齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵，它一般做成定量泵，按結構不同，齒輪泵分為外齧合齒輪泵和內齧合齒輪泵，而以外齧合齒輪泵應用最廣。下面以外齧合齒輪泵為例來剖析齒輪泵。

液壓齒輪泵主要包括：高壓定量齒輪泵，高壓雙聯齒輪泵，潤滑泵，化工泵，雙向齒輪馬達，齒輪泵附調壓閥，齒輪泵附升降閥。

齒輪泵的工作原理和結構

齒輪泵的工作原理如圖所示，它是分離三片式結構，三片是指泵蓋4，8和泵體7，泵體7內裝有一對齒數相同、寬度和泵體接近而又互相齧合的齒輪6，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，並由齒輪的齒頂和齧合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。兩齒輪分別用鍵固定在由滾針軸承支承的主動軸12和從動軸15上，主動軸由電動機帶動旋轉。

泵工作原理

齒輪泵的結構如圖所示，當泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉時，齒輪泵右側（吸油腔）齒輪脫開齧合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經吸油管路、吸油腔進入齒間。隨著齒輪的旋轉，吸入齒間的油液被帶到另一側，進入壓油腔。這時輪齒進入齧合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪齧合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉時，輪齒脫開齧合的一側，由於密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進入齧合的一側，由於密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。泵的前後蓋和泵體由兩個定位銷17定位，用6隻螺釘固緊如圖3-3。為了保證齒輪能靈活地轉動，同時又要保證泄露最小，在齒輪端面和泵蓋之間應有適當間隙（軸向間隙），對小流量泵軸向間隙為0.025~0.04mm，大流量泵為0.04~0.06mm。齒頂和泵體內表面間的間隙（徑向間隙），由於密封帶長，同時齒頂線速度形成的剪切流動又和油液泄露方向相反，故對泄露的影響較小，這裏要考慮的問題是：當齒輪受到不平衡的徑向力後，應避免齒頂和泵體內壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.13~0.16mm。

為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄露到泵外，並減小壓緊螺釘的拉力，在泵體兩側的端面上開有油封卸荷槽16，使滲入泵體和泵蓋間的壓力油引入吸油腔。在泵蓋和從動軸上的小孔，其作用將泄露到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同時也潤滑了滾針軸承。

1-軸承外環 2-堵頭 3-滾子 4-後泵蓋 5-鍵 6-齒輪 7-泵體8-前泵蓋 9-螺釘 10-壓環

11-密封環 12-主動軸 13-鍵 14-瀉油孔15-從動軸 16-瀉油槽 17-定位銷

齒輪泵存在的問題

1、齒輪泵的困油問題

齒輪泵要能連續地供油，就要求齒輪齧合的重疊系數ε大於1，也就是當一對齒輪尚未脫開齧合時，另一對齒輪已進入齧合，這樣，就出現同時有兩對齒輪齧合的瞬間，在兩對齒輪的齒向齧合線之間形成了一個封閉容積，一部分油液也就被困在這一封閉容積中〔見圖3-5(a)〕，齒輪連續旋轉時，這一封閉容積便逐漸減小，到兩齧合點處於節點兩側的對稱位置時〔見圖3-5(b)〕，封閉容積為最小，齒輪再繼續轉動時，封閉容積又逐漸增大，直到圖3-5(c)所示位置時，容積又變為***。在封閉容積減小時，被困油液受到擠壓，壓力急劇上升，使軸承上突然受到很大的衝擊載荷，使泵劇烈振動，這時高壓油從一切可能泄漏的縫隙中擠出，造成功率損失，使油液發熱等。當封閉容積增大時，由於沒有油液補充，因此形成局部真空，使原來溶解於油液中的空氣分離出來，形成了氣泡，油液中產生氣泡後，會引起噪聲、氣蝕等一系列惡果。以上情況就是齒輪泵的困油現象。這種困油現象極為嚴重地影響著泵的工作平穩性和使用壽命。

圖為齒輪泵的困油現象

為了消除困油現象，在齒輪泵的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽，其幾何關系如圖3-6所示。卸荷槽的位置應該使困油腔由大變小時，能通過卸荷槽與壓油腔相通，而當困油腔由小變大時，能通過另一卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離為a，必須保證在任何時候都不能使壓油腔和吸油腔互通。 

按上述對稱開的卸荷槽，當困油封閉腔由大變至最小時(圖)，由於油液不易從即將關閉的縫隙中擠出，故封閉油壓仍將高於壓油腔壓力；齒輪繼續轉動，當封閉腔和吸油腔相通的瞬間，高壓油又突然和吸油腔的低壓油相接觸，會引起衝擊和噪聲。於是CB—B型齒輪泵將卸荷槽的位置整個向吸油腔側平移了一個距離。這時封閉腔隻有在由小變至***時才和壓油腔斷開，油壓沒有突變，封閉腔和吸油腔接通時，封閉腔不會出現真空也沒有壓力衝擊，這樣改進後，使齒輪泵的振動和噪聲得到了進一步改善。

圖為齒輪泵的困油卸荷槽圖     圖為齒輪泵的徑向不平衡力

2、徑向不平衡力

齒輪泵工作時，在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖所示，泵的右側為吸油腔，左側為壓油腔。在壓油腔內有液壓力作用於齒輪上，沿著齒頂的泄漏油，具有大小不等的壓力，就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高，這個不平衡力就越大，其結果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂和泵體內壁的摩擦等。為了解決徑向力不平衡問題，在有些齒輪泵上，采用開壓力平衡槽的辦法來消除徑向不平衡力，但這將使泄漏增大，容積效率降低等。CB—B型齒輪泵則采用縮小壓油腔，以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力，所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。

齒輪泵的流量計算

齒輪泵的排量V相當於一對齒輪所有齒穀容積之和，假如齒穀容積大緻等於輪齒的體積，那麼齒輪泵的排量等於一個齒輪的齒穀容積和輪齒容積體積的總和，即相當於以有效齒高(h=2m)和齒寬構成的平面所掃過的環形體積，即：

式中：D為齒輪分度圓直徑，D=mz(cm)；h為有效齒高，h=2m(cm)；B為齒輪寬(cm)；m為齒輪模數(cm)；z為齒數。

實際上齒穀的容積要比輪齒的體積稍大，故上式中的π常以3.33代替，則式(3-10)可寫成：

齒輪泵的流量q(1/min)為：

式中：n為齒輪泵轉速(rpm)；ηv為齒輪泵的容積效率。

實際上齒輪泵的輸油量是有脈動的，故式(3-12)所表示的是泵的平均輸油量。

從上面公式可以看出流量和幾個主要參數的關系為：

 (1)輸油量與齒輪模數m的平方成正比。

 (2)在泵的體積一定時，齒數少，模數就大，故輸油量增加，但流量脈動大；齒數增加時，模數就小，輸油量減少，流量脈動也小。用於機床上的低壓齒輪泵，取z=13～19，而中高壓齒輪泵，取z=6～14，齒數z＜14時，要進行修正。

 (3)輸油量和齒寬B、轉速n成正比。一般齒寬B=(6～10)m；轉速n為750r/min：1000 r/min、1500r/min，轉速過高，會造成吸油不足，轉速過低，泵也不能正常工作。一般齒輪的***圓周速度不應大於5～6m/s。

高壓齒輪泵的特點

上述齒輪泵由於泄漏大(主要是端面泄漏，約占總泄漏量的70%～80%)，且存在徑向不平衡力，故壓力不易提高。高壓齒輪泵主要是針對上述問題采取了一些措施，如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與軸承的剛度；對泄漏量***處的端面間隙，采用了自動補償裝置等。下面對端面間隙的補償裝置作簡單介紹。

1.浮動軸套式圖3-8(a)是浮動軸套式的間隙補償裝置。它利用泵的出口壓力油，引入齒輪軸上的浮動軸套1的外側A腔，在液體壓力作用下，使軸套緊貼齒輪3的側面，因而可以消除間隙並可補償齒輪側面和軸套間的磨損量。在泵起動時，靠彈簧4來產生預緊力，保證了軸向間隙的密封。

2.浮動側板式浮動側板式補償裝置的工作原理與浮動軸套式基本相似，它也是利用泵的出口壓力油引到浮動側板1的背面〔見圖3-8(b)〕，使之緊貼於齒輪2的端面來補償間隙。起動時，浮動側板靠密封圈來產生預緊力。

3.撓性側板式圖3-8(c)是撓性側板式間隙補償裝置，它是利用泵的出口壓力油引到側板的背面後，靠側板自身的變形來補償端面間隙的，側板的厚度較薄，內側面要耐磨(如燒結有0.5～0.7mm的磷青銅)，這種結構采取一定措施後，易使側板外側面的壓力分布大體上和齒輪側面的壓力分布相適應。