平衡式復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏分析

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

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，借鑒行星傳動理論研究開發(fā)的新一代齒輪泵（見）它相當(dāng)于三個外齒輪泵和三個內(nèi)齒輪泵同時工作，共有六個排油腔和六個吸油腔。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（主動輪）；3-惰論（3件）；f內(nèi)齒輪；5-壓油腔（6個）；6-吸油腔（背面，6個）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)特點可知，復(fù)合齒輪泵內(nèi)部泄漏主要有3個途徑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)軸向泄漏量基金項目：國家自然科學(xué)基金資助（59575010）淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報內(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，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，且有兩個泄漏端面，其泄漏量為：（2）惰論嚙合過渡區(qū)的軸向泄漏量，每個惰輪有兩個嚙合過渡區(qū)和兩個泄漏端面，共有三個惰論，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)共有三個過渡區(qū)和兩個泄漏端面，其泄漏量為：（5卜（7）：Zi為中心輪每個過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù)；Z2為惰輪每個過渡區(qū)內(nèi)的齒數(shù)；Z3為內(nèi)齒輪每個過渡區(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，高壓腔的油液會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)動會減少一部分泄漏，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，邊壁對油液還有很強(qiáng)的粘附作用，油液在其中流動的雷諾數(shù)（Re）比較小，屬層流運動。因此，可根據(jù)兩平行平板間隙流動理論來計算此泄漏量。其中，中心輪和內(nèi)齒輪各有三個徑向泄漏通道，每個惰論有兩個徑向泄漏通道。

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，嚙合點的接觸更加緊密。因此，通過嚙合線的泄漏量一般也不會太大，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)特點采取諸如浮動側(cè)板撓性密封塊等措施以實現(xiàn)軸向、徑向間隙的自動補(bǔ)償。

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