CN102927002B - 一种高压齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压齿轮泵，包括中泵体、前盖和后盖，在该中泵体内设有轴套、主动齿轮轴和被动齿轮轴，主动齿轮轴和被动齿轮轴通过DU轴承安装在轴套内，在用于封堵齿轮端面的侧板上设有高温密封件和挡圈，在轴套上开设有连通出油高压侧的主进油道以及两条分流油道，分流油道分别通向主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承，在DU轴承的低压区域上开设有子油路，子油路与对应的分流油道连通。本齿轮泵具有结构精密、工艺性好、压力高、排量范围宽、低噪音、性价比高、使用寿命长、适用范围广的优点。能在无需变量的工况中取代价格高、抗污染力差、体积较大的柱塞泵，可广泛适用于各类机械设备。

Description

一种高压齿轮泵

技术领域

本发明涉及液压动力装置，具体涉及一种高压齿轮泵。

背景技术

液压齿轮泵具有结构简单、转速范围宽、耐污染力强、适应范围广、性价比高的优点，是目前在各类液压机械中应用范围最广、用量最大的液压动力元件。液压齿轮泵是在密闭容腔内通过一对齿轮啮合区容积的变化作用将机械能转换为液压能，驱动液压执行元件作功的液压动力元件。广泛适用于各类工程机械、铁路机械、公路机械、建筑机械、矿山机械、能源机械、环卫机械、船舶机械、军工机械等。

目前用于25Mpa工作压力的高压齿轮泵产品极少，虽经不断改进，仍存在以下缺陷：

1.齿轮泵许用压力普遍≤20-25Mpa,功率密度相对较低，造成执行机构体积增大。

2.噪音大，现有齿轮泵工作时噪音一般都大于80dB, 高压区压力振摆≥1.5Mpa，容易形成系统共振现象，造成系统可靠性下降，并污染空间环境。

3.目前国内采用的齿轮泵减轻轴承负荷的办法，如CBZ系列高压齿轮泵（工作压力≤25Mpa）在低压区齿顶处采用径向补偿块来平衡高压区推力，以减轻轴承负荷，由于采用机械推力的作用使径向补偿块磨损特别严重，既增加油液污染物，也难以保证寿命期内的可靠性。

4.通过加大齿轮轴径和长度，增大轴承受力面积，以降低受力面的许用负荷。但造成泵体径向尺寸加大，轴向受力增加，不能满足小排量的结构需求和高压力下的强度要求。

5.齿轮两端用于密封的侧板的高低压腔很难做到压力平衡，造成高压侧单边严重磨损，使得轴向密封能力降低乃至失效。

7.侧板密封及聚四氟挡圈在高压带来的高温下短期内变形或部分融化，造成密封失效。

8.在现有同类高压齿轮泵设计中，大多采用内孔有聚四乙氟与青铜粉末混合涂层的滑动轴承（简称DU轴承），液压油是通过侧板低压区一侧与齿轮接触面上所加工的流道槽从齿轮轴径周边进入去润滑DU轴承的，属于低压润滑状态。由于齿轮在受压状态下位于出油通道高压腔一侧的压力油将齿轮推向进油通道的低压腔一侧，输出压力越高则推力越大，齿轮轴径作用在轴承低压侧的受力值就越大。齿轮轴径与DU轴承低压侧内壁紧贴在一起，润滑油液愈加无法进入受力工作区，由于DU轴承自润滑能力有限，因此在高压作用下DU轴承的受力极值一旦超过了其承受能力即造成轴承损坏失效，并造成齿轮齿顶处与中泵体之间的扫镗切削量增大到0.05mm以上，由此产生的较多铁屑和齿顶毛刺又进一步损坏相关运动构件。因此现有轴承受力状况难以改善是齿轮泵压力难以提高的重要因素之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种高压齿轮泵，其工作压力较高、噪音较低；能改善齿轮轴及轴承的受力状况，延长使用寿命。

本发明所述的一种高压齿轮泵，包括中泵体、前盖和后盖，所述前盖和后盖分别连接在中泵体的两端面上，在中泵体上分别设有进油通道和出油通道，在该中泵体内设有轴套、主动齿轮轴和被动齿轮轴，主动齿轮轴上的主动齿轮与被动齿轮轴上的被动齿轮啮合；在中泵体内设有两块用于封堵齿轮端面的“8”字型侧板，所述两块侧板分别位于主动齿轮和被动齿轮的左、右两端面，并套在主动齿轮轴和被动齿轮轴上；所述主动齿轮轴和被动齿轮轴通过DU轴承安装在轴套内，在所述侧板的与轴套抵触的侧面上设有高温密封件和挡圈；在前盖的主动齿轮轴孔内设有弹簧卡圈和自紧油封；在主动齿轮和被动齿轮的左、右两端的轴套上均开设有联通出油高压侧的主进油道以及与该主进油道联通的两条分流油道，所述两条分流油道分别通向主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承；在主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承的低压区域上均开设有至少一条子油路，该子油路与对应的分流油道联通，使出油高压侧油液从低压区域流进DU轴承内表面；所述DU轴承为多层复合结构，包括外圈的钢制基体，所述的子油路由钢制基体上的毛细油路和贯穿DU轴承壁厚的小孔流道构成；在前盖和后盖均设有泄油道，改泄油道与进油通道连通，使流进DU轴承低压区域的油液流回进油通道。

在所述主动齿轮轴上的DU轴承上和被动齿轮轴上的DU轴承上分别设有四条子油路，所述四条子油路构成一矩形压力区，所述子油路的四条小孔流道位于该矩形压力区的四个角。

为改善高压油液对高温密封件的冲击，所述侧板上的高温密封件为氟橡胶材料制成。

所述侧板上的挡圈为铜合金成形件。

为提高侧板的耐磨度，以减小摩擦系数，在所述侧板的烧结铜粉的表面喷涂有硬质耐磨涂层。

在所述侧板的两端弧顶处分别各设有侧板流道，以释放不平衡液压力。

在前盖、中泵体和后盖上设有相互对应的八个公共连接孔，用带弹簧垫圈的螺钉通过所述公共连接孔将前盖、中泵体和后盖连接为一体。

为保证密封性能，在前盖与中泵体之间、以及后盖与中泵体之间均设有泵体密封件。

所述前盖、后盖和中泵体采用QT550牌号球墨铸铁制成，以提升齿轮泵的结构强度。

本发明的有益效果在于：

1.通常情况下轴承的寿命决定了齿轮泵的寿命，因此本发明通过在DU型滑动轴承的低压侧通过合理选择的流道从高压区引入小流量的高压油液，在齿轮轴径低压侧受力区域形成一定面积的高压区而形成单侧DU型静压轴承。当齿轮轴径被高压侧推向低压侧时，被DU型静压轴承的低压侧受力中心区引入的高压油液形成的高压区域所平衡，减小齿轮轴向低压侧偏移理论中心的距离，减小轴承内表面所承受的受力负荷，并使泵体的扫镗切削量减小，因此一方面使得本齿轮泵的工作压力显著提高，公称压力可达32Mpa。另一方面，使得本齿轮泵的工作噪音降至72db以下。同时由于在轴套内引入了压力油液，使DU轴承得以强制润滑，摩擦系数和发热大幅降低，改善了轴承受力状况，显著延长了轴承的使用寿命。

2.通过在侧板的两端弧顶处分别各设置的侧板流道，释放不平衡液压力，减轻了侧板与齿轮端面的接触应力，避免了单边严重磨损的问题。

3.通过在侧板喷涂耐磨层，减小了齿轮端面与侧板间的摩擦系数，减小了轴向泄漏量和摩擦力，侧板耐用度显著提高。

4.将高温密封件改为氟橡胶材料、挡圈改为铜合金成形件，延长了侧板的密封性能和使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的外形图；

图3是图2的A向视图；

图4是图1的A-A剖视图；

图5是图4的局部示意图；

图6是图5的C-C剖视图；

图7是图1的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述：

如图1至图7所示，该高压齿轮泵，包括中泵体1、前盖2和后盖3，在前盖2、中泵体1和后盖3上设有相互对应的八个公共连接孔，在中泵体1与前盖2间设有用于定位的销轴25，用带弹簧垫圈21的螺钉22通过所述公共连接孔将前盖、中泵体和后盖连接为一体，在前盖2与中泵体1之间、以及后盖3与中泵体1之间均设有泵体密封件23，所述前盖2、后盖3和中泵体1采用QT550牌号球墨铸铁制成。在中泵体1上分别设有进油通道6和出油通道7，在该中泵体内设有轴套8、主动齿轮轴4和被动齿轮轴5，主动齿轮轴上的主动齿轮与被动齿轮轴上的被动齿轮啮合，主动齿轮轴上设有平键24；在中泵体1内设有两块用于封堵齿轮端面的“8”字型侧板10，所述两块侧板分别位于主动齿轮和被动齿轮的左、右两端面，并套在主动齿轮轴4和被动齿轮轴5上，在侧板10的烧结铜粉的表面喷涂有硬质耐磨涂层，在侧板10的两端弧顶处分别各设有侧板流道20；所述主动齿轮轴4和被动齿轮轴5通过DU轴承9安装在轴套8内，在所述侧板的与轴套抵触的侧面上设有氟橡胶材料制成的高温密封件11和挡圈12，挡圈12为铜合金成形件。在前盖2的主动齿轮轴孔内设有弹簧卡圈13和两只平面紧贴、唇边向外的自紧油封14；在主动齿轮和被动齿轮的左、右两端的轴套8上均开设有连通出油高压侧的主进油道15以及与该主进油道连通的两条分流油道16，所述两条分流油道16分别通向主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承；在主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承的低压区域上均开设有四条子油路，该子油路与对应的分流油道连通，使出油高压侧油液从低压区域流进DU轴承9内表面；所述DU轴承9为多层复合结构，包括外圈的钢制基体，所述的子油路由钢制基体上的毛细油路17和贯穿DU轴承壁厚的小孔流道18构成；所述四条子油路构成一矩形压力区，子油路的四条小孔流道18位于该矩形压力区的四个角。在前盖和后盖均设有泄油道19，该泄油道19与进油通道6连通，使流进DU轴承9低压区域的油液流回进油通道。

上述齿轮泵的工作原理是：在中泵体1的空腔内装入主动齿轮轴4、被动齿轮轴5，并且在齿轮的两端面分别装入侧板10后就构成了一个密闭空间。当原动机驱动主动齿轮轴4上的主动齿轮带动与之啮合的同模数、同齿宽的被动齿轮向外周运转时，进油通道6一侧的齿轮齿形啮合处逐步开启至脱离啮合，此时齿形啮合处的容腔由小变大，在密闭的容腔里产生了局部真空，油箱内的油液在大气压的作用下经密封管路从中泵体1的进油通道6进入泵体容腔内，充满油液的齿槽经齿轮转动进入中泵体1的出油通道7一侧的容腔处，此时带来油液的齿槽在旋转中又重新进入齿形啮合状态，使出油通道7齿形啮合处的容腔由大变小，由于液压油具有不可压缩性，因此经齿槽带来的同容积的油液被强制排出，经出油通道7后连接的管路及控制阀操控去推动执行元件作功，实现将机械能转化为液压能作功的全过程；当齿轮旋转至进油通道6一侧时，齿形啮合处又逐步开启至脱离啮合产生真空而吸油，由此不断地循环运转，经齿轮泵产生的压力油就源源不断地经出油通道31输出作功。同时，上述齿轮轴在保留现有DU轴承原有功能的情况下，将高压侧的液压油经轴套8从主进油道15、分流油道16分别与主动齿轮轴和被动齿轮轴上的DU轴承9低压侧外圈钢制基体上加工的毛细流道17沟通，分别从贯通DU轴承壁厚的四条小孔流道18输入小流量的压力油液，在主动齿轮轴径和被动齿轮轴径的低压侧构成矩形面积的压力区。在齿轮轴径被高压侧推向低压侧时，被DU轴承的低压侧引入的高压油液形成的压力区域所平衡，减小齿轮向低压侧偏移理论中心的距离，实现了DU轴承单侧静压的目的。当齿宽增加时，齿轮轴径与DU轴承受力值将增大，此时可在四条子油路上适当增加小孔流道来增大径向平衡力。 

Claims (9)

1.一种高压齿轮泵，包括中泵体（1）、前盖（2）和后盖（3），所述前盖和后盖分别连接在中泵体的两端面上，在中泵体上分别设有进油通道（6）和出油通道（7），在该中泵体内设有轴套（8）、主动齿轮轴（4）和被动齿轮轴（5），主动齿轮轴上的主动齿轮与被动齿轮轴上的被动齿轮啮合；在中泵体内设有两块用于封堵齿轮端面的“8”字型的侧板（10），所述两块侧板分别位于主动齿轮和被动齿轮的左、右两端面，并套在主动齿轮轴（4）和被动齿轮轴（5）上；所述主动齿轮轴（4）和被动齿轮轴（5）通过DU轴承（9）安装在轴套（8）内，在所述侧板的与轴套抵触的侧面上设有高温密封件（11）和挡圈（12）；在前盖（2）的主动齿轮轴孔内设有弹簧卡圈（13）和自紧油封（14）；其特征是：在主动齿轮和被动齿轮的左、右两端的轴套（8）上均开设有连通出油高压侧的主进油道（15）以及与该主进油道连通的两条分流油道（16），所述两条分流油道分别通向主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承；在主动齿轮轴与被动齿轮轴上的DU轴承的低压区域上均开设有至少一条子油路，该子油路与对应的分流油道连通，使出油高压侧油液从低压区域流进DU轴承内表面；所述DU轴承为多层复合结构，包括外圈的钢制基体，所述的子油路由钢制基体上的毛细油路（17）和贯穿DU轴承壁厚的小孔流道（18）构成；在前盖和后盖均设有泄油道（19），该泄油道与进油通道（6）连通，使流进DU轴承（9）低压区域的油液流回进油通道。

2.根据权利要求1所述的高压齿轮泵，其特征是：在所述主动齿轮轴（4）上的DU轴承（9）上和被动齿轮轴（5）上的DU轴承（9）上分别设有四条子油路，所述四条子油路构成一矩形压力区，所述子油路的四条小孔流道（18）位于该矩形压力区的四个角。

3.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：所述侧板（10）上的高温密封件（11）为氟橡胶材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：所述侧板（10）上的挡圈（12）为铜合金成型件。

5.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：在所述侧板（10）的烧结铜粉的表面喷涂有硬质耐磨涂层。

6.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：在所述侧板（10）的两端弧顶处分别各设有侧板流道（20）。

7.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：在所述前盖（2）、中泵体（1）和后盖（3）上设有相互对应的八个公共连接孔，用带弹簧垫圈（21）的螺钉（22）通过所述公共连接孔将前盖、中泵体和后盖连接为一体。

8.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：在前盖（2）与中泵体（1）之间、以及后盖（3）与中泵体（1）之间均设有泵体密封件（23）。

9.根据权利要求1或2所述的高压齿轮泵，其特征是：所述前盖（2）、后盖（3）和中泵体（1）采用QT550牌号球墨铸铁制成。