一款擺線齒輪液壓泵性能設計

2020-12-03 老趙說製造

擺線齒輪屬於內齒輪轉子,簡稱Gerotor, 其具有結構簡單,多用途,高性能,輸送的流體範圍廣,可以從空氣到熱熔膠,泵的兩側可以處於不同的壓力流。雖然擺線齒輪形狀構造、材料、尺寸的差異,但是所有的擺線都是通過共軛齒廓來對密閉液體擠壓工作的,依靠密閉的工作泵腔容積的變化,從而將馬達的機械能轉變成液體壓力能。擺線液壓泵的結構如下圖所示,其結構包括帶有電氣連接的連接器和輸油接頭的端蓋、一對內外擺線齒輪,具有永久磁鐵及碳刷和轉子的永磁電機五部分組成。

下圖為ELSD液壓馬達的性能設計參數,額定電壓、電流、溫度條件,馬達輸出的轉矩和轉速是衡量馬達的性能指標的重要參數,同時根據泵應用及安裝結構來設計相應的幾何尺寸。

有刷直流馬達在工作時,換向器與碳刷之間的接觸會產生電磁噪聲,波動較大的電磁力將會影響到油泵的輸出的不良反應。由於馬達產生的噪聲在頻率和幅度有很大的隨機性,一般在設計階段會考慮通過電氣設計參數來抑制或消除電磁兼容,採用濾波-平波電路圖來完成過流,過壓,LC濾波。

油泵功能組件—擺線轉子齒輪,液壓泵主要有內轉子和外轉子,泵體外殼三部分構成。油泵的設計一般考慮泵的結構,油槽,間隙,材料,密封,同時考慮控制的流體是液壓油的黏度。

流量脈動均勻性作為ELSD液壓泵的重要性能指標,過大的流量脈動直接影響到液壓系統的平穩性。在設計ELSD液壓泵時,一般從三個方面來減少ElSD液壓泵流量脈動的方法,首先通過Gerotor本身特徵流量脈動的原理和影響因素來減少齒輪齒頂和軸向間隙,其次對工作腔及相關的流道和流道入口進行降噪設計,最後,對馬達、軸承的傳動均勻性的變差乃至整個系統影響的流量脈動有關參數作為設計時考慮的依據。下圖為研究的ELSD液壓泵在不同壓力下流量脈動設計標準。

泵的其他性能:額定功率,容積功率,機械功率,氣穴,噪音。碳刷和油封會隨著馬達不停運轉 而發生磨損,在設計時要考慮動態油封的壽命和碳刷的磨損。動態油封一般在3-10psi,1K-5Krpm工作條件達到至少1800小時不洩露,碳刷在馬達正常的負載下,不能摩擦產生超過150℃高溫,工作壽命要達到2000小時。

擺線液壓泵一般採用較長的轉子和磁鐵的設計增加了泵的穩定泵,但對泵的製造和加工提出了較高的要求。在製造和組裝過程中,各種與軸關聯部件的組裝如換向器、軸承、油封,油封與泵體的安裝,需要保證軸的直線度、偏心量、遊隙不受影響,同時增加合適的潤滑油脂在油封和其配合的泵體內。同時增加馬達外殼的厚度,防止鐵損、磁損對馬達的性能的影響,增大碳刷的尺寸滿足減小電流密度的要求。

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