平衡式复合齿轮泵内部泄漏分析

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1、平衡式复合齿轮泵内部泄漏分析平衡式复合齿轮泵内部泄漏分析陶云（淮南工业学院机械工程系，安徽淮南特点，分析了其内部泄漏的途径，并根据流体动力学理论推导出各泄漏流量的计算公式。1 刖目平衡式复合齿轮泵（FCB）是结合内、外齿轮泵的优点，借鉴行星传动理论研究开发的新一代齿轮泵（见）它相当于三个外齿轮泵和三个内齿轮泵同时工作，共有六个排油腔和六个吸油腔。它采用端面配流结构，密封块起密封和隔离高、低压油的作用与一般齿轮泵一样，复合齿轮泵内部泄漏是影响其容积效率，限制其在中、高压下应用的主要因素因此，对其内部泄漏情况进行系统分析是非常必要的。1-密封块（3 件） ；2-中心轮（主动轮） ；3-惰论（3 件

2、） ；f 内齿轮；5-压油腔（6 个） ；6-吸油腔（背面，6 个）平衡式复合齿轮泵（FCB）结构原理复合齿轮泵内部泄漏分析根据齿轮泵的工作原理和复合齿轮泵的结构特点可知，复合齿轮泵内部泄漏主要有 3 个途径 2.1 复合齿轮泵的轴向泄漏如所示，复合齿轮泵轴向泄漏是指油液通过各齿轮、密封块的端面与前后侧板之间的间隙泄漏至吸油腔内由于轴向泄漏的途径较多轴向间隙不易控制。泵的压力越高，轴向泄漏就越大。据估算，轴向泄漏约占泵总泄漏的 80%左右，是影响泵容积效率的主要因素惰轮啮合高压区轴向泄漏量基金项目：国家自然科学基金资助（59575010）淮南工业学院学报内齿轮啮合高压区轴向泄漏量 A03=（1

3、 卜（3）：0i 为各齿轮高压区包角，rad；S 为齿轮端面间隙，m；为液压油的动力粘度，Ns /m2；AP 为排油腔与吸油腔的压差，Pa；Rfi 为中心轮齿根圆半径，m；Rf2 为惰轮齿根圆半径，m；Rzi 为中心轮齿轮轴半径，m；Rz2 为惰轮轴半径，m；Rf3 为内齿轮齿根圆半径，m；Rz3 为内齿轮半径，m 由此可知，高压区总的轴向泄漏量为：2.1.2 过渡区轴向泄漏复合齿轮泵工作时，高低压腔之间（即过渡区）齿顶与密封块间的径向间隙中的油液，作用在轮齿上的液压力是由高压区向低压区呈线性变化的复合齿轮泵过渡区的轴向泄漏包括以下三部分（1）中心轮啮合过渡区的轴向泄漏量，中心轮啮合过渡区共有

4、三个，且有两个泄漏端面，其泄漏量为：（2）惰论啮合过渡区的轴向泄漏量，每个惰轮有两个啮合过渡区和两个泄漏端面，共有三个惰论，其泄漏量为：（3）内齿轮啮合过渡区的轴向泄漏量，内齿轮啮合过渡区共有三个过渡区和两个泄漏端面，其泄漏量为：（5 卜（7）：Zi 为中心轮每个过渡区内的齿数；Z2 为惰轮每个过渡区内的齿数；Z3 为内齿轮每个过渡区内的齿数；Rz3 为内齿轮的半径，m；Zi 为各齿轮的齿数，m 所以，过渡区的轴向泄漏量为：由以上分析可知，复合齿轮泵的轴向总泄漏量为：2.2 复合齿轮泵径向间隙泄漏复合齿轮泵工作时，高压腔的油液会沿齿顶与密封块之间的径向间隙向低压腔泄漏，由于泄漏的方向与齿轮的转

5、向相反（见） ，齿轮的转动会减少一部分泄漏，而且径向泄漏的通道较长所以，泄漏量一般较小，约占总泄漏量的 15%2（%由于齿顶与密封块之间的间隙一般很小，工作油液又有一定的粘度，边壁对油液还有很强的粘附作用，油液在其中流动的雷诺数（Re）比较小，属层流运动。因此，可根据两平行平板间隙流动理论来计算此泄漏量。其中，中心轮和内齿轮各有三个径向泄漏通道，每个惰论有两个径向泄漏通道。中心轮径向间隙泄漏量惰轮径向间隙泄漏量内齿轮径向间隙泄漏量（10）*（12）：Rei 为各齿轮齿顶圆半径，m；Sei 为各齿轮齿顶圆齿厚，m；W 为径向间隙，m；B 为齿览，m；ni 为各齿轮转速，rpm；AP 为高、低压腔

6、压差，Pa；Z 为各齿轮每一个过渡区内的齿数。由此可知，复合齿轮泵总的径向间隙泄漏为：2.3 复合齿轮泵齿轮啮合线泄漏 Aq！由于存在齿向误差，造成沿齿宽方向上的啮合陶云：平衡式复合齿轮泵内部泄漏分析不好，油液会沿齿轮啮合线向低压腔泄漏此泄漏的方向与齿轮的转向一致（见）随着泵压力的增高，啮合点的接触更加紧密。因此，通过啮合线的泄漏量一般也不会太大，这与齿轮的加工精度、装配精度、有无侧隙等因素有关，可按总泄漏量的 5%计算。综上所述，复合齿轮泵总的内部泄漏量为：3 结论通过以上分析可知，复合齿轮泵的内部泄漏途径较多，内部泄漏情况也较为严重，是影响其容积效率的主要因素为提高其工作压力和容积效率扩大其在中、高压领域中的应用，须根据复合齿轮泵的结构特点采取诸如浮动侧板挠性密封块等措施以实现轴向、径向间隙的自动补偿。