影響電瓶叉車用齒輪泵噪音的主要因素

【摘 要】電瓶叉車的廣泛應(yīng)用急需解決齒輪泵噪音問題，本文從噪音產(chǎn)生的兩方面原因入手，分析噪音的產(chǎn)生，提出降低噪音的具體解決方案。

【關(guān)鍵詞】電瓶叉車；齒輪泵；噪音 隨著物流產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，倉儲業(yè)逐漸成為新興產(chǎn)業(yè)。電瓶叉車以其操作簡單，運轉(zhuǎn)時平穩(wěn)，無廢氣污染，適合在室內(nèi)作業(yè)的優(yōu)勢需求量急增，。齒輪泵為電瓶叉車門架工作系統(tǒng)的提升和傾斜提供液壓動力。隨環(huán)保要求的提高，對噪音的要求也在逐步提高。低噪音齒輪泵也被廣泛應(yīng)用在電瓶叉車上。為了適應(yīng)電瓶叉車的要求，如何降低齒輪泵噪音就成為了齒輪泵制造業(yè)的瓶頸。

齒輪泵噪音產(chǎn)生的原因有兩個方面，一方面是設(shè)計制造原因，包括齒輪的齒形設(shè)計、卸荷槽設(shè)計、齒輪的加工精度以及齒廓毛刺等方面。另一方面是使用原因，主要是是用戶使用不當(dāng)造成齒輪泵內(nèi)部產(chǎn)生氣穴、吸空以及不同軸的現(xiàn)象。分析和消除噪音的產(chǎn)生，解決齒輪泵噪音問題，提升低噪音齒輪泵的品質(zhì)是液壓產(chǎn)業(yè)需要解決的難題。

1.設(shè)計制造原因

1.1齒形的設(shè)計

齒輪泵的齒輪齒形多數(shù)是漸開線形，為了提高齒輪泵的容積效率，保證運行平穩(wěn)，所以齒輪泵的齒輪重合度大于一，也就是說當(dāng)一對齒開始進入嚙合時，另一對齒未能脫離嚙合，這也就使得在兩對齒之間形成了一個封閉區(qū)間，該區(qū)間既不與高壓壓油區(qū)相通，也不與低壓區(qū)吸油區(qū)相通，當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在高壓區(qū)嚙入的齒之間油壓迅速增加，形成超高壓，當(dāng)該對齒轉(zhuǎn)過中間點，這對齒之間空間增大，形成吸空現(xiàn)象，噪音也大。為了降低噪音，將齒輪設(shè)計成嚙合側(cè)與非嚙合側(cè)不同模數(shù)和壓力角，輪齒工作面的模數(shù)小，非工作面的模數(shù)大，齒輪較瘦再加上輪齒的非工作面有跟切現(xiàn)象，故齒輪相互嚙合是不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。并使非嚙合側(cè)吸收油液，降低困油現(xiàn)象，從而降低噪音10～15dB。20mL/r排量以上的齒輪泵噪音低于67dB。滿足電瓶叉車的低噪音要求。

1.2卸荷槽的設(shè)計

液壓齒輪泵是由一對互相嚙合的齒輪組成，通過齒輪在旋轉(zhuǎn)時齒的嚙合與分離形成容積的變化而吸油和壓油。當(dāng)齒輪嚙合后，嚙合的兩齒間的液壓油由于齒的封閉無法排出，使得齒輪嚙合阻力激增，對浮動側(cè)板上的滑動軸承形成很大壓力，而在低壓區(qū)形成氣蝕和較大噪音。這種現(xiàn)象叫做困油現(xiàn)象。被困住的油會產(chǎn)生高壓，油液中的氣體被壓縮后產(chǎn)生爆破，對齒輪泵內(nèi)部零件形成氣蝕，噪音增大。

卸荷槽的設(shè)計是外嚙合齒輪泵設(shè)計中最為重要的環(huán)節(jié)之一，卸荷槽開法是在高壓嚙合區(qū)開槽，使得嚙入時形成的高壓油流入壓油區(qū)，也就是壓油口。而低壓區(qū)開槽使得嚙出時形成的真空區(qū)與吸油口相通，這樣就解決困油現(xiàn)象。卸荷槽的設(shè)計是否合理，直接影響到齒輪泵的工作性能、噪音和使用壽命。卸荷槽可以消除齒輪泵的困油現(xiàn)象，保證齒輪泵的平穩(wěn)運行。卸荷槽有三種形式：（1）相對齒輪中心連線對稱布置的雙矩形卸荷槽；（2）相對齒輪中心連線對稱布置的雙圓形卸荷槽；（3）相對齒輪中心連線不對稱布置的雙卸荷槽。卸荷槽能夠減少氣蝕，降低噪音7dB（A）左右。

1.3齒輪的加工精度

齒輪泵齒輪的加工精度差，泵內(nèi)零件損壞或磨損嚴(yán)重將產(chǎn)生震動與噪聲：如齒形誤差或周節(jié)誤差大，兩齒輪接觸不良，齒面粗糙度高，公法線長度超長，齒側(cè)隙過小，兩嚙合齒輪的接觸區(qū)不在分度圓位置等。齒輪的漸開線齒形是成形刀具保證的，如果在齒輪漸開線收尾部位過渡一次完成的而是用其他加工方法修復(fù)，就會產(chǎn)生咬根現(xiàn)象，就是一個齒輪的齒頂咬另一個齒輪的齒根，在齒輪的嚙合痕跡可以發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，齒輪泵高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生噪音，降低容積效率，在齒輪加工過程中應(yīng)該避免這種現(xiàn)象。提高齒輪的加工精度，通過滾齒后剃齒或磨齒，使齒輪的嚙合精度提高，并適當(dāng)?shù)膶X輪開根，都可以使齒輪嚙合更加平穩(wěn)，消除噪音。

1.4齒廓毛刺

齒輪的端面與齒頂圓之間形成的齒廓部位存在尖角，高速旋轉(zhuǎn)后會對側(cè)板造成切削，切削產(chǎn)生的金屬屑在齒輪之間形成積屑瘤，使齒輪嚙合不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音。為了解決齒廓倒鈍問題，在鉆床工作臺上模擬齒輪嚙合運動使齒輪旋轉(zhuǎn)，用含有磨料的盤刷對齒輪端面拋光，去除齒輪端面的毛刺，使齒輪齒廓部分倒鈍R0.1。

齒輪端面、軸徑的粗糙度差存在微觀毛刺，齒輪泵運轉(zhuǎn)時，會對側(cè)板的端面及軸承的內(nèi)孔造成研傷，使高低壓區(qū)域變化，齒輪嚙合不平衡，使內(nèi)泄漏大，導(dǎo)致輸出流量減少，噪音增大。用旋流式光整機對齒輪進行光整處理可以去除齒輪外表的微觀毛刺，提高齒輪表面包括齒頂、軸徑、端面的粗糙度等級達兩個等級以上。防止齒輪微觀毛刺對側(cè)板端面及軸承內(nèi)孔造成研傷，從而延遲齒輪泵壽命。減少泄漏，降低噪音。

2.使用原因

2.1氣穴和吸空

“氣穴”現(xiàn)象和“吸空”現(xiàn)象也是造成齒輪泵噪聲過高的主要原因之一。在流動的液體中，因某點處的壓力低于空氣分離壓而使氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象，稱為“氣穴”現(xiàn)象。這些空氣分離出來后形成的大量氣泡會使原來連續(xù)的油液變成不連續(xù)的狀態(tài)，同時這些氣泡隨著油液由齒輪泵的低壓腔運動到高壓腔，氣泡在壓力油的沖擊下將迅速潰滅，由于這一過程是瞬間發(fā)生的，會引起局部液壓沖擊，在氣泡凝結(jié)的地方，壓力和溫度會急劇升高，引起強烈的振動和噪聲。在“氣穴”現(xiàn)象產(chǎn)生時常伴有嘯叫使人無法工作并引起系統(tǒng)壓力的波動，致使設(shè)備有時不能正常工作。

此外，齒輪泵在使用過程中，由于吸油管接頭處和軸伸油封處密封不好，進油管道堵塞，油箱內(nèi)液面位置過低， 油液粘度過高等因素， 均可造成齒輪油泵吸油口處真空度過高，使空氣滲入，產(chǎn)生“吸空”現(xiàn)象，當(dāng)這些滲入的氣泡進入齒輪泵的高壓腔時也會產(chǎn)生上述“氣穴”現(xiàn)象，引起振動和噪聲。在齒輪泵安裝時要避免產(chǎn)生吸空現(xiàn)象，降低齒輪泵噪音。

2.2齒輪泵安裝不同軸

齒輪泵輸出軸通過花鍵或者平鍵與電機連接，齒輪泵安裝要求同軸度小于0.1mm，如果電機連接尺寸超差，造成齒輪泵安裝不同軸，不但會使軸頭油封損壞，而且會使齒輪受力不均，齒輪之間的嚙合就會不平穩(wěn)，就會產(chǎn)生噪音。為了解決不同軸問題，首先要檢測安裝的同軸度，并保證齒輪泵止口與電機連接之間為間隙配合。合理設(shè)計花鍵配合公差，解決花鍵連接的干涉問題。

3.結(jié)語

綜上所述，通過合理設(shè)計齒輪泵齒輪齒形，消除齒輪微觀毛刺是降低齒輪泵噪音的有效辦法，齒輪泵的合理安裝能夠解決齒輪泵的吸空和不同軸現(xiàn)象，更是降低齒輪泵噪音的根本途徑。為了更加環(huán)保降噪，電瓶叉車更能滿足物流需求，低噪音齒輪泵也更能普遍應(yīng)用在電瓶叉車行業(yè)。 [科]

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