1.前 言

齒輪泵在工業中的應用極其廣泛，是重要的工業產品。分析齒輪泵，有利于加深對工業產品的認識，養成良好的分析習慣，掌握正確的分析方法，并在分析的過程中，學會發散性思維和提高交流能力，加深隊員間的理解，為以后學習其它理論打下基礎。

齒輪泵

泵的發展歷史

泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。 水的提升對于人類生活和生產都十分重要。古代就已有各種提水器具，例如埃及的鏈泵(公元前17世紀)，中國的桔槔(公元前17世紀)、轆轤(公元前11世紀)和水車(公元1世紀)。比較著名的還有公元前三世紀，阿基米德發明的螺旋桿，可以平穩連地將水提至幾米高處，其原理仍為現代螺桿泵所利用。

公元前200年左右，古希臘工匠克特西比烏斯發明的滅火泵是一種最原始的活塞泵，已具備典型活塞泵的主要元件，但活塞泵只是在出現了蒸汽機之后才得到迅速發展。

1840～1850年，美國沃辛頓發明泵缸和蒸汽缸對置的，蒸汽直接作用的活塞泵，標志著現代活塞泵的形成。19世紀是活塞泵發展的高潮時期，當時已用于水壓機等多種機械中。然而隨著需水量的劇增，從20世紀20年代起，低速的、流量受到很大限制的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵所代替。但是在高壓小流量領域往復泵仍占有主要地位，尤其是隔膜泵、柱塞泵獨具優點，應用日益增多。

回轉泵的出現與工業上對液體輸送的要求日益多樣化有關。早在1588年就有了關于四葉片滑片泵的記載，以后陸續出現了其他各種回轉泵，但直到19世紀回轉泵仍存在泄漏大、磨損大和效率低等缺點。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問題，并采用高速電動機驅動，適合較高壓力、中小流量和各種粘性液體的回轉泵才得到迅速發展?；剞D泵的類型和適宜輸送的液體種類之多為其他各類泵所不及。

利用離心力輸水的想法最早出現在列奧納多·達芬奇所作的草圖中。1689年，法國物理學家帕潘發明了四葉片葉輪的蝸殼離心泵。但更接近于現代離心泵的，則是1818年在美國出現的具有徑向直葉片、半開式雙吸葉輪和蝸殼的所謂馬薩諸塞泵。1851～1875年，帶有導葉的多級離心泵相繼被發明，使得發展高揚程離心泵成為可能。

盡管早在1754年，瑞士數學家歐拉就提出了葉輪式水力機械的基本方程式，奠定了離心泵設計的理論基礎，但直到19世紀末，高速電動機的發明使離心泵獲得理想動力源之后，它的優越性才得以充分發揮。在英國的雷諾和德國的普夫萊德雷爾等許多學者的理論研究和實踐的基礎上，離心泵的效率大大提高，它的性能范圍和使用領域也日益擴大，已成為現代應用最廣、產量最大的泵。

2.2泵的種類

泵通常按工作原理分容積式泵、動力式泵和其他類型泵，如射流泵、水錘泵、電磁泵、氣體升液泵。泵除按工作原理分類外，還可按其他方法分類和命名。例如，按驅動方法可分為電動泵和水輪泵等；按結構可分為單級泵和多級泵；按用途可分為鍋爐給水泵和計量泵等；按輸送液體的性質可分為水泵、油泵和泥漿泵等。

容積式泵是依靠工作元件在泵缸內作往復或回轉運動，使工作容積交替地增大和縮小，以實現液體的吸入和排出。工作元件作往復運動的容積式泵稱為往復泵，作回轉運動的稱為回轉泵。前者的吸入和排出過程在同一泵缸內交替進行，并由吸入閥和排出閥加以控制；后者則是通過齒輪、螺桿、葉形轉子或滑片等工作元件的旋轉作用，迫使液體從吸入側轉移到排出側。

容積式泵在一定轉速或往復次數下的流量是一定的，幾乎不隨壓力而改變；往復泵的流量和壓力有較大脈動，需要采取相應的消減脈動措施；回轉泵一般無脈動或只有小的脈動；具有自吸能力，泵啟動后即能抽除管路中的空氣吸入液體；啟動泵時必須將排出管路閥門完全打開；往復泵適用于高壓力和小流量；回轉泵適用于中小流量和較高壓力；往復泵適宜輸送清潔的液體或氣液混合物?？偟膩碚f，容積泵的效率高于動力式泵。

2.3齒輪泵的工作原理

依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動來輸送液體或使之增壓的回轉泵。外嚙合雙齒輪泵的結構。如圖2-1所示，一對相互嚙合的齒輪和泵缸把吸入腔和排出腔隔開。齒輪轉動時，吸入腔側輪齒相互脫開處的齒間容積逐漸增大，壓力降低，液體在壓差作用下進入齒間。隨著齒輪的轉動，一個個齒間的液體被帶至排出腔。這時排出腔側輪齒嚙合處的齒間容積逐漸縮小，而將液體排出。齒輪泵適用于輸送不含固體顆粒、無腐蝕性、粘度范圍較大的潤滑性液體。泵的流量可至300米3/時，壓力可達3×107帕。它通常用作液壓泵和輸送各類油品。齒輪泵結構簡單緊湊,制造容易,維護方便，有自吸能力，但流量、壓力脈動較大且噪聲大。齒輪泵必須配帶安全閥，以防止由于某種原因如排出管堵塞使泵的出口壓力超過容許值而損壞泵或原動機。

2.3齒輪泵的組件

齒輪泵實物圖如圖2-2所示。為了實現工作目的，齒輪泵由以下組件構成：主動軸，從動軸，軸承蓋，前泵蓋，后泵蓋，密封套，鎖緊螺栓與螺母。

2.3齒輪泵的困油現象

如圖所示2-3，為了保證運行平穩，所以齒輪泵的齒輪重合度大于一，也就是說當一對齒開始進入嚙合時，另一對齒未能脫離嚙合，這也就使得在兩對齒之間形成了一個封閉區間，該區間既不與高壓壓油區相通，也不與低壓區吸油區相通，當齒輪繼續旋轉，在高壓區嚙入的齒之間油壓迅速增加，形成超高壓，當該隊齒轉過中間點，這對齒之間空間增大，形成吸空現象，出現大量氣穴，在增壓時，使得齒輪嚙合阻力激增，對浮動側板上的滑動軸承形成很大壓力，而在低壓區形成氣蝕和較大噪音。這種現象叫做困油現象

解決辦法通常是在浮動側板上開卸荷槽，卸荷槽開法是在高壓嚙合區開槽，使得嚙入時形成的高壓油流入壓油區，也就是壓油口，而低壓區開槽使得嚙出時形成的真空區與吸油口相通，這樣就解決困油現象