外啮合齿轮泵的流量脉动及泄漏的原因分析

齿轮泵在工作时，其高压腔输出的瞬时流量是不均匀的。这种现象称为流量脉动。由于流量脉动导致压力脉动，从而使液压系统产生振动和噪声，且使执行机构运动不稳定，这正是齿轮泵在一些重要不能得以推广使用的主要原因之一。然而，迄今为止，国内对评价液压泵的流量脉动并未形成明确的概念和统一的认识，因此，加强这方面的讨论是有意义的。

齿轮泵产生流量脉动的原因，通常认为，齿轮啮合时，轮齿的不同啮合点工作空间容积的变化率不一样，因而在每一瞬间所排出的油量也不一样。这种源于轮齿的几何形状所造成的流量脉动，简称为几何流量脉动。毫无疑义，几何流量脉动是齿轮泵流量脉动的较重要的组成部分。但是，至少还有两个组成部分至今仍没有引起人们的重视，即：液压油实际上存在的可压缩性在高压腔受压力脉动的引响，产生附加流量脉动，齿轮泵内不可避免的各种内泄漏的瞬时值也是不均匀的。这两种附加流量脉动分别简称为压缩流量脉动和内泄漏流量脉动。

几何流量脉动、压缩流量脉动和内泄漏流量脉动构成齿轮泵总的流量脉动，展示出流量脉动与压力脉动、噪声之间的关系。

油泵压力升高时，油液的密度增大，造成油泵流量减少。随着时间的变化，几何流量脉动相位发生变化，相应地压缩过程也将产生体积变化。这无疑将对流量脉动特性产生   的影响。

齿轮轮齿齿顶与壳体之间保持   间隙，从高压腔至低压腔各齿槽压力递减。齿轮轴在这种径向力的作用下产生变形。这对齿轮轴承的使用寿命不利，所以通常采用开平衡槽的方法。这样做，虽然使齿轮轴受力情况好转，但是却减少了齿顶密封长度，增大了齿槽之间的压差。齿槽中的油液在进入高压腔的瞬间，压力梯度很大，使槽中的油液体积被压缩。在压力脉动与.几何流量脉动相位相同情况下，压缩流量脉动使几何流量脉动率s值增大，即加剧了油泵流量脉动，为了不出现这种情况，高压腔控制边应当这样布置，使齿轮啮合点的交换点与压力脉动的相位错开。

由于齿轮旋转造成密封间隙的几何形状呈周期性的变化，相应地漏油损失也呈周期性的变化。这种现象直接影响到高压腔的流量脉动。

齿轮泵内泄漏有四种途径：

1.齿顶与泵壳体之间的径向间隙。

2.压力升高区齿端面与盖板之间的轴向间隙。

3.齿槽与齿轮轴轴承之间的轴向间隙。

4.啮合点的间隙。

高压腔与低压腔靠啮合线密封，啮合线的几何特征系随齿轮的旋转呈周期性变化的，压力区交递及啮合点交递过程中，呈一个齿距的交变过程，因为这些不稳定的形态是与几何流量脉动同相位的，注定了泄漏损失加剧了流量脉动的不良后果，因此减少内泄漏不仅直接提高了泵的容积效率，还对减少泵的流量脉动率有好处。小结：通过前面的分析，齿轮泵的流量脉动较大程度上取决于齿轮轮齿的几何形状，但是另一方面，压缩过程以及泄漏特性的引响也不容勿视。在减少振动和噪声方面，这些因素加以考虑。

齿轮泵的流量脉动现象是不可避免的，我们只能设法使它尽量的小，主要措施有：

1.通过合理的结构设计，如减少齿轮模数，增加齿数，增大齿高系数，设置新型卸荷槽等以减小几何流量脉动率。

2.在液压系统中安装蓄能器、干涉滤波器或闭端支路等，以吸收泵的流量脉动，起到避免谐振、减少脉动幅值的作用。

关于齿轮泵流量脉动的测定并非简单，即使将压力传感器设置在泵的出口处，其测试结果难免受到管路系统的干扰，这个问题还有待探讨，已经引起了   的注意。