集成齿轮箱结构的外啮合齿轮液压泵

　　在工程机械、农用装备、小型工业液压站的动力回路设计中，这类集成齿轮箱的齿轮液压泵是非常常见的压力发生元件，区别于常规悬臂轴结构的齿轮泵，它将输入侧的齿轮传动结构整合进泵体端盖区域，不需要额外在泵与原动机之间加装独立减速齿轮箱，能大幅压缩整套液压动力单元的轴向安装空间，很多对安装尺寸有严格限制的小型设备，比如小型滑移装载机的工作装置回路、园林机械的液压驱动系统、固定式液压工装的夹紧动力源，都会优先选用这类集成化结构的泵型。

　　从实际功能来看，这款泵依靠内部一对参数匹配的外啮合齿轮做相对回转，在吸油腔形成密闭容积变化完成油液吸入，随着齿轮转动将油液裹挟到压油腔，通过轮齿啮合的挤压作用建立系统压力，集成在输入端的齿轮箱结构，主要作用是匹配原动机与泵芯的额定转速差，很多小排量高转速的内燃机或者高速电机直连常规齿轮泵时，很容易因为泵芯转速超过额定阈值导致气蚀、磨损加剧，集成的齿轮箱通过固定传动比的降速增扭，让泵芯始终工作在最优转速区间，同时齿轮箱内部的润滑通道与泵体的泄漏油道做了连通设计，不需要单独为齿轮箱设置润滑脂注油点或者独立润滑油路，日常维护时只需要定期更换液压油就能同时满足泵芯和齿轮传动部分的润滑需求，减少了现场维护的工作量。

　　做三维建模的时候，这款泵的结构拆分逻辑需要顺着装配顺序来梳理：最外侧是带安装法兰的输入端盖，法兰上的两个通孔是用来穿装固定螺栓，对接设备的安装面板，输入轴从法兰中心伸出，轴端加工有标准平键槽，用来和原动机的输出轴套或者联轴器做周向固定，这里要注意轴伸的长度和键槽的位置公差，实际选型时如果轴伸过长会顶到原动机的输出轴孔底部，过短则会导致键连接的接触长度不足，大负载下容易出现滚键故障。齿轮箱的腔体直接加工在输入端盖的内侧，腔体内布置的传动齿轮分别和输入轴、泵主动齿轮轴做过盈配合加键连接，齿轮的侧隙、端面间隙都有严格的尺寸链要求，建模时需要预留出0.02-0.04mm的齿轮侧隙，避免实际装配后出现齿轮卡滞、运转发热的问题。

　　泵体部分采用的是高强度铝合金挤压成型的壳体，进油口和出油口分别布置在泵体的两个相对侧面，油口采用内螺纹连接形式，建模时要注意油口的螺纹规格和沉孔深度，实际接管路时如果接头拧入深度过深会顶到泵体内部的油道，导致油液通流面积减小，系统发热加剧。泵芯部分包含一对模数、压力角完全一致的外啮合齿轮，齿轮两侧设置有浮动式压力补偿侧板，侧板背面和压油腔连通，系统压力升高时会将侧板紧紧压在齿轮端面上，自动补偿齿轮端面磨损产生的间隙，减少高压油的内泄漏，提升泵的容积效率，这部分结构在建模时要注意侧板的卸荷槽位置和尺寸，卸荷槽的作用是连通困油区域，避免齿轮啮合时出现困油现象导致的压力脉动、噪音增大问题。

　　从安装边界来看，这款泵的整体外形近似方块状结构，除了输入端法兰的固定孔之外，泵体尾部没有额外的支撑点，属于法兰安装式液压元件，建模时需要在法兰安装面预留出0.1mm左右的平面度公差模拟实际加工精度，安装时法兰面和设备安装面板之间需要加装O型密封圈或者耐油橡胶垫，避免结合面出现漏油问题。进出油口的位置要和设备的管路走向做匹配，建模时可以根据实际管路布置需求调整泵体的安装角度，不过要注意齿轮泵有固定的旋转方向要求，进油口和出油口不能反接，否则会导致泵无法建立压力，甚至反转损坏内部密封件。

　　在实际设备选型匹配时，这类集成齿轮箱的齿轮泵额定工作压力通常在20-25MPa区间，排量范围覆盖1-10ml/r，适合中低压、小流量的液压回路使用，相比柱塞泵它的结构更简单，抗油液污染能力更强，对液压油的清洁度要求更低，适合工作环境比较恶劣的户外设备使用；相比叶片泵它的转速范围更宽，低速运转时的容积效率更稳定，不会出现低速下压力建立不足的问题。建模过程中要注意各个配合面的公差设置，比如齿轮轴和轴承孔的配合采用H7/g6的间隙配合，既保证轴转动的灵活性，又不会因为间隙过大导致内泄漏增加；齿轮和轴的配合采用H7/k6的过渡配合，保证扭矩传递的可靠性。另外泵体上的泄油通道要做准确建模，泄油口的位置通常设置在泵体的最高处，方便安装时将泵内的空气排净，避免启动时出现气穴现象。