專利名稱:具有動(dòng)靜壓混合軸承的高壓齒輪泵(或馬達(dá))的制作方法
本實(shí)用新型屬于高壓齒輪泵(或馬達(dá))領(lǐng)域。
目前，國(guó)內(nèi)外在高壓齒輪泵(或馬達(dá))上普遍采用聚四氟乙烯－鋼背復(fù)合材料的滑動(dòng)軸承，以下簡(jiǎn)稱DU軸承，它與一般滑動(dòng)軸承的區(qū)別只限于材料的改進(jìn)，不能保證齒輪泵在高壓(＞200巴)和大轉(zhuǎn)速范圍(500～4000轉(zhuǎn)／分)內(nèi)具有高效率，且成本較高。有少數(shù)的齒輪泵(或馬達(dá))已采用了靜壓軸承，如美國(guó)專利3961870號(hào)上介紹的一種齒輪泵(或馬達(dá))。使用靜壓軸承后，承載能力能滿足高壓齒輪泵的要求，但尚有效率不高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，影響了推廣使用。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述的問題，提出一種在高壓、大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)具有高效率且壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的具有新型軸承的齒輪泵(或馬達(dá))。
如附圖所示，本實(shí)用新型的齒輪泵(或馬達(dá))由殼體1，一對(duì)互相嚙合的齒輪2、3，兩個(gè)軸套4、5以及兩個(gè)端蓋6、7組成。齒輪2、3的軸支承在軸套4、5的內(nèi)孔之中，軸套4、5除構(gòu)成動(dòng)靜壓混合軸承外，在靠近齒輪2、3的端面上尚有擴(kuò)大高壓區(qū)以降低徑向載荷的槽C，及旨在消除齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)中形成的封閉容積危害用的卸壓槽D。
本實(shí)用新型的齒輪泵(或馬達(dá))，其軸承是建立在彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論基礎(chǔ)上的具有高的靜壓卸荷比的動(dòng)壓軸承，屬于不完全平衡型靜壓軸承，或稱為動(dòng)靜壓混合軸承。該軸承具有三個(gè)結(jié)構(gòu)要素，見附圖。
一、靜壓油室由兩條位于軸套內(nèi)孔表面軸承載荷區(qū)的圓弧槽8構(gòu)成，槽8的寬度a及至端面的密封帶寬度b均應(yīng)盡量小，直至尚能保證加工方便與密封可靠所要求的最小值，以達(dá)到最大限度提高動(dòng)壓承載能力的目的。采用圓弧槽形油室可更多地保留動(dòng)壓支承面積，減少動(dòng)、靜壓油流的相互干擾而形成渦流發(fā)熱破壞油膜所造成的軸承損壞；另外圓弧槽加工很方便。槽8的徑向分布位置和角度應(yīng)保證(1)油室承載能力為軸承最小瞬時(shí)徑向力的90～95％；(2)油室漏損引起的泵(或馬達(dá))的容積效率下降不大于3％。
二、節(jié)流器由位于軸套外圓表面的接通高壓腔B的一條圓弧槽9與殼體內(nèi)孔配合形成的引油縫隙、集油槽10、自槽10分別通到兩條靜壓油槽8的兩個(gè)節(jié)流孔11及插入孔11中的“ㄇ”形金屬絲15等組成。節(jié)流器的作用一方面是形成節(jié)流阻力以減少漏損，另一方面是利用高度小且長(zhǎng)而寬的節(jié)流縫隙起一定的過濾作用，且不易堵塞。本節(jié)流器的突出特點(diǎn)在于用“ㄇ”形金屬絲直徑變化來滿足同一模數(shù)系列不同排量齒輪泵對(duì)節(jié)流阻力的不同要求。其優(yōu)點(diǎn)在于；對(duì)同一模數(shù)的齒輪泵可用相同的軸套(只是“ㄇ”形金屬絲的直徑不同)，這對(duì)批量生產(chǎn)特別有利“ㄇ”形金屬絲在節(jié)流孔中被油流沖刷而擺動(dòng)，故通道不易堵塞；“ㄇ”形金屬絲加工、安裝極為方便。節(jié)流器的節(jié)流比(靜壓油室壓力與齒輪泵工作壓力之比)應(yīng)保證在0.85～0.90之間，集油槽限位角 應(yīng)足夠大(≥20°)，避免徑向漏損。
三、低壓潤(rùn)滑槽由位于軸套內(nèi)孔靜壓油室對(duì)面(即軸承非載荷區(qū))的一條軸向直槽構(gòu)成。此槽通過軸套上的缺口12、端面的環(huán)槽13接通齒輪泵(或馬達(dá))的低壓腔A。低壓潤(rùn)滑槽的作用在于形成動(dòng)壓潤(rùn)滑，由于潤(rùn)滑槽14位于最大油膜厚度處，故能保證供油充分，以利形成動(dòng)壓油膜，而且它遠(yuǎn)離靜壓油室，高壓油漏損少。
齒輪泵(或馬達(dá))中動(dòng)靜壓混合軸承的工作原理是高壓油從油泵的出油腔B經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入軸承載荷區(qū)的靜壓油室，造成液壓反推力以平衡大部分(70％以上)的徑向載荷，低壓油由泵的進(jìn)油腔A經(jīng)低壓通道進(jìn)入靜壓油室對(duì)面的低壓潤(rùn)滑槽，按彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論形成油膜，支承一小部分未被平衡的載荷，從而獲得良好的潤(rùn)滑和冷卻效果。
本實(shí)用新型的先進(jìn)性是由軸承的改進(jìn)所決定的，該軸承適用于所有的齒輪泵或馬達(dá)，總結(jié)起來具有以下優(yōu)點(diǎn)1.承載能力高，機(jī)械效率高。本軸承的靜壓卸荷比不低于70％，故承載能力和機(jī)械效率遠(yuǎn)高于齒輪泵的一般滑動(dòng)軸承，也高于DU軸承。
2.總效率高。本軸承承載區(qū)具有彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑間隙，比齒輪泵靜壓軸承具有的液體潤(rùn)滑間隙小得多，故本實(shí)用新型的靜壓油室漏損小，軸承主要靠低壓潤(rùn)滑。由于摩擦損失與油膜厚度成反比，而漏損則與膜厚的立方成正比，故本軸承比一般靜壓軸承的容積效率和總效率高得多。又因?yàn)橐话愀邏糊X輪泵，包括DU軸承泵的容積效率比機(jī)械效率高得多，因而采取適當(dāng)降低容積效率并提高機(jī)械效率的途徑能有效地提高總效率。本實(shí)用新型由于軸承靜壓卸載容積效率稍有降低，但顯著提高了機(jī)械效率，因此其總效率高于一般的齒輪泵，也稍高于DU軸承齒輪泵。
3.高效區(qū)廣。按彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，本軸承的機(jī)械效率隨油泵壓力與轉(zhuǎn)速之變化較平緩，結(jié)合優(yōu)點(diǎn)1和2可知，其高效率區(qū)域比一般的滑動(dòng)軸承、DU軸承及靜壓軸承都要廣。
4.耐磨性好。本軸承載荷區(qū)的油膜間隙小于10微米，此微小間隙能防止有害磨粒進(jìn)入，因此耐磨性好。
5.低速重載荷下工作可靠。在齒輪泵低速重載荷工況下(轉(zhuǎn)速500rPM，壓力250巴)，一般滑動(dòng)軸承由于不能形成動(dòng)壓油膜而無法工作，DU軸承雖能可靠工作但效率低，而本軸承則由于有靜壓卸載及高壓油滲入載荷區(qū)起潤(rùn)滑作用，不但工作可靠，而且效率較高。
6.本軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)材料和工藝要求比靜壓軸承和DU軸承低，制造成本低。
7.本軸承便于優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過對(duì)本軸承靜壓油室的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有可能在設(shè)計(jì)階段預(yù)先確定軸承以及整個(gè)齒輪泵的高效率區(qū)間，這一點(diǎn)，其他類型軸承是難以達(dá)到的。
此外，由于優(yōu)點(diǎn)1和5，該軸承特別適用于齒輪馬達(dá)，能有效地提高起動(dòng)性能。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，一高壓齒輪泵，見附圖。
圖1為齒輪泵的主視圖，圖2為A－A剖面圖，圖3為軸套主視圖，圖4為軸套的側(cè)視圖，圖5為F向視圖，圖6為金屬絲主視圖。
該實(shí)施例的具體數(shù)據(jù)為槽8寬a＝1.5mm，深為1.5mm，b＝5mm；槽9的截面為矩形，深δ＝0.15～0.2mm；集油槽10限位角α＝20°，該槽底面為圓柱面，柱面半徑r＝5mm，最大深度δ1＝2mm；節(jié)流孔直徑d＝2mm，金屬絲15為銅絲，槽14的截面為半圓形。主要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表泵的額定(最大)壓力 200(250)巴泵的最高轉(zhuǎn)速 3000轉(zhuǎn)／分泵的總效率(轉(zhuǎn)速1500～87～92％3000轉(zhuǎn)／分，壓力100～200巴)該齒輪泵對(duì)材料與工藝要求低，造價(jià)比同類型的DU軸承泵低10％。
權(quán)利要求
1.一種具有動(dòng)靜壓混合軸承的高壓齒輪泵(或馬達(dá))，由殼體1，一對(duì)互相嚙合的齒輪2、3，兩個(gè)軸套4、5以及兩個(gè)端蓋6、7組成，軸套近齒輪端面上，有一條降低徑向載荷用的槽C及消除閉死容積用的卸壓槽D，其特征是軸套4、5內(nèi)孔表面軸承載荷區(qū)各有兩條相同的平行圓弧槽8，在軸套外圓表面上各有一條通高壓腔B的圓弧槽9和集油槽10，并有兩個(gè)節(jié)流孔11使集油槽10分別與槽8相通，孔11中插有一“冂”形金屬絲15，在軸套內(nèi)孔槽8的對(duì)面(即軸承非載荷區(qū))，有一軸向槽14，它通過軸套端面的環(huán)槽13及缺口12與低壓腔A相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是槽8的寬度a＝1.5mm，槽深為1.5mm，密封帶寬b＝5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是槽9的截面為矩形，深δ＝0.15～0.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是集油槽限位角α≥20°，集油槽圓柱底面的曲率半徑r＝5mm，最大深度δ1＝1.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是節(jié)流孔11的直徑d＝2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是金屬絲15的直徑d1＜d。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的齒輪泵或馬達(dá)，其特征是槽14為半圓形軸向槽。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于齒輪泵或馬達(dá)領(lǐng)域，它采用了具有高卸荷比的按照彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論設(shè)計(jì)的動(dòng)靜壓混合軸承。該軸承有三個(gè)結(jié)構(gòu)要素靜壓油室、節(jié)流器、低壓潤(rùn)滑槽。本實(shí)用新型與國(guó)內(nèi)外廣泛采用的聚四氟乙烯——鋼背復(fù)合材料的滑動(dòng)軸承相比，機(jī)械效率及總效率高，高效區(qū)廣、便于進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以預(yù)先確定油泵的高效區(qū)，工藝要求低，成本低。
文檔編號(hào)F04C2/14GK86204876SQ86204876
公開日1987年6月17日 申請(qǐng)日期1986年7月5日
發(fā)明者鄒平行 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)部洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan