平衡式復合齒輪泵內部泄漏分析

特點：分析了其內部泄漏的途徑，并根據流體動力學理論推導出各泄漏流量的計算公式。

1刖目平衡式復合齒輪泵（FCB）是結合內、外齒輪泵的優點，借鑒行星傳動理論研究開發的新一代齒輪泵（見）它相當于三個外齒輪泵和三個內齒輪泵同時工作，共有六個排油腔和六個吸油腔。它采用端面配流結構，密封塊起密封和隔離高、低壓油的作用與一般齒輪泵一樣，復合齒輪泵內部泄漏是影響其容積效率，限制其在中、高壓下應用的主要因素因此，對其內部泄漏情況進行系統分析是非常必要的。

1-密封塊（3件）；2-中心輪（主動輪）；3-惰論（3件）；f內齒輪；5-壓油腔（6個）；6-吸油腔（背面，6個）平衡式復合齒輪泵（FCB）結構原理復合齒輪泵內部泄漏分析根據齒輪泵的工作原理和復合齒輪泵的結構特點可知，復合齒輪泵內部泄漏主要有3個途徑2.1復合齒輪泵的軸向泄漏如所示，復合齒輪泵軸向泄漏是指油液通過各齒輪、密封塊的端面與前后側板之間的間隙泄漏至吸油腔內由于軸向泄漏的途徑較多軸向間隙不易控制。泵的壓力越高，軸向泄漏就越大。據估算，軸向泄漏約占泵總泄漏的80%左右，是影響泵容積效率的主要因素<惰輪嚙合高壓區軸向泄漏量基金項目：國家自然科學基金資助（59575010）淮南工業學院學報內齒輪嚙合高壓區軸向泄漏量A03=（1卜（3）：0i為各齒輪高壓區包角，rad；S為齒輪端面間隙，m；為液壓油的動力粘度，Ns /m2；AP為排油腔與吸油腔的壓差，Pa；Rfi為中心輪齒根圓半徑，m；Rf2為惰輪齒根圓半徑，m；Rzi為中心輪齒輪軸半徑，m；Rz2為惰輪軸半徑，m；Rf3為內齒輪齒根圓半徑，m；Rz3為內齒輪半徑，m由此可知，高壓區總的軸向泄漏量為：2.1.2過渡區軸向泄漏復合齒輪泵工作時，高低壓腔之間（即過渡區）齒頂與密封塊間的徑向間隙中的油液，作用在輪齒上的液壓力是由高壓區向低壓區呈線性變化的復合齒輪泵過渡區的軸向泄漏包括以下三部分（1）中心輪嚙合過渡區的軸向泄漏量，中心輪嚙合過渡區共有三個，且有兩個泄漏端面，其泄漏量為：（2）惰論嚙合過渡區的軸向泄漏量，每個惰輪有兩個嚙合過渡區和兩個泄漏端面，共有三個惰論，其泄漏量為：（3）內齒輪嚙合過渡區的軸向泄漏量，內齒輪嚙合過渡區共有三個過渡區和兩個泄漏端面，其泄漏量為：（5卜（7）：Zi為中心輪每個過渡區內的齒數；Z2為惰輪每個過渡區內的齒數；Z3為內齒輪每個過渡區內的齒數；Rz3為內齒輪的半徑，m；Zi為各齒輪的齒數，m所以，過渡區的軸向泄漏量為：由以上分析可知，復合齒輪泵的軸向總泄漏量為：2.2復合齒輪泵徑向間隙泄漏復合齒輪泵工作時，高壓腔的油液會沿齒頂與密封塊之間的徑向間隙向低壓腔泄漏，由于泄漏的方向與齒輪的轉向相反（見），齒輪的轉動會減少一部分泄漏，而且徑向泄漏的通道較長所以，泄漏量一般較小，約占總泄漏量的15%―2（%由于齒頂與密封塊之間的間隙一般很小，工作油液又有一定的粘度，邊壁對油液還有很強的粘附作用，油液在其中流動的雷諾數（Re）比較小，屬層流運動。因此，可根據兩平行平板間隙流動理論來計算此泄漏量。其中，中心輪和內齒輪各有三個徑向泄漏通道，每個惰論有兩個徑向泄漏通道。

中心輪徑向間隙泄漏量惰輪徑向間隙泄漏量內齒輪徑向間隙泄漏量（10）*（12）：Rei為各齒輪齒頂圓半徑，m；Sei為各齒輪齒頂圓齒厚，m；W為徑向間隙，m；B為齒覽，m；ni為各齒輪轉速，rpm；AP為高、低壓腔壓差，Pa；Z為各齒輪每一個過渡區內的齒數。

由此可知，復合齒輪泵總的徑向間隙泄漏為：2.3復合齒輪泵齒輪嚙合線泄漏Aq！

由于存在齒向誤差，造成沿齒寬方向上的嚙合陶云：平衡式復合齒輪泵內部泄漏分析不好，油液會沿齒輪嚙合線向低壓腔泄漏此泄漏的方向與齒輪的轉向一致（見）隨著泵壓力的增高，嚙合點的接觸更加緊密。因此，通過嚙合線的泄漏量一般也不會太大，這與齒輪的加工精度、裝配精度、有無側隙等因素有關，可按總泄漏量的5%計算。

通過以上分析可知，復合齒輪泵的內部泄漏途徑較多，內部泄漏情況也較為嚴重，是影響其容積效率的主要因素為提高其工作壓力和容積效率擴大其在中、高壓領域中的應用，須根據復合齒輪泵的結構特點采取諸如浮動側板撓性密封塊等措施以實現軸向、徑向間隙的自動補償。

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