时间：2011-11-22 14:35　作者：泊头齿轮泵　点击： 次

       随着液压技术的发展，各种类型的齿轮泵应用日益广泛。由于齿轮泵的压力脉动比较大，很多场合不得不在液压系统中加装滤波器或使用昂贵的螺杆泵。因此，如何有效地减小齿轮泵的输出压力脉动从而降低噪声，以满足现代机械设备高速、高精度和大功率的要求，成为国内外学者深入研究的课题。根据大量的研究发现，齿轮泵噪声主要是压力脉动产生的噪音和困油现象产生的噪音。因此，低噪声齿轮泵的关键是合理的进行啮合过程的控制。多年以来，生产企业和学术界提出了多种新的齿轮泵结构、原理和技术方案，如复合齿轮泵、非对称齿轮泵、斜齿齿轮泵、双模数齿轮泵及通过卸荷槽和滤波器降低脉动和噪声。而最为成功的是由瑞士Turninger公司首创的直线共轭内啮合齿轮泵，其单级泵的输出压力可达20Mpa，工作时噪音最小可达到53dB，在液压行业被称为安静泵(Quiet Pump)。
       液压泵是液压系统的主要噪音源，而噪音总是伴随着输出压力脉动出现，并带来机械振动、液压冲击、气穴等现象，甚至会使系统失稳，国际标准化组织在1999年就制定了液压系统压力脉动的测试标准，很多设备，如精密机床、测控装置中的液压系统对压力脉动及噪音都有很高的要求。
       直线共轭内啮合齿轮泵具有输出压力高、结构简单、压力脉动和噪音小的突出优点，美国D1avel公司、德国Bucher公司及日本住友精密工业公司都相继购买专业许可进行生产，在各种液压机械设备上使用。这种齿轮泵的核心技术是一对特殊的直线共轭内啮合齿轮副，外齿轮的齿廓是容易加工的直线，内轮的齿廓是与之共轭的曲线，这种设计独特的齿形不但曲率小，接触强度高；而且不存在根切，弯曲强度也很高；更为可贵的是作为内啮合齿轮泵使用时，困油容积仅为渐开线齿轮的十分之一，因此其压力脉动和噪音可以接近螺杆泵的水平。可见，齿形的改变对降低内啮合齿轮泵的噪音具有决定性的作用。
       齿轮泵的瞬态流量取决于啮合点的位置，齿轮啮合时，啮合点总是在啮合线上移动，从这个角度分析，由于流量变化带来的齿轮泵的压力脉动是不可避免的。经过系统的啮合分析研究发现，Turninger公司能将泵的压力脉动减小，是利用了直线共轭内啮合齿轮副的特殊啮合过程，这种啮合的最大特点是啮合线及重合系数和齿顶高度的关系。    图1显示的啮合线为一段弧线，在齿顶部位向下弯曲，与常见的渐开线内啮合齿轮有很大的差别。因此在图2中，接近齿顶时重合系数急剧增加，说明靠近齿顶的齿廓的啮合时间比其他部分的齿廓要长，对增加重合度作用大得多。在渐开线齿轮泵中，啮合线为直线，工作时啮合点的径向运动必然造成压力脉动；而直线共轭内啮合齿轮主要在在靠近齿顶位置啮合，啮合点的径向位移很小，这就是其压力脉动小的奥妙所在！因此只要减少啮合过程中啮合点的径向位移，就可以有效的降低输出压力脉动和运转噪音，这应该是低噪音齿轮泵的基本设计原理。
       为了减少压力脉动，尽量使啮合过程中啮合点保持位置径向稳定，研究低噪音齿轮泵最适合的齿廓形式。这一研究方法我们称为：“啮合过程设计”，将啮合过程参数作为控制目标反推齿轮的齿形参数。齿轮泵对啮合过程的要求一般机械传动有很大的差别，因此对其啮合理论和设计原理的研究有明显的特殊性。
       Turninger公司QT系列泵的齿数比为13：7，1995年Turninger公司推出第五代QX系列泵，齿数比从变为10：13，轮齿参数也作了很大变化，齿顶角从56°变为51.6°。我们分析了两种系列的国外样机，令人疑惑的是，其齿轮参数设计并没有充分体现上述的设计原则，QT泵的重合度高达1.7，而QX泵的结构尺寸与QT泵完全一样，其计算重合度仅为1.01，却在专利中提到卸荷问题，说明国外公司对其设计理论也没有完全掌握，直线共轭内啮合不一定是最好的齿形，或者说目前的产品设计参数并没有达到最佳。但是，直线共轭内啮合齿轮副能达到明显降低齿轮泵噪音的事实，证明控制啮合点位移是设计低噪音齿轮泵的一个有效的途径。