齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是：结构简单、工艺性好、体积小、质量轻、价格低、自吸性能好、对油的污染不敏感、工作可靠。由于齿轮泵是轴对称的旋转体，因而允许有较高的转速，但流量脉动和困油现象较严重，噪声大，排量不可变。低压齿轮泵的工作压力为2.5 MPa；中、高压齿轮泵的工作压力为16～20 MPa；某些高压齿轮泵的工作压力可达32 MPa。齿轮泵的最高转速一般可达3 000 r/min，某些齿轮泵（如飞机用齿轮泵）最高转速可达8 000 r/min。但其低速性能较差，一般不适于低速运行，当泵的转速低于200～300 r/min时，容积效率将降到不允许运行的地步。
齿轮泵是利用一对齿轮的啮合运动造成吸、排油腔的容积变化进行工作的，啮合的齿轮为其核心零件。按啮合形式，其可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵一般采用一对齿数相同的渐开线直齿圆柱齿轮啮合，内啮合齿轮泵除采用渐开线齿轮外，也可采用摆线齿轮。
1.外啮合齿轮泵
1）工作原理及结构图
图2－1－3 为外啮合齿轮泵的工作原理图。齿轮泵由壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔，当齿轮转向如图2－1－3 时，左侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸入泵体，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到右侧压油腔中。在压油腔一侧，由于齿轮逐渐啮合，密封工作腔容积不断减少，油液被挤压出去。吸油区和压油区是由相互啮合的轮齿及泵体分隔开的。
图2-1-3 外啮合齿轮泵的工作原理
外啮合齿轮泵动画
CB—B 型齿轮泵的结构如图2－1－4 所示，该泵为三片结构，即前后端盖6、2 和泵体5，三片由两个定位销11 定位，用6 个螺钉7 连接。为了使齿轮能灵活转动，同时又要使泄漏量最小，在齿轮端面和泵端盖之间应留适当的间隙（轴向间隙），另外为避免齿顶和泵体内壁相碰，齿顶与泵体内表面之间也要留一定的间隙（径向间隙）。该泵采用了内部泄油方式，即油液通过泵的轴向间隙润滑滚针轴承，然后经泄油道9 流回吸油腔。在泵体5 的前后端面上开有卸荷槽，使泄漏油经由卸荷槽流回吸油腔，同时减轻了泵体与泵盖接合面之间的泄漏油压力，减轻了螺钉承受的拉力。泵不需要设置单独的外泄漏油管。
图2-1-4 CB—B 型齿轮泵的结构
1—滚针轴承；2—后端盖；3—键；4—主动轮；5—泵体；6—前端盖；7—螺钉；8—传动轴；9—泄油道；10—卸荷槽；11—定位销
该泵为了消除困油现象，在左、右端盖上各铣有两个不对称矩形卸荷槽；为了减小径向作用力不平衡、改善轴承受力情况，采用了缩小压油腔的措施。这种结构的泵其吸油腔不能承受高压，故泵的吸、排油腔不能互换，泵不能反向工作，也不能作液压马达使用。
2）外啮合齿轮泵的结构特点
（1）困油现象。实际工作中，为保证齿轮泵的齿轮平稳地啮合运转，必须使齿轮啮合的重叠系数e 略大于1，即前一对轮齿未脱离啮合之前，后一对轮齿已进入啮合。齿的啮合是使泵的高、低压油腔隔开的必要条件。从齿轮泵工作原理来看，也必须保证在任何时刻至少有一对齿轮处于啮合状态。当两对齿轮同时啮合时，由于齿轮的端面间隙很小，这两对齿轮之间的油液与泵的吸、排油腔互不相通，形成一个封闭容积。齿轮转动时，封闭容积会发生变化，使其中的液体压缩或膨胀，造成封闭容积内液体的压力发生急剧变化，这种现象称为困油现象。封闭容积减少如图2－1－5 （a）和（b）所示，会使被困油液受挤压，并从缝隙中挤出而产生很高的压力，油液发热，使机件（如轴承）受到额外的负载。封闭容积增大如图2－1－5 （b）和（c）所示，会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象。这将使泵产生强烈的振动和噪声，因此困油现象对齿轮泵的正常工作非常有害。
图2-1-5 困油现象
（a）密封容积最大Ⅰ；（b）密封容积最小；（c）密封面积最大Ⅱ
消除困油现象的措施：在两侧盖板上开卸荷槽，原则是在保证吸、压油腔互不相通的前提下，设法使封闭容积与吸油腔或压油腔相通。当封闭腔容积减小时，左边的卸荷槽与压油腔相通；封闭容积增大时，右边的卸荷槽与吸油腔相通。
（2）径向力不平衡。齿轮泵工作时压油腔的油压高于吸油腔的油压，并且齿顶圆与泵体内表面之间存在径向间隙，油液会通过间隙泄漏。因此从压油腔起，沿齿轮外缘至吸油腔的每个齿间内的油压不同，压力依次递减，其分布情况如图2－1－6所示。工作压力越大，径向力不平衡越严重，严重时能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体，产生磨损，同时也降低轴承使用寿命。
消除径向力不平衡的措施：一是缩小压油口直径，使高压仅作用在1、2 个轮齿的范围内，这样压力油作用于齿轮上的面积减小，径向力也相应减小，同时适当增加径向间隙，使齿顶不与泵体接触。二是高压齿轮泵开压力平衡槽，在相关零件（通常在轴承座圈）上开出4 个接通齿间的压力平衡槽，使其中2 个与压油腔相通，另2 个与吸油腔相通，这种方法可使作用在齿轮上的径向力大致平衡，但同时也会使泵的高、低压油区更加接近，增加泄漏风险和降低容积效率。三是改善结构，如将结构改造成“三齿轮”形式（图2－1－7），中间齿轮为主动轮，比二齿轮泵仅多了一个齿轮，形成2 个吸油腔和2 个压油腔。流量虽增加近一倍，但体积、质量增加不大，而且径向力平衡，泵的使用寿命长。
（3）泄漏。齿轮泵存在3 条可能产生泄漏的途径：通过齿轮两端面和泵端盖之间的轴向间隙泄漏；通过齿轮齿顶和泵体内表面间的径向间隙泄漏；通过两齿轮齿面啮合处的啮合间隙泄漏。因轴向间隙泄漏的途径短且面积大，故此处的泄漏量最大，占总泄漏量的75%～80%。可见轴向间隙越大，泄漏量也越大，容积效率就越低。但轴向间隙过小，会造成齿轮端面和泵盖间的摩擦加大，从而降低机械效率，因此必须选择合适的轴向间隙。CB 型齿轮泵轴向间隙为0.01～0.04 mm，其容积效率和机械效率可达90%以上。
齿轮泵不适合做高压泵。为解决外啮合齿轮泵的内泄漏问题、提高其工作压力，人们现已开发出固定侧板式齿轮泵，其最高压力可达7～10 MPa；可动侧板式齿轮泵的侧板在高压时被往里推，其最高压力可达14～17 MPa。
图2-1-6 径向力不平衡
图2-1-7 三齿轮泵工作原理(www.xing528.com)
2.内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种，如图2－1－8 所示。在渐开线内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块隔板3，将吸油腔1 与压油腔2 隔开。在摆线内啮合齿轮泵中，小齿轮与内齿轮只相差一个齿，不设置隔板。内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮。
图2-1-8 内啮合齿轮泵
（a）渐开线式；（b）摆线式
渐开线内啮合齿轮泵
摆线内啮合齿轮泵
渐开线内啮合齿轮泵的工作原理与外啮合齿轮泵相同，图2－1－9 为摆线齿轮泵的工作原理（图中所示为吸油过程，压油过程与图示过程相反）。
图2-1-9 摆线齿轮泵的工作原理
内啮合齿轮泵结构紧凑、尺寸小、质量轻。由于其齿轮转向相同，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长，流量脉动比外啮合齿轮泵小，故压力脉动和噪声都较小。内啮合齿轮泵还允许使用高转速（高转速下的离心力使油液更好地充入密封工作腔），可获得较大的容积效率。其中，摆线内啮合齿轮泵结构更简单，啮合的重叠系数大，传动平稳，吸油条件更好。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂、加工精度要求高，需要专门的造价较贵的制造设备。
3.齿轮泵的排量和流量
齿轮泵的排量可按啮合原理来进行精确计算。近似计算时，可认为排量等于它的2 个齿轮的齿间槽容积之和。设齿间槽容积等于轮齿体积，则当齿轮齿数为z、节圆直径为D、齿高为h、模数为m、齿宽为b 时，泵的排量为
考虑到齿间槽容积比轮齿体积稍大，所以通常取
泵的实际流量为
式中 n——泵轴转速；
ηv——容积效率。
4.齿轮泵的常见故障、原因和解决方法
齿轮泵使用过程中的常见故障有噪声、压力波动、供油不足或不均等。产生故障的原因及排除方法见表2－1－2。
表2-1-2 齿轮泵的常见故障、原因及排除方法
续表
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