终与进油槽相通,而且要尽量延长充填油时间,使齿间体积腔充满油液。当内外齿轮形成较大体积时,齿间体积腔与进油槽不能相通。

内啮合圆弧泛摆线齿轮泵高转速时仍有高的容积效率。因而许多设计都是通过大幅度提高转速来获得大的供油量,同时又可使泵更为紧凑。但是,当泵转速过高或齿轮厚度太大时,容积效率也会下降。其原因并不是离心力破坏油液的填充,也不是改进后的进油槽不合理,而是向齿间进腔体积充油时间太短。因为,齿轮在泵体里转动很快,每个齿间在进油槽区域的逗留时间有限,而油液填充齿间进油腔需要一定时间,若填充油液所需时间大于齿间体积在进油槽区域的逗留时间,油液来不及填充,齿间便转过进油槽区域,就会出现油液填充不良,甚至出现有破坏力的气蚀现象。但只要增加进油点,将单面轴向进油改为双面进油,油液填充齿间体积的时间就增加1倍,容积效率就不会因转速过高、齿轮厚度大而减小。


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