2.1.3　几种典型齿轮泵

2.1.3.1　外啮合齿轮泵

(1)低压齿轮泵

该泵为泵盖⁃壳体⁃泵盖三片式结构(图2⁃5)。装在壳体3中的一对齿轮由传动轴5驱动。在壳体3的左右断面各铣有卸荷槽b,经壳体端面泄漏的油液经卸荷槽b流回吸油腔,以降低壳体与端盖结合面上的油压对轴承造成的轴向推力,减小螺钉载荷。在泵前、后端盖上的困油卸荷槽e可消除泵工作时的困油问题。孔道a、c、d可将轴向泄漏并润滑轴承的油液送回到吸油腔,使传动轴的密封圈6处于低压,因而不必设置单独的外泄漏油管。此种泵无径向力平衡装置;轴向间隙固定,轴向间隙及其泄漏会因工作负载增大而增加,难以得到高的容积效率,故此种结构只能用于低压齿轮泵上(通常额定压力在12MPa以下)。国产CB⁃B型外啮合齿轮泵即属于此类泵,其额定压力为2.5MPa。泵的实物外形如图2⁃6所示。

(2)高压齿轮泵

如图2⁃7所示为具有8字形浮动轴套的齿轮泵结构。齿轮5由带圆锥轴伸的传动轴4驱动,浮动轴套6的8字形补偿面积A₁由壳体1和两个与齿轮同心的密封圈2围成,压力油自高压引油孔b引入并作用在8字形补偿面积A₁上,泄漏油孔a可把内部的泄漏油引入吸油腔。在泵启动或空载而油压还未建立时,O形密封圈2可以使浮动轴套6与齿轮5间产生足够的、必要的预紧接触力。这种补偿装置结构简单,但由于补偿面积的对称中心与主、从动齿轮端面对称中心重合,液压压紧力(即补偿液压力的合力)的作用线通过浮动轴套的中心,而轴套另一侧液压反推力的合力作用线离开轴套中心向压油腔偏离,这两个力对轴套就形成了力偶。该力偶易使轴套倾斜,这不仅会加大端面间隙、增加泄漏,还会使轴套浮动不灵活及产生局部磨损。为了克服上述缺点,通常要加大轴套与壳体的配合长度并提高加工精度。

图2⁃8所示为采用浮动侧板实现轴向间隙自动补偿的高压齿轮泵结构。该泵在壳体8与前盖9、后盖7之间增设了垫板2和3、浮动侧板1和4(垫板比浮动侧板厚0.2mm)以及密封圈5和6(嵌在泵盖内侧排油区位置)。工作时,压油区的一部分压力油通过浮动侧板上的两个小孔a作用在密封圈5和6包围的区域内,反向推动浮动侧板向内微量移动,从而使轴向间隙保持在0.03~0.04mm之间,这样可控制70%~80%以上的泄漏量。故此类泵容积效率较高,适用于高压齿轮泵。国产CB⁃F系列中高压齿轮泵即属于此类泵,其额定压力达到20MPa。

如图2⁃9所示为轴向间隙和径向间隙都可以自动补偿的齿轮泵结构。齿轮轴6和7的左端在壳体1内,右端在盖板4内。壳体中装有一块可轴向浮动的侧板3,其作用与端面间隙补偿中浮动轴套相似,壳体内部结构和形状可以使轴向间隙和径向间隙同时得到补偿。侧板的轴孔和齿轮轴之间以及壳体的深度和侧板宽度之间都有较大间隙,足以使侧板轴向浮动和径向浮动。在侧板的外端面上,有一个特殊形状的橡胶密封圈2嵌入相配的凹槽里(见剖视图A—A)。该密封圈确定了补偿面积A₁,泵的压油腔的高压油经高压引油孔b引入并作用在面积A₁上。面积A₁的形状和大小使压紧力与反推力平衡,同时保证轴向间隙为最佳值。径向间隙补偿在角ϕ范围内起作用(见剖视图B—B)。吸油压力作用在齿轮圆周的其余部分;压油腔的压力作用在由齿轮的扇形角ϕ和齿轮宽度决定的侧板内表面,这个力把齿轮向吸油腔方向压到轴承间隙的极限,同时将侧板向压油腔方向推动。从外面作用到侧板上的力(工作压力×面积A₂)将侧板向吸油腔方向推动,所以径向磨损后能够在ϕ角范围内自动补偿。受密封圈9限制的补偿面积A₂,设计为在一定工作压力下,它所产生的力能与反推力平衡并保持最佳间隙。在壳体底部,角度ϕ范围内的密封由两个特制的弹性圈5来保证(见剖视图C—C)。侧板对齿轮的预压紧力,在径向上由橡胶密封圈9产生,在轴向上由密封圈2和8产生。内部泄漏油通过轴孔,再经泄漏油孔a引入吸油腔。由于两种间隙都能补偿到最佳值,故这种结构形式的齿轮泵可在更高的工作压力下工作。图2⁃10为几种高压齿轮泵的实物外形。

2.1.3.2　内啮合齿轮泵

如图2⁃11所示为采用浮动侧板实现轴向间隙自动补偿的高压内啮合齿轮泵结构。泵的外齿轮6与传动轴合为一体。轴向间隙通过作用有背压(通压油腔)的浮动侧板4和7的前移得到自动补偿。内齿环5与半圆支撑块14的内圆表面间存在径向配合间隙,在支撑块14下方的背压(引自压油腔)作用下,支撑块14推动内齿环5,内齿环5又推动填隙片12与外齿轮6的齿顶相接触,而形成高压区径向密封,实现径向间隙的自动补偿。挠性轴承支座2、8(与壳体的连接小于180°)在泵轴受力变形时,也能产生相应变形,减轻了轴在轴承中倾斜带来的负载能力下降和局部磨损问题。滑动轴承3、9(外端与泵的进油口相通)通过其内壁开设的螺旋油槽(螺旋方向与轴径转向相同)进行吸油式低压润滑和冷却。此类泵容积效率和总效率都很高,适用于高压齿轮泵(目前额定压力已可达40MPa)。如图2⁃12所示为两种内啮合齿轮泵的实物外形。

2.1.3.3　摆线齿轮泵(转子泵)

其实物外形如图2⁃13所示。该泵采用泵盖⁃壳体⁃泵盖三片式结构(图2⁃14),内转子6用平键7和泵轴13相连,轴孔配合段较短,使内转子具有一定的自定位能力。外转子5直接安装在壳体2内。壳体与泵前、后端盖及轴承孔的偏心距(即内、外转子的偏心距)由两圆柱销3的定位来保证。转子轴与泵后盖上开有泄漏孔,将泄漏油直接引出。该泵采用间隙密封结构,适用于低压齿轮泵。BB⁃B型摆线齿轮泵即属于此类泵(其最高工作压力为2.5MPa,排量为4~125mL/min)。摆线齿轮泵如要高压化,则需采用端面间隙补偿结构,其工作压力可达16MPa。