夏家引

（宁波威克斯液压有限公司，浙江 宁波 315502）

随着工业社会的快速发展，内齿轮泵的应用范围越来越广，要求也越来越高，除了要提高其做功效率，还要尽量降低其在运行过程中产生的噪音，因此，就内齿轮泵的发展而言，减小其运行噪音，有利于促进内齿轮泵的发展，延长其使用寿命。

1 内啮合齿轮泵工作原理概述

内啮合齿轮泵有渐开线齿形(Crescent)和摆线齿形(Grout)两种，其结构示意可见图。在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开，内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时，大齿轮随小齿轮同向旋转，如图（a）；摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一个齿，因而不需设置隔板，如图（b）。

内啮合齿轮泵是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边被泵盖上“月牙板”隔开。主轴上的主动内齿轮带动其中外齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，齿轮在出口处不断嵌入啮合而将液体挤压输出。

内啮合齿轮泵具有无困油现象、输送平稳、效率高、噪音小，使用寿命长的优点。

（a）（b）为内啮合齿轮泵结构示意图，主要由1小齿轮、2外齿圈、3月牙板、4进油腔、5出油腔组成。

图1

2 内啮合齿轮泵噪声成因分析

（1）泵流量脉动引起噪声。在运行的过程中，泵面临着流量脉动现象引起的噪音问题，而且流量脉动在泵工作过程中被消除的可能性极低。研究表明，齿轮泵的流量脉动大小受齿轮齿数的影响，齿数越多，系统运行越稳定，泵工作时产生的噪音就越小。图2所示为齿轮泵的流量脉动率与齿数关系图，从图中能够看出，在相同数的前提下内啮合齿轮泵的流量脉动率比外啮合齿轮泵小，就内啮合齿轮泵而言，在一定范围内，齿轮数越多，泵的流量脉动率越小。因此，从一定程度上来说，由流量脉动引起的噪音问题是切实存在的，而且是不可能完全消除的，只能采取一定的措施减小流量脉动，从而减小系统振动，达到降低噪音的目的。

图2 齿轮泵的流量脉动率与齿数关系图

（2）困油现象产生的噪声。困油现象造成的机组振动也是噪音的主要来源之一。在对齿轮泵进行设计时，要求后一对齿轮必须在前一对齿轮脱离啮合前啮合，即齿轮泵的齿轮的重叠系数必须≥1，以确保齿轮泵能够稳定可靠地工作运行。但当前后两对齿同时进入啮合状态时，两对齿之间会形成一个密闭空间，在泵运行的过程中，空间中的油介质将会受到转动齿轮的力作用，并且这种力变化明显，从而导致了“困油现象”的发生。困油现象发生后，机组运行振动加大，就会形成噪音。

（3）气穴和气蚀产生噪声。困油现象有时会导致密闭的空间内析出气体，形成气泡，久而久之，会产生“气蚀”作用，进而加剧机组振动，引发噪音。另外，液压油中混入的空气在进入内腔后由于低压作用也会分离出空气气泡，当这些气泡随着齿轮转动进入高压区时，气泡将发生破裂，从而在齿轮泵内产生一定的冲击压力，进而导致齿轮泵发出更多的噪音。

（4）齿轮啮合冲击噪声。在泵运行的过程中，齿轮之间的啮合冲击也会产生噪音，而且其噪音的大小与齿轮间的周节误差与齿形误差有关。

（5）机械噪声。除了以上几方面的原因，机械因素也是噪音的来源之一，包括轴承不合格、泵轴转动不平衡等，造成这方面的问题多是因为材质不合格、制造工艺不严密、安装不规范等。特别是在高速状态下，泵轴转动的不平衡问题会被放大，引起机械振动加大，从而形成噪声。另外，长时间的运转会造成泵内零部件磨损，进而导致间隙过大，引发压力波动加大，也会形成噪音。

3 有效控制内啮合齿轮泵噪声的策略

（1）流量脉动引起噪声的控制。通过以上对噪音形成的原因进行分析可知，对于流量脉冲，应尽可能地降低其脉动率，在选用齿轮泵时，应根据需求选用合适的齿轮齿数，以控制流量脉动引起的噪音。

（2）困油噪声的控制。为了控制因困油现象造成的噪音问题，常采用开卸荷槽的方式。开卸荷槽分为对称式卸荷槽及非对称式卸荷槽两种方案，如图3、4所示。无论是哪种开槽方式，都能在一定程度上解决内齿轮泵的困油现象。两种方法各有优缺，就对称式卸荷槽而言，优点在于容易加工，缺点是不能解决较高转速下的噪音问题。而非对称式卸荷槽具有非对称结构型式，因此，能够大大减弱介质油的冲击，其缺点在于提高了加工的难度。

图3 对称式卸荷槽

图4 非对称式卸荷槽

（3）气穴与气蚀产生噪声的控制。从以上成因分析可知，为了减少气穴与气蚀作用形成的噪声，应严格控制进入泵腔内液压油的空气，与此同时，采取降低齿轮泵的吸油阻力的措施，控制吸油阻力值在制造液压泵的工厂所提出的饱和蒸气压力数值的1/4以下，只有这样，才能有效地降低噪声。

（4）齿轮运转产生的噪声的控制。为了减小齿轮运转造成的噪音，可对齿轮的外形进行加工，以确保泵在运转时能够减轻前后齿之间的啮合冲击，保障系统的平稳传动，从而达到降低噪音的目的。最近研究发现，双模数非对称渐开线圆弧齿廓齿轮能够有效地提高机组运转平稳性，减轻机组振动，从而起到减弱噪音的效果。

（5）机械噪声的控制。针对其成因，应采取以下措施减小机械因素造成的噪音，严格执行生产规范，落实材质审批制度，提高零部件的刚度，选用合格、合适的轴承，以避免高压冲击造成的机组零部件损坏。在设计罩壳厚度时，应将齿轮的高低压油压作用考虑在内，防止罩壳厚度不够造成齿轮运转时逐渐偏向低压侧，以起到控制机械噪音，保护机组的作用。

4 结语

相比外啮合齿轮泵而言，内啮合齿轮泵本身起到了一定减弱噪音的作用，但是，采取更有效削弱噪音的措施，更有利于齿轮泵的发展，更有利于提高齿轮泵的使用效率及寿命。本文从噪音产生的具体成因出发，制定了相应的具体措施，通过对齿轮泵流量脉动、困油现象、气穴与气蚀、齿轮啮合冲击及机械因素产生的噪声进行有效控制，达到了降低噪音的目标。