一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的外嚙合齒輪泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具漸開(kāi)線卸荷槽的外嚙合齒輪泵，該齒輪泵的卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線為復(fù)合漸開(kāi)線，由上、中、下三段構(gòu)成，上段和下段為漸開(kāi)線，中段為直線，上段的漸開(kāi)線和下段的漸開(kāi)線上下對(duì)稱，上段的漸開(kāi)線形狀與齒輪泵處于最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓形狀一致，位置相對(duì)于上述最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓位置向主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的中心連線的外側(cè)偏移0.2mm～0.5mm，中段的直線與采用矩形卸荷槽時(shí)內(nèi)側(cè)槽線的中間一段一致。本發(fā)明齒輪泵的卸荷槽具有卸荷面積理論上的極限值，可以極大地降低困油壓力峰值，緩解困油現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的外嚙合齒輪栗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外嚙合齒輪泵，特別是涉及一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的外嚙合齒輪栗。
【背景技術(shù)】:
[0002]外嚙合齒輪泵是一種泵送工作油液的動(dòng)力工具，因具有價(jià)格、可靠性、壽命和自吸能力等方面優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但由其結(jié)構(gòu)引起的困油現(xiàn)象對(duì)泵造成的危害，隨轉(zhuǎn)速提高愈發(fā)嚴(yán)重，阻礙了泵高速化的進(jìn)一步發(fā)展。卸荷槽和齒側(cè)間隙(側(cè)隙)的組合卸荷是緩解困油現(xiàn)象的常規(guī)作法，但較大側(cè)隙會(huì)加劇振動(dòng)，帶來(lái)二次噪音問(wèn)題，而且也會(huì)引起容積效率的下降，對(duì)粘度較低的流體更為嚴(yán)重。因此，側(cè)隙選擇上有一定限制，目前困油現(xiàn)象的緩解途徑仍以卸荷槽為主、側(cè)隙為輔。近幾十年，國(guó)、內(nèi)外對(duì)卸荷槽卸荷的研究較多，主要集中于型式選擇和卸荷面積計(jì)算兩個(gè)方面，型式上有矩形、圓弧形和錐形等，但不論何種型式，追求卸荷面積最大化的目標(biāo)一致。目前，國(guó)外在某些航天用泵上的最高轉(zhuǎn)速已達(dá)到13000rpm，緩解如此高轉(zhuǎn)速下的困油現(xiàn)象，有必要結(jié)合卸荷槽型式的進(jìn)一步改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明提出一種具有極限卸荷面積的漸開(kāi)線形卸荷槽型式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的外嚙合齒輪泵，該齒輪泵的卸荷面積達(dá)到了理論上的極限值，可有效緩解高轉(zhuǎn)速下的外嚙合齒輪泵的困油現(xiàn)象。
[0004]本發(fā)明提供的具有漸開(kāi)線卸荷槽的低壓外嚙合齒輪泵，包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、軸、DU軸承、泵體、密封圈、前端蓋和后端蓋,在前、后端蓋上分別加工有兩個(gè)對(duì)稱布置的卸荷槽，所述卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線為復(fù)合漸開(kāi)線，由上、中、下三段構(gòu)成，上段和下段為漸開(kāi)線，中段為直線，上段的漸開(kāi)線和下段的漸開(kāi)線上下對(duì)稱，上段的漸開(kāi)線形狀與齒輪泵處于最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓形狀一致，上段的漸開(kāi)線位置相對(duì)于上述最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓位置向外偏移0.2mm?0.5mm,用于彌補(bǔ)制造、裝配等方面的誤差，以及減少?gòu)呐庞颓坏轿颓坏妮S向泄漏量，所述向外偏移是指向遠(yuǎn)離主、從動(dòng)齒輪中心連線的方向偏移，中段的直線與采用矩形卸荷槽時(shí)內(nèi)側(cè)槽線的中間一段一致。
[0005]本發(fā)明提供的具有漸開(kāi)線卸荷槽的中、高壓外嚙合齒輪泵，包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、軸、DU軸承、泵體、密封圈、前端蓋、后端蓋和浮動(dòng)側(cè)板，在浮動(dòng)側(cè)板上分別加工有兩個(gè)對(duì)稱布置的卸荷槽，所述卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線為復(fù)合漸開(kāi)線，由上、中、下三段構(gòu)成，上段和下段為漸開(kāi)線，中段為直線，上段的漸開(kāi)線和下段的漸開(kāi)線上下對(duì)稱，上段的漸開(kāi)線形狀與齒輪泵處于最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓形狀一致，上段的漸開(kāi)線位置相對(duì)于上述最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓位置向外偏移0.2mm?0.5mm,用于彌補(bǔ)制造、裝配等方面的誤差，以及減少?gòu)呐庞颓坏轿颓坏妮S向泄漏量，所述向外偏移是指向遠(yuǎn)離主、從動(dòng)齒輪中心連線的方向偏移，中段的直線與采用矩形卸荷槽時(shí)內(nèi)側(cè)槽線的中間一段一致。[0006]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所述卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線在圖中為一條線，但縱向上還有開(kāi)槽深度，故實(shí)際代表一個(gè)面。
[0007]本發(fā)明齒輪泵的卸荷槽的漸開(kāi)線輪廓與齒輪的嚙合輪廓一致，具有卸荷面積理論上的極限值，可以極大地降低困油壓力峰值，緩解困油現(xiàn)象。
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為小側(cè)隙齒輪泵困油過(guò)程的示意圖。
[0010]圖2為小側(cè)隙齒輪泵實(shí)際卸荷槽輪廓的示意圖
[0011]圖3為小側(cè)隙齒輪泵軸向泄漏路徑的簡(jiǎn)化示意圖。
[0012]圖4為小側(cè)隙齒輪泵采用矩形卸荷槽和漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積圖。
[0013]圖5為圖4中兩種卸荷面積的比值。
[0014]圖6為小側(cè)隙齒輪泵三種轉(zhuǎn)速下的有效容積比。
[0015]圖7為大側(cè)隙齒輪泵困油過(guò)程的示意圖。
[0016]圖8大側(cè)隙齒輪泵實(shí)際卸荷槽輪廓的示意圖
[0017]圖9為大側(cè)隙齒輪泵軸向泄漏路徑的簡(jiǎn)化示意圖。
[0018]圖10為大側(cè)隙齒輪泵采用矩形卸荷槽和漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積圖。
[0019]圖11為圖10中兩種卸荷面積的比值。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1小側(cè)隙齒輪泵
[0021]圖1描述了小側(cè)隙齒輪泵困油區(qū)I (軸心O1側(cè)，O1代表主動(dòng)齒輪軸心)和困油區(qū)2 (軸心O2側(cè)，O2代表從動(dòng)齒輪軸心)從形成到結(jié)束的全過(guò)程。其中，圖1a表示困油區(qū)I剛剛形成且開(kāi)始進(jìn)入困油壓縮階段，圖1c表示困油區(qū)I由壓縮階段向膨脹階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，圖1e表示困油區(qū)I即將結(jié)束且開(kāi)始退出困油膨脹階段，圖1b表示圖1a和圖1c中間位置，圖1d表示圖1c和圖1e中間位置。圖1a位置具有壓縮階段的最大困油容積；圖1c位置具有最小困油容積，在此位置，困油區(qū)I將由壓縮階段轉(zhuǎn)換為膨脹階段；圖1e位置具有膨脹階段的最大困油容積。
[0022]將圖1c中O1齒槽的部分輪廓?jiǎng)冸x出來(lái)形成上段漸開(kāi)線，并與傳統(tǒng)的矩形卸荷槽的部分槽線(如圖中標(biāo)有矩形卸荷槽的線段)連接起來(lái)，再根據(jù)下段漸開(kāi)線與上段漸開(kāi)線上下對(duì)稱而得到本發(fā)明卸荷槽輪廓(如圖中標(biāo)有漸開(kāi)線卸荷槽的線段)。本發(fā)明卸荷槽的槽線輪廓形狀可采用電火花加工或者數(shù)控加工成型。
[0023]圖1中吸、排油腔兩側(cè)的漸開(kāi)線型卸荷槽輪廓，理論上能夠確保困油區(qū)吸、排油腔兩側(cè)互不連通的困油卸荷功能，且此漸開(kāi)線型卸荷槽輪廓具有任何卸荷槽型式下的最大卸荷面積，如圖lb、圖1d所示，漸開(kāi)線型的卸荷面積在涂黑的矩形卸荷面積的基礎(chǔ)上，又增加了剖面線部分的卸荷面積。圖中，以圖1中嚙合點(diǎn)處主動(dòng)輪上的曲率半徑s作為困油區(qū)I困油過(guò)程的位置變量。
[0024]考慮到泵制造、裝配等方面的誤差以及軸向泄漏的問(wèn)題，圖1中理論上的漸開(kāi)線卸荷槽在實(shí)際加工中需向O1O2中心線外側(cè)平移一段距離，如圖2所示，該距離由制造、裝配誤差及盡量減少?gòu)呐庞颓坏轿颓坏妮S向泄漏量所決定，一般取0.2mm?0.5mm。
[0025]下面以圖3說(shuō)明小側(cè)隙齒輪泵的軸向泄漏。從圖3可看出，由困油容積的外圍封閉輪廓所引起的軸向泄漏主要由四部分組成，分別是通過(guò)軸向間隙流向吸油腔的泄漏①，流向排油腔的泄漏②，流向軸心O1的泄漏③和流向軸心O2的泄漏④。其中，泄漏①、②的路徑長(zhǎng)度要遠(yuǎn)小于③、④泄漏長(zhǎng)度，故泄漏③、④忽略不計(jì)。
[0026]圖4為某一具體參數(shù)下，對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽和對(duì)稱雙矩形卸荷槽的卸荷面積，圖中代表對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積，srl；old代表對(duì)稱矩形卸荷槽的卸荷面積。圖5為對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積與對(duì)稱矩形卸荷槽的卸荷面積的比值λ !=Srljnew/SriMd,從圖4、圖5可以看出，在一個(gè)困油期內(nèi)漸開(kāi)線卸荷槽下的卸荷面積要比矩形卸荷槽下的卸荷面積大很多，尤其在卸荷槽關(guān)閉附近，λ !達(dá)到31.59。
[0027]圖6為當(dāng)轉(zhuǎn)速η分別為6000rpm、8000rpm和IOOOOrpm的三種情況下，對(duì)稱雙漸開(kāi)
線卸荷槽和對(duì)稱雙矩形 卸荷槽由困油部分引起的有效容積比ntl，new和HtlMd，如圖6a?6c所示，上述由困油部分引起的有效容積比定義為由困油部分流向排油腔的有效容積占最大困油容積的比值。雖然漸開(kāi)線卸荷槽較矩形卸荷槽縮短了軸向泄漏①、②的封油長(zhǎng)度(圖2所示)，導(dǎo)致軸向泄漏的可能上升；但同時(shí)由于卸荷面積的增大導(dǎo)致困油壓力值的減小，從而使泄漏長(zhǎng)度兩端的壓力差降低，并導(dǎo)致軸向泄漏的可能下降。從圖6中可看出，隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加，漸開(kāi)線卸荷槽引起的有效容積比將接近甚至超過(guò)矩形卸荷槽下的有效容積比。
[0028]實(shí)施例2大側(cè)隙齒輪泵
[0029]對(duì)大側(cè)隙而言，圖1中困油區(qū)1、2連為一體，如圖7所示。其中，圖7a位置具有壓縮階段的最大困油容積；圖7b位置具有最小困油容積，在此位置，困油區(qū)將由壓縮階段轉(zhuǎn)換成膨脹階段；圖7c位置具有膨脹階段的最大困油容積。
[0030]將圖7b中O1齒槽的部分輪廓?jiǎng)冸x出來(lái)形成排油腔卸荷槽的上段漸開(kāi)線，并與傳統(tǒng)的矩形卸荷槽的部分槽線(如圖中標(biāo)有矩形卸荷槽的線段)連接起來(lái)，再根據(jù)下段漸開(kāi)線與上段漸開(kāi)線上下對(duì)稱、以及吸油腔和排油腔卸荷槽左右對(duì)稱而得到本發(fā)明卸荷槽輪廓(如圖中標(biāo)有漸開(kāi)線卸荷槽的線段)。本發(fā)明卸荷槽的槽線輪廓形狀可采用電火花加工或者數(shù)控加工成型。
[0031]圖7中吸、排油兩側(cè)的漸開(kāi)線型卸荷槽輪廓，理論上能夠確保困油區(qū)吸、排油兩側(cè)互不連通的困油卸荷功能，且此漸開(kāi)線型卸荷槽輪廓具有任何卸荷槽型式下的最大卸荷面積，如圖7a、圖7c所示，漸開(kāi)線型的卸荷面積在涂黑的矩形卸荷面積的基礎(chǔ)上，又增加了剖面線部分的卸荷面積。圖中，以圖7中嚙合點(diǎn)處主動(dòng)輪上的曲率半徑s作為困油區(qū)I困油過(guò)程的位置變量。
[0032]考慮到泵制造、裝配等方面的誤差以及軸向泄漏的問(wèn)題，圖7中理論上的漸開(kāi)線卸荷槽在實(shí)際加工中需向O1O2中心線外側(cè)平移一段距離，如圖8所示，該距離由制造、裝配誤差及盡量減少?gòu)呐庞颓坏轿颓坏妮S向泄漏量所決定，一般取0.2mm?0.5mm。
[0033]下面以圖9說(shuō)明大側(cè)隙齒輪泵的軸向泄漏。從圖9可看出，由困油容積的外圍封閉輪廓所引起的軸向泄漏主要由四部分組成，分別是通過(guò)軸向間隙流向吸油腔的泄漏①，流向排油腔的泄漏②，流向軸心O1的泄漏③和流向軸心O2的泄漏④。其中，泄漏①、②的路徑長(zhǎng)度要遠(yuǎn)小于③、④泄漏長(zhǎng)度，故泄漏③、④忽略不計(jì)。[0034]圖10為某一具體參數(shù)下，對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽和對(duì)稱雙矩形卸荷槽的卸荷面積，圖中s&nOT代表對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積，Spld代表對(duì)稱矩形卸荷槽的卸荷面積。圖11為對(duì)稱雙漸開(kāi)線卸荷槽的卸荷面積與對(duì)稱矩形卸荷槽的卸荷面積的比值λ =sr；new/sr；old,從圖10、圖11可以看出，在一個(gè)困油期內(nèi)漸開(kāi)線卸荷槽下的卸荷面積要比矩形卸荷槽下的卸荷面積大很多，尤其在卸荷槽關(guān)閉附近，λ達(dá)到6.96。
[0035]從上面分析可知，本發(fā)明的漸開(kāi)線形卸荷槽具有卸荷面積理論上的極限值，可以極大地降低困油壓力峰值，緩解困油現(xiàn)象，同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的增加，容積效率也同步增加，總體上，漸開(kāi)線形卸荷槽取代矩形卸荷槽是可行的。
【權(quán)利要求】
1.一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的低壓外嚙合齒輪泵，包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、軸、DU軸承、泵體、密封圈、前端蓋和后端蓋，在前、后端蓋上分別加工有兩個(gè)對(duì)稱布置的卸荷槽，其特征在于:所述卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線為復(fù)合漸開(kāi)線，由上、中、下三段構(gòu)成，上段和下段為漸開(kāi)線，中段為直線，上段的漸開(kāi)線和下段的漸開(kāi)線上下對(duì)稱，上段的漸開(kāi)線形狀與齒輪泵處于最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓形狀一致，上段的漸開(kāi)線位置相對(duì)于上述最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓位置向外偏移0.2mm?0.5mm,所述向外偏移是指向遠(yuǎn)離主、從動(dòng)齒輪中心連線的方向偏移，中段的直線與采用矩形卸荷槽時(shí)內(nèi)側(cè)槽線的中間一段一致。
2.一種具有漸開(kāi)線卸荷槽的中、高壓外嚙合齒輪泵，包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、軸、DU軸承、泵體、密封圈、前端蓋、后端蓋和浮動(dòng)側(cè)板，在浮動(dòng)側(cè)板上分別加工有兩個(gè)對(duì)稱布置的卸荷槽，其特征在于:所述卸荷槽的內(nèi)側(cè)槽線為復(fù)合漸開(kāi)線，由上、中、下三段構(gòu)成，上段和下段為漸開(kāi)線，中段為直線，上段的漸開(kāi)線和下段的漸開(kāi)線上下對(duì)稱，上段的漸開(kāi)線形狀與齒輪泵處于最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓形狀一致，上段的漸開(kāi)線位置相對(duì)于上述最小困油容積時(shí)主動(dòng)齒輪的部分齒槽的輪廓位置向外偏移0.2mm?0.5mm,所述向外偏移是指向遠(yuǎn)離主、從動(dòng)齒輪中心連線的方向偏移，中段的直線與采用矩形卸荷槽時(shí)內(nèi)側(cè)槽線的中間一段一致。
【文檔編號(hào)】F04C15/00GK103437996SQ201310369708
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李玉龍, 孫付春, 唐茂 申請(qǐng)人:成都大學(xué)