异形齿轮泵的研究现状

卢青松

摘  要：传统结构齿轮泵因其固有结构约束，存在径向力不平衡、流量脉动大、噪音大、效率低等缺点，为解决这些问题，学者们提出了多种特殊结构的齿轮泵理论。文章对异形齿轮泵的研究现状进行了分析概述。

关键词：齿轮泵;异形;研究现状

中图分类号：TH137.51     文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）14-0067-02

Abstract： Due to the inherent structure， traditional gear pumps have some disadvantages， such as unbalanced radial force， large flow fluctuation， large noise， low efficiency， etc. Therefore， scholars put forward many special structure gear pumps. In this paper， the current situation of special structure gear pump is analyzed and summarized.

Keywords： gear pump; special structure; current situation

引言

齿轮泵作为液压系统中最常用的动力元件，具有结构简单、体积小、污染物敏感度小、自吸能力强等优点。传统结构的齿轮泵存在径向液压力不平衡、流量脉动大、噪音大、效率低等缺点，制约了齿轮泵的高速、高压化发展。针对上述问题，国内外学者做了大量基础研究：齿轮参数及泵结构的优化设计[1-4]，流量特性分析[5-8]，泄漏特性研究[9-10]、间隙优化及自动补偿技术研究[11-13]，疲劳寿命研究[14-16]等。但这些研究没有从根本上解决齿轮泵固有结构形成的径向不平衡力、困油现象等问题。为此，不少学者颠覆传统齿轮泵设计理念，提出了多种新型结构的齿轮泵理论。

1 行星齿轮泵

安徽理工大学许贤良、栾振辉教授等人[17-19]将行星传动理论与齿轮泵工作原理相结合提出了行星齿轮泵理论，工作原理如图1所示，主要由中心轮、惰轮、内齿轮和密封块组成。该结构保留了内、外啮合齿泵的优点，惰轮周向对称布置，使各齿轮上的径向液压力得到平衡。行星齿轮泵工作时多对齿轮副同时啮合，研究表明其流量脉动较普通齿轮泵小。

2 三级并联齿轮泵

安徽理工大学毛平维、侯波教授等人[20-21]在行星齿轮泵结构基础上优化结构，取消了内齿轮，提出了三级并联齿轮泵理论，结构原理如图2所示，主要由中心轮、3个从动轮（圆周对称布置）和泵体构成，相邻从动轮之间的空腔用泵体隔开。相比行星轮齿轮泵，该泵结构简單，加工和装配精度要求低，容积效率高，在工程中的应用前景更广。

3 圆弧齿轮泵

哈尔滨工业大学[22]设计了一款“圆弧-渐开线-圆弧“齿形外啮合齿轮泵，其端面重合度<1，可消除困油现象。研制了样机，排量为20ml/L，最高试验转速为8400r/min，最大加载试验压力达15.2MPa，该压力工况下最大容积效率在50%以上。试验结果表明该泵的流量脉动比传统结构齿轮泵小。合肥长源液压股份有限公司[23]对“圆弧-渐开线-圆弧”的齿廓曲线进行了设计和研究，得到完全啮合的一组共轭曲线，研制出一款螺旋齿轮泵，其排量为30ml/r，额定压力为20MPa，额定转速为2000r/min，额定转速下最高容积效率可达94.7%。该泵流量脉动小，噪音低。

4 球齿泵

针对传统齿轮泵工作压力低、易磨损问题，中国海洋大学杨友胜教授[24-25]提出了一种球形齿啮合的内啮合齿轮泵，结构原理如图5所示。主要由内、外转子和月牙快组成，其外转子上有突出的球形外齿（圆球的一部分），内转子上设置相应的球形凹槽（内齿），月牙块外圆周上设置供球齿通过的弧形凹槽。齿轮副材料配对为金属/陶瓷，凸齿采用陶瓷材料，凹齿采用金属材料，可减轻黏着磨损。研制了试验样机，额定流量0.25L/min，额定转速1500r/min，最高试验压力可达7MPa。

5 结束语

随着社会生产要求的不断提高和设计方法不断进步，学者们提了多种全新结构的齿轮泵，目前仍处于理论研究、样机试验阶段，尚未在工程中广泛运用。这些研究丰富了齿轮泵的设计理论，为研发更高效的产品提供了新思路。

参考文献：

[1]Choi T H， Kim M S， Lee G S， et al. Design of Rotor for Internal Gear Pump Using Cycloid and Circular-Arc Curves[J]. Journal of Mechanical Design， 2012，134（1）：72-82.

[2]Bae J H， Bae W B， Joo U T， et al. Optimal Design of Rotor Profile of Internal Gear Pump for Noise Reduction[J]. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A， 2014，38（3）：295-302.

[3]胡翰林，崔建昆，徐金波.直线共轭内啮合齿轮副齿形参数优化设计[J].机械传动，2015（1）：77-79.

[4]丁洪鹏，刘延俊，刘科显，等.外啮合齿轮泵侧板平衡槽优化设计[J].机床与液压，2018.

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