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力士乐(rexroth)新一代SILENCE PLUS齿轮泵


多年以来,力士乐外啮合齿轮泵一直是一种坚固型低成本的工作单元,其最独特之处是压力可达280bar,并且拥有极高的效率和极低的价格,但不尽人意的是工作噪音也相当大。随着较安静的低噪音泵的出现,衡量噪音的大小已经成为用户在购买时的一项重要技术指标。通过在噪音源上采取措

施,能使整个液压系统的噪音降低,早在1999年力士乐就已经研发出了SILENCE泵,基本达到了静音齿轮泵的要求。作为市场的领军企业,在此之后,我们一直都围绕着这个问题进行坚持不懈的努力探索,终于取得了可喜的研发成果,这就是能够满足下列要求的、最新一代的、革新化的静音型外啮合齿轮泵,其优点是:

·极大降低噪音和脉冲

·排油量从12到28cm3/转

·成本低

·拥有与着名的SILENCE泵相同的安装尺寸和几乎相同的技术特性齿轮泵最主要的不利因素是泵自身产生的噪音、压力脉冲以及频率 (“声音位置”),我们在泵的研发项目中针对克服这些因素制定了三个核心出发点:两齿侧接触、斜齿啮合、挤压油腔。

两齿侧接触

在常规的外啮合齿轮泵中,齿轮在工作时只是前齿侧密封接触。而在迄今为止的SILENCE泵中,由于齿轮轴间距和齿轮轮廓的误差都非常小的原因而设计成无间隙的两齿侧接触的结构,这样使得背齿侧也能够密封,从而提高了液压油的排量,不仅使排油更加连续,而且脉冲也减少了大约75%,因而有效地降低了整个液压设备的振动和噪音。

斜齿啮合

在我们的第一个出发点中,我们将两齿侧接触原理应用在减速器常用的斜齿啮合结构中,这种方式特别有效地降低了泵的噪音,因为通过斜齿啮合使齿对的啮合变换和由此而产生的传递力的波动不在整个齿轮的宽度上同时进行,因此,使整个过程在空间和时间上进行了分配,从而使啮合的齿轮对始终处在特别安静的运行状态。

使挤压油腔消失

为了达到制造出全新一代的静音型外啮合齿轮泵的目的,仅采用上述原理的组合还是远远不够的,使新泵的研发工作取得突破的是所采用的另一个原理。在采用常规齿啮合的外啮合齿轮泵中,始终存在着单啮合与双啮合的相互变换。为了能够实现一个均匀的运动,就要求在齿对进入啮合的开始阶段时,前一对齿仍要保持一段时间的啮合接触。在不采取其它设计措施的情况下,无论是在吸油侧还是在压油侧都会在这些接触点之间形成一个封闭的油腔,这个油腔被称为挤压油腔,这些油腔的体积变化导致了其

中被封闭的液压油的压力快速升高,同时也激发了相应的振动。另外,当挤压油腔在低压侧敞开时也会产生流动噪音。虽然借助于已经成熟的计算工具能够最佳地减少这种振动过程,但仍然还是会有一些残余存在。因此,我们提出了这样一个具有挑战性的问题:“为什么我们不能研发一种从原理上就无法形成挤压油腔的驱动装置呢?”

SILENCE PLUS: 新一代的外啮合齿轮泵

我们是这样进行设计的:在泵中采用的是无间隙的斜齿啮合驱动装置,齿轮采用的是非渐开线齿廓,这就在原理上避免了挤压油腔的形成。两个齿轮的齿廓不仅在齿侧上接触,而且也在齿顶和齿根部位互相接触,因此就不会在相邻的齿侧间产生齿啮合的突变,自始至终都是只有一个在一条连续的"8"字形封闭的啮合线上运动的啮合点。由斜齿啮合而产生的作用在齿轮上的轴向力则由端面轴承元件来承接,而静液压平衡槽则用来无磨损地承接额外的力。我们首先研发的是用来确认方案可行性的A样件,在此基础上,我们成立了一个由来自试验、设计、产品管理、加工、采购、质量管理和财务部门的人员组成的研发团队。在研发过程中,经过大量的计算和在电脑上的液压模拟实验,最终将上述的设计原理有机地结合在一起,从而研发出新一代的产品。

SILENCE PLUS 的设计包括了三个对明显降低噪音起到重要作用的元素:无间隙驱动装置、斜齿啮合和非渐开线齿廓。那么这些结构特性在自身噪音、压力脉冲和噪音频率方面都为客户在实际应用中带来了哪些优势呢?

新的外啮合齿轮泵SILENCE PLUS 平均减噪15分贝。

振动的减少降低了75 %的供油脉冲。另外,泵还使噪音频率降低了35%,从而形成听起来相对舒适的声音。

革新化的齿廓形成了一个无间隙的连续齿面啮合点而不产生挤压油腔。