摆动活齿泵流量脉动的试验研究

　　1　样机结构

　　根据活齿传动的结构类型,活齿泵可分为推杆活齿泵和摆动活齿泵。摆动活齿泵的结构原理如图1所示,其主要由中心轮H、活齿轮G、内齿轮K及配流装置(图中未示)等组成。中心轮H为一偏心轮,因此,该泵为单相式活齿泵。

　　取中心轮H固定不动,若内齿轮K顺时针旋转(动力输入),它迫使活齿轮G(包括活齿和活齿架)一起同向旋转。在内齿轮和活齿轮的运动过程中,内齿轮上的轮齿和活齿轮的1-2活齿、2-3活齿、3-4活齿、4-5活齿所形成的密闭体积(包括配流装置及端盖,图中虚线所示为配流窗口)是逐渐变大的,从而形成吸油区T;而与之对应的5-6活齿、6-7活齿、7-8活齿、8-1活齿所形成的密闭体积是逐渐变小的,从而形成压油区P。这样,在内齿轮旋转过程中,不断地把液压油从吸油区吸入并带到压油区压出,d实现吸、排油。

　　由活齿传动理论可知,活齿泵的动力可以从中心轮、活齿轮或内齿轮中的任何一个构件输入。考虑到配流的便利,决定采用内齿轮主动的传动方式。

　　(1)驱动轴　驱动轴采用阶梯轴结构,平键与动力输入轴联结,并通过螺栓与内齿轮固结在一起。驱动轴分别由一个球轴承和一个圆锥磙子轴承支撑。

　　(2)中心轮　中心轮为一偏心圆结构,本设计中,中心轮固定,其一端支撑在驱动轴中,另一端支撑在端盖上。

　　(3)活齿轮　由活齿传动理论知,摆动活齿传动中,活齿轮的基本结构为活齿架上均匀分布有若干柱销,每个柱销上安装一个套筒。由文献[2]的分析知,可以将摆动活齿泵的活齿架设计成具有凹圆弧齿形的外齿圈,这样可以使摆动活齿和活齿架形成凸凹齿形啮合,并可取消活齿内的柱销。

　　(4)配流　采用盘式配流结构,分别实现泵的吸、排液,配流结构和工作原理可参阅参考文献[4]。综合以上考虑,设计并制作了样机。

　　2　试验研究

　　(1)试验系统　摆动活齿泵试验所用装置是非功率回收的单向开式测试系统,采用节流加载方式进行加载,其液压系统原理图如图2a所示。

　　(2)试验结果　试验压力分别选定为3 MPa和5 MPa,3 MPa时摆动活齿泵的压力脉动曲线如图2b所示(5 MPa时的压力脉动曲线略)。经过与市场上流通的同规格的齿轮泵相比较,活齿泵的压力脉动小,脉动频率高,噪声低。由于压力脉动主要是因流量脉动所引起,所以可用其表征流量脉动,说明摆动活齿泵的流量均匀性较好,这同理论分析[2]的结果相一致经过同5 MPa时的压力脉动曲线对比可知,压力升高时,压力脉动减小。

　　3　结论

　　试验表明,摆动活齿泵具有排量大、压力脉动小(且随着压力升高而降低),脉动频率高,流量均匀性好、运行平稳、噪声低等优点。可用在对流量品质要求高的场合,有良好的工业应用前景。