專利名稱：一種大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒形經(jīng)過修正的大螺旋角斜齒齒輪泵的流體輸送裝置，是液壓、潤(rùn)滑等流體管路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能與流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化的一種泵送設(shè)備，具體說是特別涉及一種適用于機(jī)械系統(tǒng)油路以及高粘度流體輸送的大排量齒輪泵。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求逐年擴(kuò)大，近年，一大批核電、火電、風(fēng)電項(xiàng)目不斷得到建設(shè)。在這個(gè)過程中，高性能大型裝備的自主化正成為我國(guó)掌握高端核心技術(shù)的著力點(diǎn)。液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)是機(jī)械裝置的重要組成部分，其性能的高低對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和耐久性起著至關(guān)重要的作用。在很多關(guān)鍵設(shè)備中，齒輪泵噪聲值和排量的高低已成為重要的考核指標(biāo)。目前，在油路系統(tǒng)中，動(dòng)力源以齒輪泵為主，而齒輪泵又以直齒齒輪泵和小螺旋角斜齒齒輪泵為主。大排量長(zhǎng)齒寬直齒齒輪泵，先天存在著噪聲值大、脈動(dòng)大、困油現(xiàn)象不易控制等缺陷，小螺旋角斜齒齒輪泵又不能有效解決上述問題，而市場(chǎng)上存在的一些大螺旋角斜齒齒輪泵，容積效率普遍較低，且多僅限應(yīng)用于低壓、高粘度流體輸送系統(tǒng)中。這些因素均已成為齒輪泵應(yīng)用于高端機(jī)械裝備的限制。因此，開發(fā)一種低噪聲、高性能的齒輪泵已成為一項(xiàng)很迫切的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種適用于機(jī)械系統(tǒng)油路以及高粘度流體輸送的大排量齒輪泵一大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵。本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵包括通過徑向推力滑動(dòng)軸承安裝在泵體內(nèi)的主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪、設(shè)置在泵體吸油腔一側(cè)的吸油管，所述吸油管的另一端與可調(diào)式升降底閥相連接，所述的主動(dòng)斜齒輪、從動(dòng)斜齒輪為齒輪副軸向重合度大于1.5的大螺旋角漸開線圓柱斜齒輪；其中，齒輪副單齒對(duì)齒向嚙合線長(zhǎng)度小于齒寬，使多齒在齒寬方向形成嚙合，且多段嚙合線與齒形經(jīng)過修正形成的齒頂齒根小頂隙，共同組合成吸油腔和排油腔在齒寬方向上的分離線；其中，所述頂隙在0.1OMrT0.20Mn范圍內(nèi)取值，齒形修正量可根據(jù)所設(shè)計(jì)齒輪副的干涉量確定；通過齒輪副的轉(zhuǎn)動(dòng)和分離線的移動(dòng)，齒輪泵完成吸排油工作，所述可調(diào)式升降底閥可根據(jù)齒輪副吸油能力調(diào)節(jié)進(jìn)油閥值，配合齒輪副完成吸油過程。本發(fā)明中所述的可調(diào)式升降底閥包括閥體、固定安裝在閥體頂部的與吸油管相連接的管接頭、通過內(nèi)外螺紋旋裝在閥體底部的調(diào)整底筒、安裝在閥體內(nèi)的閥芯，所述閥芯的上端穿裝在通過支撐板安裝在閥體內(nèi)的滑套內(nèi)，所述閥芯的下端通過連接件與位于調(diào)整底筒上方的密封墊相結(jié)合，在滑套與調(diào)整底筒之間的閥芯桿段上套裝有彈簧。
本發(fā)明中的主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪均采用了大齒高設(shè)計(jì)(齒頂高在1.0MrTl.2Mn之間)，并針對(duì)齒形進(jìn)行了干涉判斷與消除修正，這種設(shè)計(jì)即滿足了齒頂齒根之間小頂隙的要求，又避免了干涉現(xiàn)象。本發(fā)明的有益效果如下:
由于大螺旋角斜齒輪本身的嚙合特性，本發(fā)明的齒輪泵具有噪聲低、流量脈動(dòng)小、困油現(xiàn)象輕等特點(diǎn)，特別適用于有大排量低噪聲需求的場(chǎng)合，可廣泛為大型高端設(shè)備中的液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)提供大排量高性能的流體動(dòng)力裝置。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)。圖2是圖1中可調(diào)式升降底閥剖面圖。圖1、圖2中序號(hào):1是如端蓋、2是泵體、3是從動(dòng)斜齒輪、4是主動(dòng)斜齒輪、5是后端蓋、6是徑向推力滑動(dòng)軸承、7是密封壓蓋、8是吸油管、9是可調(diào)式升降底閥、10是滑套、11是閥芯、12是彈簧、13是密封墊、14是支撐板、15是閥體、16是調(diào)整底筒。圖3、圖4是本發(fā)明齒輪泵吸油腔、壓油腔分離線組成及平移過程的平面圖。圖3、圖4中序號(hào):17是大螺旋角小頂隙斜齒齒輪泵吸油腔和排油腔的分離線、18是單對(duì)齒嚙合組成分離線的嚙合線線段、19是分離線的小頂隙段，圖中的波浪形分離線是由多個(gè)嚙合線線段和小頂隙段組成的。圖3和圖4為齒輪副在兩個(gè)不同嚙合角時(shí)分離線所處的位置。圖5、圖6是普通斜齒齒輪泵分離線的形成及平移過程的平面圖。圖5、6中序號(hào):20是普通小螺旋角斜齒齒輪泵吸油腔和壓油腔的分離線，由單一的嚙合線構(gòu)成。圖5和和圖6為齒輪副在兩個(gè)不同嚙合角時(shí)分離線所處的位置。圖7是本發(fā)明中修正齒形與標(biāo)準(zhǔn)齒形對(duì)比的平面圖。圖7中序號(hào):21是標(biāo)準(zhǔn)齒形，22是修正齒形。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)例(附圖)做進(jìn)一步描述:
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的齒輪泵包括通過徑向推力滑動(dòng)軸承6安裝在泵體2內(nèi)的主動(dòng)斜齒輪4和從動(dòng)斜齒輪3，設(shè)置在泵體吸油腔一側(cè)的吸油管8，所述吸油管的另一端與可調(diào)式升降底閥9相連接，所述的主動(dòng)斜齒輪4、從動(dòng)斜齒輪3為齒輪副軸向重合度大于1.5的大螺旋角漸開線圓柱斜齒輪；其中，齒輪副單齒對(duì)齒向嚙合線長(zhǎng)度小于齒寬，使多齒在齒寬方向形成嚙合，且多個(gè)嚙合線線段18與齒形經(jīng)過修正形成的齒頂齒根小頂隙19(齒頂頂隙在0.1OMrT0.20Mn范圍內(nèi)取值，齒形修正量可根據(jù)所設(shè)計(jì)齒輪副的干涉量確定)，共同組合成吸油腔和排油腔在齒寬方向上的分離線17，通過齒輪副的轉(zhuǎn)動(dòng)和分離線17的移動(dòng)，齒輪泵完成吸排油工作，所述可調(diào)式升降底閥9可根據(jù)齒輪副吸油能力調(diào)節(jié)進(jìn)油閥值，配合齒輪副完成吸油過程。更具體的說:前端蓋1、后端蓋5安裝于泵體2的兩端，和泵體2以及密封壓蓋7共同形成一個(gè)密封的腔室；四個(gè)徑向推力滑動(dòng)軸承6通過座孔安裝于泵體2上，對(duì)主動(dòng)斜齒輪4和從動(dòng)斜齒輪3起支撐作用；帶有可調(diào)式升降底閥9的吸油管8則與泵體2吸油腔側(cè)的法蘭相連，共同完成吸油。本發(fā)明中所述的可調(diào)式升降底閥9包括閥體15、固定安裝在閥體頂部的與吸油管相連接的管接頭、通過內(nèi)外螺紋旋裝在閥體底部的調(diào)整底筒16、安裝在閥體內(nèi)的閥芯11，所述閥芯的上端穿裝在通過支撐板14安裝在閥體內(nèi)的滑套10內(nèi)，所述閥芯11的下端通過連接件與位于調(diào)整底筒上方的密封墊13相結(jié)合，在滑套10與調(diào)整底筒16之間的閥芯11桿段上套裝有彈簧12。本發(fā)明的具體工作過程:
電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)斜齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)斜齒輪4和從動(dòng)斜齒輪3的多個(gè)齒對(duì)嚙合，形成多段嚙合線18。多個(gè)分段的嚙合線18和齒形經(jīng)過修正形成的齒頂齒根小頂隙19共同組成吸油腔和排油腔在齒寬方向上的分離線17，如圖3、4中所示的波浪形折線。隨著主動(dòng)斜齒輪4和從動(dòng)斜齒輪3的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，分離線17逐漸從齒輪的一端向另一端移動(dòng)，并有向泵體2內(nèi)排油腔方向移動(dòng)的趨勢(shì)，在這個(gè)過程中，分離線17排油腔側(cè)齒槽內(nèi)的液體逐步被參與嚙合的輪齒實(shí)體擠出，排出排油腔；分離線17吸油腔側(cè)齒槽內(nèi)則隨著參與嚙合輪齒實(shí)體的逐步退出，形成真空，促使泵體2內(nèi)吸油腔和吸油管8內(nèi)的壓強(qiáng)降低，這會(huì)使可調(diào)式升降底閥9的兩側(cè)形成一定·的壓力差，當(dāng)壓力差達(dá)到設(shè)定閥值時(shí)，可調(diào)式升降底閥9打開，油液進(jìn)入吸油管8和吸油腔，填補(bǔ)因輪齒嚙合形成的真空。這樣，隨著齒輪副的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒槽內(nèi)的油液在多個(gè)嚙合的線段內(nèi)從先參與嚙合的齒端向另一端逐漸被擠出，排出排油腔。大螺旋角斜齒齒輪副輪齒嚙合是小周期、多齒對(duì)重復(fù)性運(yùn)動(dòng)，同時(shí)嚙合的輪齒與重合度有關(guān)，因此，能夠保證大螺旋角斜齒齒輪泵工作的連續(xù)性。當(dāng)齒輪泵停止工作時(shí)，可調(diào)式升降底閥9在吸油管8內(nèi)油液重力和彈簧12彈力的共同作用下關(guān)閉，油液被封存在吸油管8和吸油腔內(nèi)，從而保證齒輪泵再次工作時(shí)，可直接重復(fù)前面的工作過程?？烧{(diào)式升降底閥9的閥體15和調(diào)整底筒16螺紋副旋合長(zhǎng)度的改變，可調(diào)整彈簧12的壓縮長(zhǎng)度，進(jìn)而可根據(jù)齒輪泵吸油能力設(shè)定吸油的壓力閥值。本發(fā)明中所述的主動(dòng)斜齒輪4、從動(dòng)斜齒輪3均為大螺旋角設(shè)計(jì)，螺旋角可在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)選擇。本發(fā)明中的齒輪泵吸排油過程，依靠的是大螺旋角齒輪副多對(duì)輪齒同時(shí)嚙合形成的嚙合線18與小頂隙19組成的波浪型分離線17工作的，如圖3、4所示，而普通斜齒齒輪泵依靠的是單齒對(duì)嚙合形成的直線型分離線20工作的，如圖5、6所示。因此，困油現(xiàn)象和流量脈動(dòng)較直齒齒輪泵影響較小，與普通斜齒齒輪泵相比，本發(fā)明大螺旋角小頂隙齒輪泵螺旋角的選擇也不再受端面嚙合線長(zhǎng)度的限制。主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪的齒廓均經(jīng)過修正。漸開線型齒輪副嚙合，必定存在齒頂間隙。在本發(fā)明中，為了形成吸油腔和壓油腔的有效分離線，主動(dòng)斜齒輪4和從動(dòng)斜齒輪3均采用了大齒高(齒頂高在1.0MrTl.2 Mn之間)、小頂隙設(shè)計(jì)(齒頂頂隙在0.ΙΟΜιΓΟ.20Mn之間)，以盡量減小齒頂齒根之間的間隙，從而利用小頂隙組成波浪形分離線的部分封油線段。但輪齒齒廓大齒高設(shè)計(jì)，可能會(huì)產(chǎn)生齒輪副齒頂齒根嚙合干涉現(xiàn)象。為了解決該問題，在本發(fā)明中，通過干涉判斷與計(jì)算，針對(duì)齒廓端部未有效參與嚙合部分漸開線，進(jìn)行了干涉削除修正。標(biāo)準(zhǔn)齒形21與本發(fā)明中大齒高修正齒形22的對(duì)比，如圖7所示。由于本發(fā)明齒輪泵輪齒嚙合存在著齒頂齒根小頂隙，初始吸油能力受到限制。帶有可調(diào)式升降底閥9的吸油管8設(shè)計(jì)，可有效避免非工作狀態(tài)下油液的回流，從而提高齒輪泵的初始吸油能力。
權(quán)利要求
1.一種大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵，其特征在于:它包括通過徑向推力滑動(dòng)軸承安裝在泵體內(nèi)的主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪、設(shè)置在泵體吸油腔一側(cè)的吸油管，所述吸油管的另一端與可調(diào)式升降底閥相連接，所述的主動(dòng)斜齒輪、從動(dòng)斜齒輪為齒輪副軸向重合度大于1.5的大螺旋角漸開線圓柱斜齒輪；其中，齒輪副單齒對(duì)齒向嚙合線長(zhǎng)度小于齒寬，使多齒在齒寬方向形成嚙合，且多段嚙合線與齒形經(jīng)過修正形成的齒頂齒根小頂隙，共同組合成吸油腔和排油腔在齒寬方向上的分離線；其中，所述頂隙在0.1OMrT0.20Mn范圍內(nèi)取值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵，其特征在于:所述的可調(diào)式升降底閥包括閥體、固定安裝在閥體頂部的與吸油管相連接的管接頭、通過內(nèi)外螺紋旋裝在閥體底部的調(diào)整底筒、安裝在閥體內(nèi)的閥芯，所述閥芯的上端穿裝在通過支撐板安裝在閥體內(nèi)的滑套內(nèi)，所述閥芯的下端通過連接件與位于調(diào)整底筒上方的密封墊相結(jié)合，在滑套與調(diào)整底筒之間的閥芯桿段上套裝有彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵，其特征在于:主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪均采用了齒頂高在1.0MrTl.2 Mn之間的大齒高設(shè)計(jì)。
全文摘要
一種大螺旋角小頂隙高參數(shù)斜齒齒輪泵，其特征在于它包括通過徑向推力滑動(dòng)軸承安裝在泵體內(nèi)的主動(dòng)斜齒輪和從動(dòng)斜齒輪、設(shè)置在泵體吸油腔一側(cè)的吸油管，所述吸油管的另一端與可調(diào)式升降底閥相連接，所述的主動(dòng)斜齒輪、從動(dòng)斜齒輪為齒輪副軸向重合度大于1.5的大螺旋角漸開線圓柱斜齒輪；其中，齒輪副單齒對(duì)齒向嚙合線長(zhǎng)度小于齒寬，使多齒在齒寬方向形成嚙合，且多段嚙合線與齒形經(jīng)過修正形成的齒頂齒根小頂隙，共同組合成吸油腔和排油腔在齒寬方向上的分離線；其中，所述頂隙在0.10Mn~0.20Mn范圍內(nèi)取值，齒形修正量根據(jù)所設(shè)計(jì)齒輪副的干涉量確定。
文檔編號(hào)F04C15/00GK103114991SQ20131008132
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者李紀(jì)強(qiáng), 劉忠明, 張志宏, 王振, 張立勇, 王征兵 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所