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二级脱盐水外啮合齿轮泵的卸荷槽设计

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  • 发布时间:2014-10-16
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Unloading Tank Design for Externally Engaged Gear Pump of Two Stage De·mineralized W aterL1AO Chuan-lin,LIU Xiao-ning(Wuhan Software and Engineering Profesion Colege,Wuhan 430205 China)Abstract:Author has analyzed the cause ofapped fluid phenomena existing in the externally engaged gear pump in case of two stage de-mineralizedwater as the working medium;has discussed the characteristic in the pure water hydraulic drive of water quality standard of two stage de-mineralized wa-ter;has researched the unloading tank design method of externally engaged gear pump having a gap in the gear side;the resuh indicates that the unloadingtank design ,using symmetrical arrangement like as double rectangle,is the effective method to solve trapped fluid phenomena of the externally engagedgear pump·Key words:extemally engaged gear pump;two stage de-mineralized water;trapped fluid phenomena;unloading tankdoi-10.3969/j.issn.1004-8901.2013.O2.007在纯水液压传动中,中低压状态时通常采用外啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵运行时要求齿轮运转平稳,吸液腔、压液腔要有严格的密封,且能连续均匀地输送液体,为此齿轮啮合的重合度 占>1(-般 1.05~ 1.3),表明有2对轮齿必须同时啮合。由于2对轮齿之间或轮齿与齿槽根之间会形成闭死容积,且齿轮连续运转时,闭死容积的大嗅发生变化,导致外啮合齿轮泵在使用过程中产生困油现象 ]。如果液压系统使用液压油作为工作介质,采用开卸荷槽的方法可有效解决困油现象。在纯水液压传动中使用二级脱盐水作为工作介质时产生的困液现象,也可采用开卸荷槽的方法解决困液现象 J。由于卸荷槽有3种结构形式 J,如何在使用二级脱盐水作为工作介质时,合理地选择卸荷槽的形状与大小,达到解决困液现象,减少液压泵端面泄漏和提高容积效率的目的,是本文研究的重点。

l 外啮合齿轮泵使用二级脱盐水的特点(1)齿面啮合摩擦副的密封性能得到保证。使用二级脱盐水时,由于水中固形物含量极低(<10×10 ),且微粒直径很小,几乎没有硬质微信粒,降低了磨粒磨损,减小了齿面的摩擦,有效保证了齿面啮合摩擦副的密封性能。

(2)减缓气蚀对卸荷槽的破坏作用。二级脱盐水可以避免电化学腐蚀对卸荷槽的破毁,合格的二级脱盐水其水质电导率极低,仅在 0.05~3 txs/cm之间,几乎没有导电性,同时,其水质 pH值为偏碱性(pH9.0~10.5),大幅降低 H 的浓度,可以防止纯水中H 形成氢气而引起的电化学腐蚀使卸荷槽破毁。

(3)由于二级脱盐水黏度低,卸荷槽排液阻力小,约为液压油的 1/3,流动时摩擦阻力小,流速快。

2 有齿侧间隙外啮合齿轮泵卸荷槽设计2.1 卸荷槽开设的位置及形状外啮合齿轮泵困液现象主要是由于齿轮啮合的重合度 s>1所引起的,如果 s1,困液现象基本消除,但如果取 <1(或由于制造、安装等原因引起),将产生齿轮运转不连续,出现吸液腔与压液腔窜液现作者简介:廖传林(1965年 -),男,湖北武汉人,1986年毕业于武汉水利电力学院工程机械专业,副教授,高级工程师,从事液压传动与气动技术的研究工作。

第 2期 廖传林 等 二级脱盐水外啮合齿轮泵的卸荷槽设计 ·25·象,齿轮泵无法工作。因此齿轮泵设计时 不小于1.05,解决困液现象的主要方法是开卸荷槽。卸荷槽有 3种形式 J:①相对齿轮中心连线对称布置的双矩形卸荷槽;②相对齿轮中心连线对称布置的双圆形卸荷槽;③相对齿轮中心连线不对称布置的双卸荷槽。-般来说卸荷槽开在齿轮端面的盖板上时工艺性较好,便且于加工。卸荷槽的形状多采用双矩形对称布置。双矩形对称布置卸荷槽见图 1。

图1 双矩形对称布置卸荷槽2.2 双矩形对称布置卸荷槽尺寸计算2.2.1 卸荷槽的间距a2个卸荷槽的开设位置见图 1中虚线所示,要求其边缘正好与啮合点D、E相接,D点的连接始终与压液腔相通,E点的连接始终与吸液腔相通,2个卸荷槽的间距 a既要保证两腔的卸荷,又要保证卸荷时不能窜液。

mZ口 0co 7rmcosotn co nm Z 2竹 eo O/n式中, 为齿轮基节,mm; ,"frtCOSO ;m、z分别为齿轮模数与齿数;O/、Ot 分别为齿轮啮合角、刀具压力角; 为两齿轮实际中心距,mm。

2.2.2 压液高压侧和吸液低压侧卸荷槽边缘与齿轮中心连线的距离a 、a 的确定方法agad a/22.2.3 卸荷槽长度 c(1)卸荷槽最小长度的确定 C (实际啮合线长度在齿轮中心连线上的投影)C i /sina tisina/. r mZ 1耵m。吣 n√ - ∞ n J式中,z ,为实际啮合线长度,mm。

(2)卸荷槽最佳长度的确定。-般来说,使用二级脱盐水作为工作介质时,为了保证卸液通畅,卸荷槽长度 c>c ,但又不使其超过齿根圆,以免引起端面泄漏增多而降低容积效率,理论上 c值的确定可按卸荷槽两端与两齿轮齿根圆衔接这-原则,即得:c2[R-/尺 -(a/2) ] 2[R-/ -( /2·COSOg) 式中,R为齿轮结缘半径,mm; 为齿根圆半径,mm。

由于二级脱盐水黏度仅为液压油的 1/3,实际设计时C值绕算值的2/3作为卸荷槽的长度为宜。

2.2.4 卸荷槽深度 JIl卸荷槽的排液速度与卸荷槽深度 h有直接关系,-般卸荷槽的排液速度 V≤3~5 m/s,此时困液容积变化率最大 Q‰ (mm /s)即有: QBmax -Q,-m.x ≤3-5 m/1 O00ch 1 0O0F -即得Q日 ≥式中,F ch,Fs为卸荷槽通流面积,mm 。

在实际设计过程中,使用油液时,通常采用 ≥0.8m(m为齿轮模数),使用二级脱盐水时,由于黏度低,摩擦阻力小,液体流动快,试验表明卸荷槽深度取 ht>0.6 m即可。

3 结论在纯水液压传动中,对于有齿侧问隙的外啮合齿轮泵在使用二级脱盐水作为工作介质时,开卸荷槽是解决困液现象的有效方法。采用双矩形对称布置的卸荷槽,加工工艺较为简单。采用文中方法设计卸荷槽,既能保证困液卸荷问题,又能保证液压泵减少端面泄漏,提高容积效率。

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