邓 陶1，曹 伟2
（1.四川信息职业技术学院 机电系，四川 广元 628000；2.四川长江液压件厂 设计部，四川 泸州 646000）
摘要：齿轮泵的工作噪声会对操作人员身心带来一定的影响。本文以CBY2型外啮合齿轮泵为例，分析产生噪声的原因，根据产生噪声的不同机理更改齿轮泵各零件结构，降低工作噪声，改善工作环境。
关键词：外啮合齿轮泵；噪声；气蚀；困油；CBY2
某公司的CBY2型齿轮泵为其拳头产品，近年因噪声等原因市场份额受到较大影响。引起齿轮泵噪声的原因很多，如流量和压力脉动性大导致噪声较大，此外困油、齿轮制造和安装误差等因素均可造成振动和噪声。
图1 齿轮泵工作原理示意图
齿轮泵工作原理如图1所示，主动齿轮按图示方向逆时针高速旋转，将右侧吸油腔的液压油沿齿轮的外缘带到左侧的高压油腔。在齿轮啮合区，随着齿轮的相互啮合，密闭空间减小，将齿间的液压油强行挤出，使压油腔油液压力升高，经出油口输出至液压系统。而右侧吸油腔，齿间油液挤出后形成局部真空，油箱的油液在大气压下经进油管道进入吸油腔，循环反复，不断地吸油压油，使齿轮泵不断提供高压油给液压系统。
（1）压力脉动和流量脉动产生噪声。液压泵的流量脉动是泵的固有特性。泵在工作时，不管是吸油腔还是压油腔的体积都会产生周期性的变化，泵的流量也将发生周期性变化，引起油液的压力脉动，从而产生液体的振动和噪声。
（2）气穴与气蚀产生的噪声。齿轮泵的自吸性能差，吸油腔补油不足或油液中混入空气，当油液的压力降低到某一定值时，混在油中的微小气体由于外压降低而体积膨胀，形成一定体积的气泡。如果空气进一步降到空气分离压以下时，溶解在油液里的空气就会分离出来，产生许多气泡。当气泡随油液流到压力较高的部分时，气泡被压缩而导致体积减小，此时，在气泡内积蓄了一定能量，当压力增高到某一个数值时，气泡被压破裂，产生局部高压冲击，其冲击力可以达到数百大气压，从而产生爆炸性的噪声，这就是所谓的气穴噪声。
（3）齿轮啮合冲击噪声。齿轮油泵的一对主动、从动齿轮在啮合过程中，由于轮齿受力后会产生一定的弹性变形，因此，每当一对轮齿啮合上时，原来啮合的轮齿的载荷就会相对减小，它们会立即向着载荷位置恢复变形，从而给齿轮体一个切向加速度，而原有啮合轮齿在受载下产生弯曲变形，使新啮合的轮齿不能按照设计齿廓平滑接触而发生碰撞，产生啮合冲击力，从而使齿轮产生振动发出噪声
（4）困油现象产生的噪声。为保证齿轮泵齿轮平稳地啮合运转，必须使齿轮的重叠系数略大于1，即在前一对齿轮尚未脱离啮合之前，后一对齿轮进入啮合。当两对齿轮同时啮合时，由于齿轮的端面间隙很小，因此这两对齿之间的油液与泵的吸、排油腔均不相通，从而形成一个封闭容积。齿轮转动时，此封闭容积会发生变化，使其中的液体受压缩或膨胀，造成封闭容积内液体的压力急剧变化，形成困油现象。由于液体的可压缩性很小，当闭死容积减小时，油液压力骤增。当闭死容积中的高压油通过各种缝隙泄漏，造成功率损失，并使油液发热，使机件受激振动，产生困油噪声。当闭死容积增加时，形成真空，使溶于液体中的气体析出，形成气泡，产生气蚀。这种周期性的冲击压力使泵的各零件受到很大的冲击载荷，引起振动和噪声。
（1）优化齿轮泵体结构，降低气穴与气蚀产生的噪声。齿轮泵的自吸性能差，容易产生气穴现象。因此，要求客户安装齿轮泵时，最好油箱的油面高于油泵的吸油口，吸油管通径足够大，尽量短，液压油的粘度不应过大等，尽量减小吸油时的压力损失。并更改齿轮泵体结构，将泵体进油口做成喇叭口（如图2泵体进油口），扩大吸油腔面积，增大齿轮与吸油腔的接触面积，便于齿轮吸油，避免吸油量不足而吸入空气，规避气穴现象，降低齿轮泵工作噪声。
（2）增加浮动侧边厚度，加深加宽卸荷槽，降低困油产生的噪声（图3）。通过对齿轮啮合状态模拟绘制，找到闭死容积的形状及特性，优化确定浮动侧板卸荷槽形状和尺寸，将以前的对称矩形卸荷槽更改为不对称矩形卸荷槽，增大卸荷槽尺寸；增加浮动侧板的厚度及卸荷槽的深度，使卸荷畅通，流速减小，减少对浮动侧板周期性冲击。
图2 泵体结构优化
图3浮动侧板
（3）采用正变位齿轮，提高齿轮精度，减少齿轮啮合时的机械噪声。①增大变位系数，提高齿轮啮合的重合度，降低噪声，将齿轮的的变位系数更改为0.5；②提高齿轮精度，控制齿轮齿形误差、节距误差，减少齿轮啮合的机械噪声。
由于齿轮油泵的齿轮制造误差如齿轮表面粗糙度差、齿形误差大、热处理变形等因素，都会造成齿轮啮合不均匀，加上负载不均匀，也会引起齿轮啮合产生振动噪声。提高齿轮的制造精度是降低齿轮泵噪声的一个重要措施。齿轮泵的噪声随齿轮精度的提高明显减小。实验表明，对同一种齿轮泵，齿轮精度提高一级，泵的噪声可下降4~5dB左右。
通过优化泵体与浮动侧板结构，提高齿轮精度，降低了齿轮泵的工作噪声，使齿轮泵的工作噪声由原来的95dB降低到了78dB以下，达到行业标准一等品要求。
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Noise reason analysis and de-noising method of CBY2 type external gear pump
DENG Tao1,CAO Wei2
（1.School of Mechanical and Electrical Engineering,Sichuan Information Occupation Technical College,Guangyuan 628000，Sichuan China; 2.Design Department，Sichuan Changjiang Hydraulic Parts Factory,Luzhou 646000,Sichuan China）
Abstract：Taking the CBY2 type external gear pump as an example in the text,the noise reason has been analyzed.The structure of each part in the gear pump has been changed as per the different mechanism of the noise.Thus in this way,the working noise has been reduced and the working environment has been improved.
Keywords：External gear pump;Noise;Cavitation;Trapped oil phenomenon
中图分类号：TH137.51
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