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  • 齿轮泵产生噪声的原因及解决噪声方法
    发布日期:2018-12-11
    随着机械制造业的不断发展,特别是汽车制造业的高速发展,对应用于其中的外啮合齿轮泵的要求越来越高。不但要求外啮合齿轮泵容积效率和总效率高,而且还要求外啮合齿轮泵的噪声要越低越好。所以设计低噪声的外啮合齿轮泵就势在必行。
    1外啮合齿轮泵产生噪声的原因探究
    外啮合齿轮泵的工作原理,这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小,齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小,因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时,右侧的齿轮逐渐脱离啮合,露出齿间。因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大,形成局部真空,油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体,这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动,每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。在左侧的密封容腔中,轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小,把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时,齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油,实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中,吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来,因此没有单独的配油机构。从外啮合齿轮泵工作原理可以看出,外啮合齿轮泵出现噪声是不可避免的,但出现较大噪声会对液压系统产生不利的影响,特别会使液压系统出现较大振动。如果是高速旋转的汽车发动机使用外啮合齿轮泵出现较大噪声,甚至会影响整机的使用寿命。以往外啮合齿轮泵出现噪声问题,解决的办法只是局限在两个方面:一是如何提高外啮合齿轮泵的制造精度,尤其是提高两啮合齿轮的制造精度;二是增加消 声器来降低噪声。外啮合齿轮泵产生噪声过大的原因较多,除了外啮合齿轮泵的制造精度外,还有以下原因会使外啮合齿轮泵产生较大噪声:
    (1)外啮合齿轮泵高速旋转时出现抽空现象或者是吸油管路中途吸入空气;
    (2)外啮合齿轮泵出现困油现象而没有设计相应的卸荷槽;
    (3)外啮合齿轮泵排油口出油压力急剧上升,而在吸油口处进入齿槽中的油液压力较低,甚至比大气压力还低,以这样低的油压送到排油口,伴随压力急剧上升出现较大冲击,从而产生了噪声和振动;
    (4)现代的外啮合齿轮泵为了得到较高的容积效率,泵齿轮都是采用高正变位的齿轮,齿数较少,但随之而来的是瞬时排量脉动率大,使得外啮合齿轮泵排油压力脉动率增大,这也是外啮合齿轮泵产生噪声的一个原因。
    2解决外啮合齿轮泵噪声的方法
    针对以上对外啮合齿轮泵出现噪声的分析结果,我们在设计外啮合齿轮泵时,除了应保证必要的外啮合齿轮泵制造精度外,还分别进行了以下设计:
    由于油几乎是不可压缩的,所以困油区压缩时就产生了很高的压力,而在其膨胀时又产生真空。以往解决困油现象的具体方法就是在困油压缩区增加卸荷槽,困油区产生的高压油经卸荷槽流入到出油区。虽然解决了困油区高压油的卸荷问题,减小了轴功率,也提高了泵的的总效率,但外啮合齿轮泵比内啮合一泛摆线齿轮泵容积效率低的现象一直存在。在实验中我们发现,泵出的油有泡沫现象特别是齿轮泵高转速时出油中的泡沫现象更加严重,噪声明显加大,容积效率也相应降低。经探究,问题应出在困油区在月彭胀时产生真空,使油液泡沫化后进入低压进油区,占据了进油区的一定空间,这一部分泡沫状的油液进入高压出油区后经压缩和释放,泵的出油量就相应减少,容积效率也就相应降低。
    3在泵出油口设置储能槽
    由于外啮合齿轮泵采用较大正变位齿轮,齿数较少,排油压力脉动率增大,这也是外啮合齿轮泵产生噪声的一方面。为此,我们有针对性地在出油口附近增加一储能槽。这种储能槽能有效防止高频脉动,从而降低由此产生的噪声,且不会影响外啮合齿轮泵的容积效率。
     
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