２０１０年１１月第３８卷第２２期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＵＣＳ
Ｎｏｖ．２０１０Ｖ０１．３８Ｎｏ．２２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１０．２２．０２４
阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
杨国来，朱佳斌，陈亮，宋寿鹏，马宏远（兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要：研究阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的作用及对其结构进行优化设计。分析内啮合齿轮泵困油产生的原因及困油发生的位置。将耳形槽出油孔设为阻尼孔，通过对浮动侧板背压腔中进油孔和出油孔圆心位置的分析以及不同阻尼孔直径时耳形槽内压强的仿真，优化侧板的结构，不但使侧板工作的稳定性增强，而且降低齿轮啮合的困油和空穴程度，提高了内啮合齿轮泵的性能。
关键词：内啮合齿轮泵；浮动侧板；困油；阻尼孔中图分类号：ＴＨｌ３７．５１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—３８８１（２０１０）２２—０６８—３
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｙ
ｏｎ
ｔｈｅＤａｍｐｉｎｇＨｏｌｅｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｌＧｅａｒＰｕｍｐ’ＳＦｌｏａｔｉｎｇＢｏａｒｄ
ＹＡＮＧＧｕｏｌａｉ，ＺＨＵＪｉａｂｉｎ，ＣＨＥＮＬｉａｎｇ，ＳＯＮＧＳｈｏｕｐｅｎｇ，ＭＡＨｏｎｇｙｕａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００５０．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅ
ｂｏａｒｄｓｔｒａｅｔｍ＇ｅ
ｗｅｒｅ
ｏｎ
ｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ
ｒｅａｓｏｎｓ
ａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｃｋｅｔｅｄｏｉｌｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｏｕｔｌｅｔｈｏｌｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｆｔｈｅｅａｒ－ｓｈａｐｅｄｓｌｏｔｗ∞ｄｅｓｉｇｎｅｄ鹳ａｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅａｎｄｔｈｅｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｗ鹊ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ
ｃｅｎｔｅｒ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｏｆｂｏｔｈｉｎｌｅｔａｎｄｏｕｔｌｅｔｏｉｌ
ｈｏｌｅｉｎｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｃａｖｉｔｙａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｅａｒ—ｓｈａｐｅｄｓｌｏｔｂｙｄｉｆ－
ｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｏｕｔｌｅｔｈｏｌｅ．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇａｉｒ－ｃａｖｉｔｙｉｎ
ｂｏａｒｄ
ｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ．ｂｕｔａｌｓｏｅｆｆｅｃｔｓｆｒｏｍ
ｂｏｔｈｐｏｃｋｅｔｅｄ
ｏｉｌａｎｄｔｈｅ
ｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒ
ａｒｅ
ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐ；Ｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄ；Ｐｏｃｋｅｔｅｄｏｉｌ；Ｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅ
在液压系统中，泵作为动力元件，是系统的关键元件之一。而内啮合齿轮泵以其结构简单、体积小、质量轻、使用可靠等突出优点，在现代液压系统中有着广泛应用。内啮合齿轮泵中的浮动式侧板，在维持泵的高压高效工作中起到了重要的作用。浮动侧板可以通过向背面引入高压油来自动补偿轴向间隙，这使泵的工作压力进一步提高成为可能。浮动侧板上的阻尼孔，既可以保持浮动侧板的稳定工作，又能够减轻齿轮啮合时产生的困油。
１
芒＝＝二二卫卫
面口
◇⑩
面ｂ
图１不二越公司内啮合齿轮泵浮动侧板结构
作者有理由相信，这种特殊的结构对于维持泵的高压工作起到了十分重要的作用。因此，作者通过理论分析与软件仿真来探讨这种结构的工作原理。
２２．１
齿轮泵浮动侧板上的阻尼孔
在以往齿轮泵的浮动侧板上，接通高压腔和侧
板耳形槽的孔只有一个，并且为了油流顺畅，直径均等于或大于５ｍｍ，不能起到阻尼孔的作用。而在对某型内啮合齿轮泵产品的观察中发现，这种泵的浮动侧板有两个均与耳形槽相通的孔，如图１是其结构图，其中面ａ朝向齿轮，面ｂ背向齿轮。这两个孔一大一小，大孔直径在５ｍｍ左右，小孔在
１
阻尼孔在浮动侧板中的工作原理及应用困油问题
相对于外啮合齿轮泵来说，内啮合齿轮泵由于结
构上的优势可以大幅度减轻困油。如图２所示，内啮合齿轮泵在内齿轮的齿根中部开有排油孔，高压油经过这些孔排人系统管道。这种结构很好地处理困油，但这种处理并没有从根本上解决困油问题。
ｍｍ左右ｏ
牧稿日期：２００９—０９—２８
作者简介：杨国来，教授，多年从事科研与教育工作。电话：１３６１９３３９１７９，Ｅ—ｍａｉｌ，．ｚｊｂｗｏｗ＠ｓｏｈｔｒ
ｃｏｒｎ。
万方数据
第２２期杨国来等：阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
・６９・
齿圈上的
图２内啮合齿轮泵内齿圈结构图
从齿宽方向上来说，排油孔圆心在齿宽的中央，这就意味着靠近端面、离排油孔最远的地方仍旧会产生压缩形式的困油，这部分困油如果没有得到有效的导流就会对齿轮和浮动侧板产生周期性的冲击，从而使浮动侧板工作不稳定，影响泵的容积效率。另一方面，当齿轮开始啮出时就会与排油腔隔断以保证油液不会从高压腔倒吸入齿间，而此时被隔绝的齿间体积仍旧在不断增大，因此会产生非常严重的低压，进而产生空蚀。
综合以上两种困油的产生原因和困油发生的位置，可以在与压缩困油相对应位置的浮动侧板上钻耳形槽的进油孔，以使压缩时多余的油液可以进入耳形槽；与真空困油相对应位置的浮动侧板上钻耳形槽的出油孔，以使耳形槽中的油液可以及时补充到真空困油的位置。由于与进油孔相通的是高压区，与出油孑Ｌ相通的是产生空穴的低压区，因此这种结构会造成油液在耳形槽内的流动。
２．２耳形槽进油孔和出油孔在浮动侧板上的位置
由困油现象的产生原理可以知道，进油孔的位置应该设在从两齿刚刚啮入到啮合点与节点重合的区间，而出油孔的位置应该设置在从节点到两齿将要分开的临界点。
对于渐开线标准直齿圆柱齿轮，由齿轮传动的几何性质可知，进油孔覆盖的范围应为啮合线上从
亿（ｔａｎａ７一ｔａｎ口正）到节点之间的区间，其中，ｒ垃为
内齿环基圆半径，ａ’为啮合角，ｎ正为内齿环齿顶圆的压力角。
同理，出油孔的覆盖范围应该为啮合线上从ｒｂＪ（ｔａｎｏｔ．１一ｔ舡ｑｏｔ’）到节点之间的区间，其中，ｒｂｌ为小齿轮基圆半径，ｏｔ’为啮合角，ｏｔ．。为小齿轮齿顶圆的压力角。
２．３耳形槽进油孔和出油孔的直径大小
但是，仅仅是两个大直径的进油孔和出油孔会使耳形槽的压力有大的波动从而使侧板工作不稳定。并且高压油会经过耳形槽的进油孔从出油孔窜入低压腔，严重影响泵的容积效率。
仍旧以上面提到的某型内啮合齿轮泵为研究对
万方数据
象，其中，泵的工作压力取２０ＭＰａ，转速取１
５００
ｒ／ｒａｉｎ，油液的绝热弹性模量取１．３×１０３ＭＰａ，其他几何参数取产品的参数。通过齿轮的几何理论计算可以得到因空穴而产生的耳形槽出口压强的变化规律，把它近似为：ｐ出口压力＝一８．０２Ｘ
１０７—４．２１６×
１０。×ｓｉｎ（２０４２．０４ב），单位为Ｐａ。
如图３和４所示为用Ｆｌｕｅｎｔ对耳形槽出口直径为
３
ｍｉｌｌ时模型的仿真结果。图３为耳形槽内压强值的
分布图，图４为模型中４个代表点的压强变化图，具体位置如图３所示。
图３阻尼孔直径为３ｍｍ时耳形槽压强分布图
言ｐ
ｏ＿×
≤骤出
Ｏｌ２３４５６
时间／（ｘ
１０。ｓｌ
图４直径３ｍｒｎ时各点压强变化图
当出油孔直径为３ｉｎｌｎ时，由于直径过大，使得耳形槽内压强不稳定。因为压力波传播时间远小于压力变化周期，所以其压力变化频率与出油孔的压力变化频率相同。４个点的压强全为负数，２、３和４号点的压强分别为１号出口压强的５７．１７％、４６．７７％和
５４．３９％。
由仿真结果可以看到，过大的出油孔会增大耳形槽的压力波动，进而会增加浮动侧板工作的不稳定性。
因此要在两孔之间设置阻尼孔，以达到既保压又使油液发生必要流动来消除困油的目的。然而，如果把耳形槽进油孔设成阻尼孔会使经过压缩的高压油难以进入耳形槽，从而难以使浮动侧板两侧压力平衡使其稳定工作。所以，可以把出油孔设为阻尼孔，这样既可以保证耳形槽中的压力，又能够向真空困油区提
供液压油。
・７０・
机床与液压
第３８卷
对于出油孔为Ｉｍｍ的图５和６来说，２、３和４号点的压力变化在频率上与ｌ号点仍旧相同，数值上后３点压强为正数且幅值上分别是Ｉ号点的Ｉ．６０％、１．２３％和１．６１％。与图３相比，耳形槽中压力波动得到了明显的改善。
１唧开始幅值变化速度明显加快，而到３．５
化速度又开始变慢趋于稳定。
ｍｍ后变
由于泵工作时本身也存在脉动，即耳形槽的进油孔也有脉动，因此，在耳形槽内追求过于小的脉动没有实际意义。本着既要加工方便又要符合工作需要的目的，对于上面产品而言，其尺寸在Ｉｍｍ左右是可以接受的。
由于出油阻尼孔直径小导致真空困油区在增大时不能够时刻与阻尼孔相通，这种情况下仍旧会产生空蚀。这时可以在浮动侧板面向齿轮的面上（图１中的面口）加工一个与阻尼孔相通的沉槽，使这个沉槽覆盖真空困油区，这就相当于出油阻尼孔时刻与有真空困油的区域相通了。３结论
综上所述，浮动侧板上耳形槽的进油孔要设计得
图５阻尼孔直径１ｍｒｆｌ时耳形槽压强图
尽量大，这样可以覆盖高压区并且及时把变化的高压油压力传递到耳形槽，同时可以消除端面困油，使浮动侧板不受困油高压的冲击，更稳定地工作。
耳形槽要设计出油孔并且这个出油孔要有阻尼。设计出油孔是为了给啮开的齿轮齿提供油液避免齿间产生空穴；但是把出油孔设计成阻尼孔的目的是避免齿间啮开的压力变化影响到背压腔的压力，干扰浮动侧板的稳定工作。
言鼻２
邑蟊
ｂ鲁
０Ｉ２３４
１０４ｓ’
５６
而阻尼孔与沉槽相连的设计就是最大程度地为啮开的齿轮齿提供充足的油液，而大沉槽边上的沉割槽设计是为了消除运动齿轮齿壁上空穴的产生。参考文献：
【１】叶清．内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究［Ｄ］．
兰州：兰州理工大学，２０ｆｆ７．
时间／（ｘ
图６直径１
咖时各点压强变化图
Ｏ●０９Ｏ３Ｏ７０６Ｏ５０４０３００２１０００ｌ
０
ｌ
２
３
４
５
图７中横坐标为耳形槽出油阻尼孔的直径，变化范围为
１—５
ｍｍ；纵坐标为
【２】林建亚，何存兴．液压元件［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
１９８２．
２、３、４号点振幅与１号点振幅的比值，其中关系线是由折线连接各仿真点所构成的。可以看出，在０—１
ｎｌｌｎ
【３】韩占忠，王敬，兰小平．ＦＬＵＥＮＴ一流体工程仿真计算实
例与应用［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００４．
阻尼孔直径，ｍｍ
图７阻尼孔直径与各点压强振幅和出口压强振幅比之间的关系
【４】王瑞金，张凯，王刚．Ｆｌｕｅｎｔ技术基础与应用实例［Ｍ］．
北京：清华大学出版社，２００７．【５】江帆，黄鹏．Ｆｌｕｅｎｔ高级应用与实例分析［Ｍ］．北京：清
华大学出版社，２００８．
内各点的压力振幅没有大幅度增大，而从
专利信息
专利名称：平面磨床双立柱申请日：２００９．０７．０２
专利申请号：ＣＮ２００９１０１１２１１４．４公开日：２００９．１２．１６
公开号：ＣＮｌ０１６０２１７８申请人：郑金凤
平面磨床双立柱，涉及一种平面磨床，尤其是涉及一种平面磨床双立柱。提供一种运动平稳性好、磨削精度高的平面磨床的双立柱结构。设有２根立柱、２组导轨和加强筋，２根立柱结构相同且平行，２组导轨分别设于２根立柱的正面和背面，２组导轨相互平行并与２根立柱中心线平行，加强筋设于２根立柱之间。由于整体为框式结构，２组导轨又前后设置，因此承载能力强，受力状态非常均衡，不影响刚性，可保证磨头工作时运动平稳，从而使磨削精度明显提高。
（王元荪供稿）
万方数据
阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
杨国来， 朱佳斌， 陈亮， 宋寿鹏， 马宏远， YANG Guolai， ZHU Jiabin， CHEN Liang， SONG Shoupeng， MA Hongyuan
兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州,730050机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS2010,38(22)
参考文献(5条)
1. 叶清 内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究 20072. 林建亚. 何存兴 液压元件 1982
3. 韩占忠. 王敬. 兰小平 FLUENT-流体工程仿真计算实例与应用 20044. 王瑞金. 张凯. 王刚 Fluent技术基础与应用实例 20075. 江帆. 黄鹏 Fluent高级应用与实例分析 2008
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jcyyy201022024.aspx
２０１０年１１月第３８卷第２２期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＵＣＳ
Ｎｏｖ．２０１０Ｖ０１．３８Ｎｏ．２２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２０１０．２２．０２４
阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
杨国来，朱佳斌，陈亮，宋寿鹏，马宏远（兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要：研究阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的作用及对其结构进行优化设计。分析内啮合齿轮泵困油产生的原因及困油发生的位置。将耳形槽出油孔设为阻尼孔，通过对浮动侧板背压腔中进油孔和出油孔圆心位置的分析以及不同阻尼孔直径时耳形槽内压强的仿真，优化侧板的结构，不但使侧板工作的稳定性增强，而且降低齿轮啮合的困油和空穴程度，提高了内啮合齿轮泵的性能。
关键词：内啮合齿轮泵；浮动侧板；困油；阻尼孔中图分类号：ＴＨｌ３７．５１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—３８８１（２０１０）２２—０６８—３
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｙ
ｏｎ
ｔｈｅＤａｍｐｉｎｇＨｏｌｅｉｎｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｌＧｅａｒＰｕｍｐ’ＳＦｌｏａｔｉｎｇＢｏａｒｄ
ＹＡＮＧＧｕｏｌａｉ，ＺＨＵＪｉａｂｉｎ，ＣＨＥＮＬｉａｎｇ，ＳＯＮＧＳｈｏｕｐｅｎｇ，ＭＡＨｏｎｇｙｕａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ７３００５０．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅ
ｂｏａｒｄｓｔｒａｅｔｍ＇ｅ
ｗｅｒｅ
ｏｎ
ｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ
ｒｅａｓｏｎｓ
ａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｃｋｅｔｅｄｏｉｌｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｏｕｔｌｅｔｈｏｌｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｆｔｈｅｅａｒ－ｓｈａｐｅｄｓｌｏｔｗ∞ｄｅｓｉｇｎｅｄ鹳ａｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅａｎｄｔｈｅｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｗ鹊ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅ
ｃｅｎｔｅｒ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｏｆｂｏｔｈｉｎｌｅｔａｎｄｏｕｔｌｅｔｏｉｌ
ｈｏｌｅｉｎｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｃａｖｉｔｙａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｅａｒ—ｓｈａｐｅｄｓｌｏｔｂｙｄｉｆ－
ｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｏｕｔｌｅｔｈｏｌｅ．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇａｉｒ－ｃａｖｉｔｙｉｎ
ｂｏａｒｄ
ｉｓｍｏｒｅｓｔａｂｌｅ．ｂｕｔａｌｓｏｅｆｆｅｃｔｓｆｒｏｍ
ｂｏｔｈｐｏｃｋｅｔｅｄ
ｏｉｌａｎｄｔｈｅ
ｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒ
ａｒｅ
ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎａｌｇｅａｒｐｕｍｐ；Ｆｌｏａｔｉｎｇｂｏａｒｄ；Ｐｏｃｋｅｔｅｄｏｉｌ；Ｄａｍｐｉｎｇｈｏｌｅ
在液压系统中，泵作为动力元件，是系统的关键元件之一。而内啮合齿轮泵以其结构简单、体积小、质量轻、使用可靠等突出优点，在现代液压系统中有着广泛应用。内啮合齿轮泵中的浮动式侧板，在维持泵的高压高效工作中起到了重要的作用。浮动侧板可以通过向背面引入高压油来自动补偿轴向间隙，这使泵的工作压力进一步提高成为可能。浮动侧板上的阻尼孔，既可以保持浮动侧板的稳定工作，又能够减轻齿轮啮合时产生的困油。
１
芒＝＝二二卫卫
面口
◇⑩
面ｂ
图１不二越公司内啮合齿轮泵浮动侧板结构
作者有理由相信，这种特殊的结构对于维持泵的高压工作起到了十分重要的作用。因此，作者通过理论分析与软件仿真来探讨这种结构的工作原理。
２２．１
齿轮泵浮动侧板上的阻尼孔
在以往齿轮泵的浮动侧板上，接通高压腔和侧
板耳形槽的孔只有一个，并且为了油流顺畅，直径均等于或大于５ｍｍ，不能起到阻尼孔的作用。而在对某型内啮合齿轮泵产品的观察中发现，这种泵的浮动侧板有两个均与耳形槽相通的孔，如图１是其结构图，其中面ａ朝向齿轮，面ｂ背向齿轮。这两个孔一大一小，大孔直径在５ｍｍ左右，小孔在
１
阻尼孔在浮动侧板中的工作原理及应用困油问题
相对于外啮合齿轮泵来说，内啮合齿轮泵由于结
构上的优势可以大幅度减轻困油。如图２所示，内啮合齿轮泵在内齿轮的齿根中部开有排油孔，高压油经过这些孔排人系统管道。这种结构很好地处理困油，但这种处理并没有从根本上解决困油问题。
ｍｍ左右ｏ
牧稿日期：２００９—０９—２８
作者简介：杨国来，教授，多年从事科研与教育工作。电话：１３６１９３３９１７９，Ｅ—ｍａｉｌ，．ｚｊｂｗｏｗ＠ｓｏｈｔｒ
ｃｏｒｎ。
万方数据
第２２期杨国来等：阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
・６９・
齿圈上的
图２内啮合齿轮泵内齿圈结构图
从齿宽方向上来说，排油孔圆心在齿宽的中央，这就意味着靠近端面、离排油孔最远的地方仍旧会产生压缩形式的困油，这部分困油如果没有得到有效的导流就会对齿轮和浮动侧板产生周期性的冲击，从而使浮动侧板工作不稳定，影响泵的容积效率。另一方面，当齿轮开始啮出时就会与排油腔隔断以保证油液不会从高压腔倒吸入齿间，而此时被隔绝的齿间体积仍旧在不断增大，因此会产生非常严重的低压，进而产生空蚀。
综合以上两种困油的产生原因和困油发生的位置，可以在与压缩困油相对应位置的浮动侧板上钻耳形槽的进油孔，以使压缩时多余的油液可以进入耳形槽；与真空困油相对应位置的浮动侧板上钻耳形槽的出油孔，以使耳形槽中的油液可以及时补充到真空困油的位置。由于与进油孔相通的是高压区，与出油孑Ｌ相通的是产生空穴的低压区，因此这种结构会造成油液在耳形槽内的流动。
２．２耳形槽进油孔和出油孔在浮动侧板上的位置
由困油现象的产生原理可以知道，进油孔的位置应该设在从两齿刚刚啮入到啮合点与节点重合的区间，而出油孔的位置应该设置在从节点到两齿将要分开的临界点。
对于渐开线标准直齿圆柱齿轮，由齿轮传动的几何性质可知，进油孔覆盖的范围应为啮合线上从
亿（ｔａｎａ７一ｔａｎ口正）到节点之间的区间，其中，ｒ垃为
内齿环基圆半径，ａ’为啮合角，ｎ正为内齿环齿顶圆的压力角。
同理，出油孔的覆盖范围应该为啮合线上从ｒｂＪ（ｔａｎｏｔ．１一ｔ舡ｑｏｔ’）到节点之间的区间，其中，ｒｂｌ为小齿轮基圆半径，ｏｔ’为啮合角，ｏｔ．。为小齿轮齿顶圆的压力角。
２．３耳形槽进油孔和出油孔的直径大小
但是，仅仅是两个大直径的进油孔和出油孔会使耳形槽的压力有大的波动从而使侧板工作不稳定。并且高压油会经过耳形槽的进油孔从出油孔窜入低压腔，严重影响泵的容积效率。
仍旧以上面提到的某型内啮合齿轮泵为研究对
万方数据
象，其中，泵的工作压力取２０ＭＰａ，转速取１
５００
ｒ／ｒａｉｎ，油液的绝热弹性模量取１．３×１０３ＭＰａ，其他几何参数取产品的参数。通过齿轮的几何理论计算可以得到因空穴而产生的耳形槽出口压强的变化规律，把它近似为：ｐ出口压力＝一８．０２Ｘ
１０７—４．２１６×
１０。×ｓｉｎ（２０４２．０４ב），单位为Ｐａ。
如图３和４所示为用Ｆｌｕｅｎｔ对耳形槽出口直径为
３
ｍｉｌｌ时模型的仿真结果。图３为耳形槽内压强值的
分布图，图４为模型中４个代表点的压强变化图，具体位置如图３所示。
图３阻尼孔直径为３ｍｍ时耳形槽压强分布图
言ｐ
ｏ＿×
≤骤出
Ｏｌ２３４５６
时间／（ｘ
１０。ｓｌ
图４直径３ｍｒｎ时各点压强变化图
当出油孔直径为３ｉｎｌｎ时，由于直径过大，使得耳形槽内压强不稳定。因为压力波传播时间远小于压力变化周期，所以其压力变化频率与出油孔的压力变化频率相同。４个点的压强全为负数，２、３和４号点的压强分别为１号出口压强的５７．１７％、４６．７７％和
５４．３９％。
由仿真结果可以看到，过大的出油孔会增大耳形槽的压力波动，进而会增加浮动侧板工作的不稳定性。
因此要在两孔之间设置阻尼孔，以达到既保压又使油液发生必要流动来消除困油的目的。然而，如果把耳形槽进油孔设成阻尼孔会使经过压缩的高压油难以进入耳形槽，从而难以使浮动侧板两侧压力平衡使其稳定工作。所以，可以把出油孔设为阻尼孔，这样既可以保证耳形槽中的压力，又能够向真空困油区提
供液压油。
・７０・
机床与液压
第３８卷
对于出油孔为Ｉｍｍ的图５和６来说，２、３和４号点的压力变化在频率上与ｌ号点仍旧相同，数值上后３点压强为正数且幅值上分别是Ｉ号点的Ｉ．６０％、１．２３％和１．６１％。与图３相比，耳形槽中压力波动得到了明显的改善。
１唧开始幅值变化速度明显加快，而到３．５
化速度又开始变慢趋于稳定。
ｍｍ后变
由于泵工作时本身也存在脉动，即耳形槽的进油孔也有脉动，因此，在耳形槽内追求过于小的脉动没有实际意义。本着既要加工方便又要符合工作需要的目的，对于上面产品而言，其尺寸在Ｉｍｍ左右是可以接受的。
由于出油阻尼孔直径小导致真空困油区在增大时不能够时刻与阻尼孔相通，这种情况下仍旧会产生空蚀。这时可以在浮动侧板面向齿轮的面上（图１中的面口）加工一个与阻尼孔相通的沉槽，使这个沉槽覆盖真空困油区，这就相当于出油阻尼孔时刻与有真空困油的区域相通了。３结论
综上所述，浮动侧板上耳形槽的进油孔要设计得
图５阻尼孔直径１ｍｒｆｌ时耳形槽压强图
尽量大，这样可以覆盖高压区并且及时把变化的高压油压力传递到耳形槽，同时可以消除端面困油，使浮动侧板不受困油高压的冲击，更稳定地工作。
耳形槽要设计出油孔并且这个出油孔要有阻尼。设计出油孔是为了给啮开的齿轮齿提供油液避免齿间产生空穴；但是把出油孔设计成阻尼孔的目的是避免齿间啮开的压力变化影响到背压腔的压力，干扰浮动侧板的稳定工作。
言鼻２
邑蟊
ｂ鲁
０Ｉ２３４
１０４ｓ’
５６
而阻尼孔与沉槽相连的设计就是最大程度地为啮开的齿轮齿提供充足的油液，而大沉槽边上的沉割槽设计是为了消除运动齿轮齿壁上空穴的产生。参考文献：
【１】叶清．内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究［Ｄ］．
兰州：兰州理工大学，２０ｆｆ７．
时间／（ｘ
图６直径１
咖时各点压强变化图
Ｏ●０９Ｏ３Ｏ７０６Ｏ５０４０３００２１０００ｌ
０
ｌ
２
３
４
５
图７中横坐标为耳形槽出油阻尼孔的直径，变化范围为
１—５
ｍｍ；纵坐标为
【２】林建亚，何存兴．液压元件［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
１９８２．
２、３、４号点振幅与１号点振幅的比值，其中关系线是由折线连接各仿真点所构成的。可以看出，在０—１
ｎｌｌｎ
【３】韩占忠，王敬，兰小平．ＦＬＵＥＮＴ一流体工程仿真计算实
例与应用［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００４．
阻尼孔直径，ｍｍ
图７阻尼孔直径与各点压强振幅和出口压强振幅比之间的关系
【４】王瑞金，张凯，王刚．Ｆｌｕｅｎｔ技术基础与应用实例［Ｍ］．
北京：清华大学出版社，２００７．【５】江帆，黄鹏．Ｆｌｕｅｎｔ高级应用与实例分析［Ｍ］．北京：清
华大学出版社，２００８．
内各点的压力振幅没有大幅度增大，而从
专利信息
专利名称：平面磨床双立柱申请日：２００９．０７．０２
专利申请号：ＣＮ２００９１０１１２１１４．４公开日：２００９．１２．１６
公开号：ＣＮｌ０１６０２１７８申请人：郑金凤
平面磨床双立柱，涉及一种平面磨床，尤其是涉及一种平面磨床双立柱。提供一种运动平稳性好、磨削精度高的平面磨床的双立柱结构。设有２根立柱、２组导轨和加强筋，２根立柱结构相同且平行，２组导轨分别设于２根立柱的正面和背面，２组导轨相互平行并与２根立柱中心线平行，加强筋设于２根立柱之间。由于整体为框式结构，２组导轨又前后设置，因此承载能力强，受力状态非常均衡，不影响刚性，可保证磨头工作时运动平稳，从而使磨削精度明显提高。
（王元荪供稿）
万方数据
阻尼孔在内啮合齿轮泵浮动侧板中的应用研究
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
杨国来， 朱佳斌， 陈亮， 宋寿鹏， 马宏远， YANG Guolai， ZHU Jiabin， CHEN Liang， SONG Shoupeng， MA Hongyuan
兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州,730050机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS2010,38(22)
参考文献(5条)
1. 叶清 内啮合齿轮泵几何参数及流量脉动的研究 20072. 林建亚. 何存兴 液压元件 1982
3. 韩占忠. 王敬. 兰小平 FLUENT-流体工程仿真计算实例与应用 20044. 王瑞金. 张凯. 王刚 Fluent技术基础与应用实例 20075. 江帆. 黄鹏 Fluent高级应用与实例分析 2008
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_jcyyy201022024.aspx