改变齿轮泵输出流量的途径

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1　引言
　　在容积式液压传动中所用的各种液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种，其中，齿轮泵是结构最简单的一种，而且它的体积小、零件少（特别是要求高精度加工的零件较少）、重量轻、制造及维护方便、价格低，即便在较差的工况下也能可靠工作，因而在液压传动与控制技术中及在各类液压机械及石化行业流体的输送领域应用很广。到目前为→止，叶片泵、柱塞泵都可制成多种形式的变量泵，惟有齿轮泵，至今尚无可变量的产品问世。探索齿轮泵的变量方式，对于扩大齿轮泵的使用领域，很有现实意义。本文叙述的是解决齿轮泵变量的几种途径，可为变量齿轮泵的研究、开发提供参考。
( w* W  [& F- t: n. a2　齿轮泵实现变量的途径
2.1有级变量方式
　　(1)两齿轮式大家知道，常规的两齿轮式齿轮泵采用的是两个具有相同参数的渐开线齿轮（即两个齿轮的尺寸、大小完全相同），若改变这两个齿轮的齿数（齿轮的其它参数不变），使两齿轮的大小不同（图1），由此构成的齿轮泵可以获得两种输出排量。在原动机的转速相同的情况下，若以小齿轮为主动轮，齿轮泵输出的排量及流量较小；而若以大齿轮为主动轮时，该齿轮泵可输出较大的排量。这样，一台齿轮泵可以提供两种排量。根据齿轮泵的排量计算公式，这两个排量之比等于大、小齿轮的齿数比（呈正比关系），此设想对于需要两种流量的液压设备来说，有一定的实际意义，但该齿轮泵的驱动系统比常规齿轮泵复杂些。
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1 ~- _2 w3 ], w图1 由两个不同齿轮构成的齿轮泵
　　（2）多齿轮式采用三个或三个以上的齿轮构成多齿轮式齿轮泵，从动齿轮均匀地分布于主动齿轮的周围（图2），可使这类齿轮泵得到多种排量，各排量既可分流输出，以分别驱动不同的执行机构，也可以合流输出大排量，实现工作机构的快速运动。泵的壳体或前后端盖上开有相应的几个进油口与出油口，分别和吸油管及排油管相连接。这种多齿轮式齿轮泵除了能获得多种输出排量外，另有一个显著的优点是:由于各吸、排油口对称布置，且从动齿轮均匀分布，使液压力及啮合力达到平衡，从而减少了泵轴、轴承的负荷，提高了齿轮泵的使用寿命。但这种齿轮泵的配油装置比常规的两齿轮式的齿轮泵复杂，特别是带内齿轮的齿轮泵中内齿轮的设计、加工较为困难，这些问题仍有待进一步的研究。
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图2 多齿轮式齿轮泵
2.2　无级变量方式
　　(1)带内齿圈式前苏联曾研究出了一种能均匀变量的齿轮泵，主动齿轮1与中间齿轮2(带内齿圈的环形齿轮)相啮合，从动轮3与2的内齿圈啮合（图3）。齿轮3的轮轴位置可调，调节齿轮3的轴位置（平面运动），可使泵的输出排量在qmin～qmax之间均匀变化（对应于从动齿轮由虚线位置到实线位置的移动，符号q代表泵的排量）。但中间齿轮2既要加工外齿又要加工内齿，加工比较困难，而且在齿轮2的齿根部需要开径向通孔，削弱了齿轮的强度。

图3　匀变量齿轮泵
　　（2）转动轴套式
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& s% g, a! `7 H: N7 G7 D) Y9 w% X　　我们知道，常规的两齿轮式齿轮泵的泵壳内表面上，高、低压腔间的过渡密封区的夹角为φ≥360o/z(z为单个齿轮的齿数)。有关文献中提出了变密封区夹角的新构想：采用可转动的轴套（其上开有分流槽），/借助轴套的转动来改变过渡密封区的夹角（使φ