影響電瓶叉車用齒輪泵噪音的主要因素

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

【關鍵詞】電瓶叉車；齒輪泵；噪音 隨著物流產業的不斷發展，倉儲業逐漸成為新興產業。電瓶叉車以其操作簡單，運轉時平穩，無廢氣污染，適合在室內作業的優勢需求量急增，。齒輪泵為電瓶叉車門架工作系統的提升和傾斜提供液壓動力。隨環保要求的提高，對噪音的要求也在逐步提高。低噪音齒輪泵也被廣泛應用在電瓶叉車上。為了適應電瓶叉車的要求，如何降低齒輪泵噪音就成為了齒輪泵制造業的瓶頸。

齒輪泵噪音產生的原因有兩個方面，一方面是設計制造原因，包括齒輪的齒形設計、卸荷槽設計、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造成齒輪泵內部產生氣穴、吸空以及不同軸的現象。分析和消除噪音的產生，解決齒輪泵噪音問題，提升低噪音齒輪泵的品質是液壓產業需要解決的難題。

1.設計制造原因

1.1齒形的設計

齒輪泵的齒輪齒形多數是漸開線形，為了提高齒輪泵的容積效率，保證運行平穩，所以齒輪泵的齒輪重合度大于一，也就是說當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間，該區間既不與高壓壓油區相通，也不與低壓區吸油區相通，當齒輪繼續旋轉，在高壓區嚙入的齒之間油壓迅速增加，形成超高壓，當該對齒轉過中間點，這對齒之間空間增大，形成吸空現象，噪音也大。為了降低噪音，將齒輪設計成嚙合側與非嚙合側不同模數和壓力角，輪齒工作面的模數小，非工作面的模數大，齒輪較瘦再加上輪齒的非工作面有跟切現象，故齒輪相互嚙合是不會產生干涉現象。并使非嚙合側吸收油液，降低困油現象，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，通過齒輪在旋轉時齒的嚙合與分離形成容積的變化而吸油和壓油。當齒輪嚙合后，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，對浮動側板上的滑動軸承形成很大壓力，而在低壓區形成氣蝕和較大噪音。這種現象叫做困油現象。被困住的油會產生高壓，油液中的氣體被壓縮后產生爆破，對齒輪泵內部零件形成氣蝕，噪音增大。

卸荷槽的設計是外嚙合齒輪泵設計中最為重要的環節之一，卸荷槽開法是在高壓嚙合區開槽，使得嚙入時形成的高壓油流入壓油區，也就是壓油口。而低壓區開槽使得嚙出時形成的真空區與吸油口相通，這樣就解決困油現象。卸荷槽的設計是否合理，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象，保證齒輪泵的平穩運行。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，泵內零件損壞或磨損嚴重將產生震動與噪聲：如齒形誤差或周節誤差大，兩齒輪接觸不良，齒面粗糙度高，公法線長度超長，齒側隙過小，兩嚙合齒輪的接觸區不在分度圓位置等。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，就會產生咬根現象，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現這種現象，齒輪泵高速旋轉時會產生噪音，降低容積效率，在齒輪加工過程中應該避免這種現象。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，并適當的對齒輪開根，都可以使齒輪嚙合更加平穩，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，高速旋轉后會對側板造成切削，切削產生的金屬屑在齒輪之間形成積屑瘤，使齒輪嚙合不平穩，產生噪音。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，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，齒輪泵運轉時，會對側板的端面及軸承的內孔造成研傷，使高低壓區域變化，齒輪嚙合不平衡，使內泄漏大，導致輸出流量減少，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板端面及軸承內孔造成研傷，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”現象和“吸空”現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生的現象，稱為“氣穴”現象。這些空氣分離出來后形成的大量氣泡會使原來連續的油液變成不連續的狀態，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生的，會引起局部液壓沖擊，在氣泡凝結的地方，壓力和溫度會急劇升高，引起強烈的振動和噪聲。在“氣穴”現象產生時常伴有嘯叫使人無法工作并引起系統壓力的波動，致使設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，產生“吸空”現象，當這些滲入的氣泡進入齒輪泵的高壓腔時也會產生上述“氣穴”現象，引起振動和噪聲。在齒輪泵安裝時要避免產生吸空現象，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，就會產生噪音。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。合理設計花鍵配合公差，解決花鍵連接的干涉問題。

3.結語

綜上所述，通過合理設計齒輪泵齒輪齒形，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象，更是降低齒輪泵噪音的根本途徑。為了更加環保降噪，電瓶叉車更能滿足物流需求，低噪音齒輪泵也更能普遍應用在電瓶叉車行業。 [科]

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