CN103114991B - 一种大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵 - Google Patents

Abstract

一种大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵，其特征在于：它包括通过径向推力滑动轴承安装在泵体内的主动斜齿轮和从动斜齿轮、设置在泵体吸油腔一侧的吸油管，所述吸油管的另一端与可调式升降底阀相连接，所述的主动斜齿轮、从动斜齿轮为齿轮副轴向重合度大于1.5的大螺旋角渐开线圆柱斜齿轮；其中，齿轮副单齿对齿向啮合线长度小于齿宽，使多齿在齿宽方向形成啮合，且多段啮合线与齿形经过修正形成的齿顶齿根小顶隙，共同组合成吸油腔和排油腔在齿宽方向上的分离线；其中，所述顶隙在0.10Mn~0.20Mn范围内取值，齿形修正量根据所设计齿轮副的干涉量确定。

Description

一种大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵

技术领域

本发明涉及一种齿形经过修正的大螺旋角斜齿齿轮泵的流体输送装置，是液压、润滑等流体管路系统中实现电能与流体动能转化的一种泵送设备，具体说是特别涉及一种适用于机械系统油路以及高粘度流体输送的大排量齿轮泵。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对能源的需求逐年扩大，近年，一大批核电、火电、风电项目不断得到建设。在这个过程中，高性能大型装备的自主化正成为我国掌握高端核心技术的着力点。液压系统和润滑系统是机械装置的重要组成部分，其性能的高低对整个系统运行的可靠性和耐久性起着至关重要的作用。在很多关键设备中，齿轮泵噪声值和排量的高低已成为重要的考核指标。

目前，在油路系统中，动力源以齿轮泵为主，而齿轮泵又以直齿齿轮泵和小螺旋角斜齿齿轮泵为主。大排量长齿宽直齿齿轮泵，先天存在着噪声值大、脉动大、困油现象不易控制等缺陷，小螺旋角斜齿齿轮泵又不能有效解决上述问题，而市场上存在的一些大螺旋角斜齿齿轮泵，容积效率普遍较低，且多仅限应用于低压、高粘度流体输送系统中。这些因素均已成为齿轮泵应用于高端机械装备的限制。因此，开发一种低噪声、高性能的齿轮泵已成为一项很迫切的需要。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于机械系统油路以及高粘度流体输送的大排量齿轮泵——大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵。

本发明的目的可通过以下技术措施来实现：

本发明的大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵包括通过径向推力滑动轴承安装在泵体内的主动斜齿轮和从动斜齿轮、设置在泵体吸油腔一侧的吸油管，所述吸油管的另一端与可调式升降底阀相连接，所述的主动斜齿轮、从动斜齿轮为齿轮副轴向重合度大于1.5的大螺旋角渐开线圆柱斜齿轮；其中，齿轮副单齿对齿向啮合线长度小于齿宽，使多齿在齿宽方向形成啮合，且多段啮合线与齿形经过修正形成的齿顶齿根小顶隙，共同组合成吸油腔和排油腔在齿宽方向上的分离线；其中，所述顶隙在0.10Mn~0.20Mn范围内取值，齿形修正量可根据所设计齿轮副的干涉量确定；通过齿轮副的转动和分离线的移动，齿轮泵完成吸排油工作，所述可调式升降底阀可根据齿轮副吸油能力调节进油阀值，配合齿轮副完成吸油过程。

本发明中所述的可调式升降底阀包括阀体、固定安装在阀体顶部的与吸油管相连接的管接头、通过内外螺纹旋装在阀体底部的调整底筒、安装在阀体内的阀芯，所述阀芯的上端穿装在通过支撑板安装在阀体内的滑套内，所述阀芯的下端通过连接件与位于调整底筒上方的密封垫相结合，在滑套与调整底筒之间的阀芯杆段上套装有弹簧。

本发明中的主动斜齿轮和从动斜齿轮均采用了大齿高设计（齿顶高在1.0Mn~1.2 Mn之间），并针对齿形进行了干涉判断与消除修正，这种设计即满足了齿顶齿根之间小顶隙的要求，又避免了干涉现象。

本发明的有益效果如下：

由于大螺旋角斜齿轮本身的啮合特性，本发明的齿轮泵具有噪声低、流量脉动小、困油现象轻等特点，特别适用于有大排量低噪声需求的场合，可广泛为大型高端设备中的液压系统、润滑系统提供大排量高性能的流体动力装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（立体图）。

图2是图1中可调式升降底阀剖面图。

图1、图2中序号：1是前端盖、2是泵体、3是从动斜齿轮、4是主动斜齿轮、5是后端盖、6是径向推力滑动轴承、7是密封压盖、8是吸油管、9是可调式升降底阀、10是滑套、11是阀芯、12是弹簧、13是密封垫、14是支撑板、15是阀体、16是调整底筒。

图3、图4是本发明齿轮泵吸油腔、压油腔分离线组成及平移过程的平面图。

图3、图4中序号：17是大螺旋角小顶隙斜齿齿轮泵吸油腔和排油腔的分离线、18是单对齿啮合组成分离线的啮合线线段、19是分离线的小顶隙段，图中的波浪形分离线是由多个啮合线线段和小顶隙段组成的。图3和图4为齿轮副在两个不同啮合角时分离线所处的位置。

图5、图6是普通斜齿齿轮泵分离线的形成及平移过程的平面图。

图5、6中序号：20是普通小螺旋角斜齿齿轮泵吸油腔和压油腔的分离线，由单一的啮合线构成。图5和和图6为齿轮副在两个不同啮合角时分离线所处的位置。

图7是本发明中修正齿形与标准齿形对比的平面图。

图7中序号：21是标准齿形，22是修正齿形。

具体实施方式

本发明以下将结合实例（附图）做进一步描述：

如图1和图2所示，本发明的齿轮泵包括通过径向推力滑动轴承6安装在泵体2内的主动斜齿轮4和从动斜齿轮3，设置在泵体吸油腔一侧的吸油管8，所述吸油管的另一端与可调式升降底阀9相连接，所述的主动斜齿轮4、从动斜齿轮3为齿轮副轴向重合度大于1.5的大螺旋角渐开线圆柱斜齿轮；其中，齿轮副单齿对齿向啮合线长度小于齿宽，使多齿在齿宽方向形成啮合，且多个啮合线线段18与齿形经过修正形成的齿顶齿根小顶隙19（齿顶顶隙在0.10Mn~0.20Mn范围内取值，齿形修正量可根据所设计齿轮副的干涉量确定），共同组合成吸油腔和排油腔在齿宽方向上的分离线17，通过齿轮副的转动和分离线17的移动，齿轮泵完成吸排油工作，所述可调式升降底阀9可根据齿轮副吸油能力调节进油阀值，配合齿轮副完成吸油过程。

更具体的说：前端盖1、后端盖5安装于泵体2的两端 ，和泵体2以及密封压盖7共同形成一个密封的腔室；四个径向推力滑动轴承6通过座孔安装于泵体2上，对主动斜齿轮4和从动斜齿轮3起支撑作用；带有可调式升降底阀9的吸油管8则与泵体2吸油腔侧的法兰相连，共同完成吸油。

本发明中所述的可调式升降底阀9包括阀体15、固定安装在阀体顶部的与吸油管相连接的管接头、通过内外螺纹旋装在阀体底部的调整底筒16、安装在阀体内的阀芯11，所述阀芯的上端穿装在通过支撑板14安装在阀体内的滑套10内，所述阀芯11的下端通过连接件与位于调整底筒上方的密封垫13相结合，在滑套10与调整底筒16之间的阀芯11杆段上套装有弹簧12。

本发明的具体工作过程：

电动机带动主动斜齿轮4转动时，主动斜齿轮4和从动斜齿轮3的多个齿对啮合，形成多段啮合线18。多个分段的啮合线18和齿形经过修正形成的齿顶齿根小顶隙19共同组成吸油腔和排油腔在齿宽方向上的分离线17，如图3、4中所示的波浪形折线。随着主动斜齿轮4和从动斜齿轮3的进一步转动，分离线17逐渐从齿轮的一端向另一端移动，并有向泵体2内排油腔方向移动的趋势，在这个过程中，分离线17排油腔侧齿槽内的液体逐步被参与啮合的轮齿实体挤出，排出排油腔；分离线17吸油腔侧齿槽内则随着参与啮合轮齿实体的逐步退出，形成真空，促使泵体2内吸油腔和吸油管8内的压强降低，这会使可调式升降底阀9的两侧形成一定的压力差，当压力差达到设定阀值时，可调式升降底阀9打开，油液进入吸油管8和吸油腔，填补因轮齿啮合形成的真空。这样，随着齿轮副的转动，齿槽内的油液在多个啮合的线段内从先参与啮合的齿端向另一端逐渐被挤出，排出排油腔。大螺旋角斜齿齿轮副轮齿啮合是小周期、多齿对重复性运动，同时啮合的轮齿与重合度有关，因此，能够保证大螺旋角斜齿齿轮泵工作的连续性。当齿轮泵停止工作时，可调式升降底阀9在吸油管8内油液重力和弹簧12弹力的共同作用下关闭，油液被封存在吸油管8和吸油腔内，从而保证齿轮泵再次工作时，可直接重复前面的工作过程。可调式升降底阀9的阀体15和调整底筒16螺纹副旋合长度的改变，可调整弹簧12的压缩长度，进而可根据齿轮泵吸油能力设定吸油的压力阀值。

本发明中所述的主动斜齿轮4、从动斜齿轮3均为大螺旋角设计，螺旋角可在一个较宽的范围内选择。本发明中的齿轮泵吸排油过程，依靠的是大螺旋角齿轮副多对轮齿同时啮合形成的啮合线18与小顶隙19组成的波浪型分离线17工作的，如图3、4所示，而普通斜齿齿轮泵依靠的是单齿对啮合形成的直线型分离线20工作的，如图5、6所示。因此，困油现象和流量脉动较直齿齿轮泵影响较小，与普通斜齿齿轮泵相比，本发明大螺旋角小顶隙齿轮泵螺旋角的选择也不再受端面啮合线长度的限制。

主动斜齿轮和从动斜齿轮的齿廓均经过修正。渐开线型齿轮副啮合，必定存在齿顶间隙。在本发明中，为了形成吸油腔和压油腔的有效分离线，主动斜齿轮4和从动斜齿轮3均采用了大齿高（齿顶高在1.0Mn~1.2 Mn之间）、小顶隙设计（齿顶顶隙在0.10Mn~0.20Mn之间），以尽量减小齿顶齿根之间的间隙，从而利用小顶隙组成波浪形分离线的部分封油线段。但轮齿齿廓大齿高设计，可能会产生齿轮副齿顶齿根啮合干涉现象。为了解决该问题，在本发明中，通过干涉判断与计算，针对齿廓端部未有效参与啮合部分渐开线，进行了干涉削除修正。标准齿形21与本发明中大齿高修正齿形22的对比，如图7所示。

由于本发明齿轮泵轮齿啮合存在着齿顶齿根小顶隙，初始吸油能力受到限制。带有可调式升降底阀9的吸油管8设计，可有效避免非工作状态下油液的回流，从而提高齿轮泵的初始吸油能力。

Claims (3)

1.一种大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵，其特征在于：它包括通过径向推力滑动轴承安装在泵体内的主动斜齿轮和从动斜齿轮、设置在泵体吸油腔一侧的吸油管，所述吸油管的另一端与可调式升降底阀相连接，所述的主动斜齿轮、从动斜齿轮为齿轮副轴向重合度大于1.5的大螺旋角渐开线圆柱斜齿轮；其中，齿轮副单齿对齿向啮合线长度小于齿宽，使多齿在齿宽方向形成啮合，且多段啮合线与齿形经过修正形成的齿顶齿根小顶隙，共同组合成吸油腔和排油腔在齿宽方向上的分离线；其中，所述顶隙在0.10Mn~0.20Mn范围内取值。

2.根据权利要求1所述的大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵，其特征在于：所述的可调式升降底阀包括阀体、固定安装在阀体顶部的与吸油管相连接的管接头、通过内外螺纹旋装在阀体底部的调整底筒、安装在阀体内的阀芯，所述阀芯的上端穿装在通过支撑板安装在阀体内的滑套内，所述阀芯的下端通过连接件与位于调整底筒上方的密封垫相结合，在滑套与调整底筒之间的阀芯杆段上套装有弹簧。

3.根据权利要求1所述的大螺旋角小顶隙高参数斜齿齿轮泵，其特征在于：主动斜齿轮和从动斜齿轮均采用了齿顶高在1.0Mn~1.2 Mn之间的大齿高设计。