CN103291610B - 四作用谐波式齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四作用谐波式齿轮泵，它包括主动轴(1)、主动刚轮(2)、柔轮(3)、从动刚轮(4)、左右侧板(6、7)、密封块(9)、前后轴承座(11、12)、泵体(10)；柔轮(3)是节曲线为椭圆的薄壁柔性齿轮，主动刚轮(2)及从动刚轮(4)均为刚性齿轮，三者的齿宽相等；密封块(9)及左右侧板(6、7)将主动刚轮(2)、从动刚轮(4)和柔轮(3)之间的空间分隔成四个对称的吸油腔(a)、四个对称的排油腔(b)；主动轴(1)转动一周完成四次吸油、四次排油，可输出四倍排量，合成流量的脉动减小；主动轴(1)所受两个排油腔的径向液压力平衡，轴承及泵的寿命得以提高，适于制造大排量齿轮泵。

Description

四作用谐波式齿轮泵

技术领域

本发明四作用谐波式齿轮泵，属于液压泵技术领域。

背景技术

目前，在液压工业中使用的齿轮泵都属于单作用工作方式，即只有一个吸油腔、一个排油腔，主动轴转动一周只能完成一次吸油、一次排油，泵油量少，压力脉动及输出流量的波动较大，振动与噪声也较高。由于排油腔是高压、吸油腔是负压，两者间压力不平衡产生的径向力会使主动轴发生弯曲变形，导致间隙泄漏增加，泵的容积效率下降。因为是单边输出压力油，所以轴承受到来自排油腔的单向压力较大；泵的工作压力越高，单向压力也越大，造成轴封及轴承寿命缩短。迄今为止，齿轮泵的使用寿命还达不到设计要求，单作用工作方式是问题的症结所在。

发明内容

为了克服现有齿轮泵主动轴每转只能吸排油各一次这种单作用工作方式所带来的问题，本发明提供一种有四个吸油腔、四个排油腔，工作效率和可靠性都得到提高的四作用谐波式齿轮泵。

本发明解决技术问题采用了将齿轮泵基本原理与谐波齿轮传动相结合的方案。本发明的四作用谐波式齿轮泵，包括主动轴、主动刚轮、柔轮、从动刚轮、从动轴、左右侧板、密封块、前后轴承座、泵体，其特征是：主动刚轮及从动刚轮均为刚性齿轮，两者的轴心线平行；柔轮是节曲线为椭圆的薄壁柔性齿轮，其中心线与主动刚轮的中心线重合，并分别与主动刚轮和从动刚轮啮合；主动刚轮与柔轮及从动刚轮具有相同的齿宽，从动刚轮及从动轴组成波发生器部件。

所述密封块及左右侧板，将上述主动刚轮、从动刚轮和柔轮之间的空间分隔成四个对称的吸油腔、四个对称的排油腔；四个吸油腔、四个排油腔形成八个独立、对称的密封工作空间，作用在主动轴上的径向液压力平衡；泵的出口压力升高时，主动轴上的径向液压力依然平衡；当主动轴驱动主动刚轮顺时针方向转动时，带动柔轮及从动刚轮一起顺时针方向转动，主动刚轮与柔轮、从动刚轮与柔轮进入同向转动的啮合状态；主动轴旋转一周，完成四次吸油和四次排油过程。

所述密封块位于上述主动刚轮和从动刚轮的齿顶的圆弧面与柔轮的齿顶的圆弧面之间，并用止动销定位在所述后轴承座上。

所述左、右侧板设置在上述主动刚轮、从动刚轮和柔轮的两侧，并用圆柱销分别定位在上述前、后轴承座上。

在所述左侧板上对称设置有四个吸油孔，分别对应上述吸油腔；在所述右侧板上对称设置有四个排油孔，分别对应上述排油腔。

在所述前轴承座上设置有与上述吸油孔对应的四个进油孔、一个总进油口，四个进油孔相互连通；在所述后轴承座上设置有与上述排油孔对应的四个出油孔、一个总出油口，四个出油孔相互连通。

上述方案中，还包括用于连接所述泵体、前后轴承座的定位销、螺栓。

本发明与国内外现有技术相比具有以下优点：

(1)主动轴转动一周可以排油四次，提高了泵油效率，在相同转速下可产生四倍的流量，合成流量的脉动降低，振动小，运行平稳。

(2)由于结构对称且主动刚轮外缘处的两个排油腔也是对称布置，因此作用在主动轴上的径向液压力平衡，从而改善了主动轴的受力变形情况，间隙泄漏减少。

(3)泵的出口压力升高时，主动轴上的径向液压力依然平衡，不会出现随着泵压力增加而主动轴上的径向合力也变大的现象，轴承及整个泵的寿命得以提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中1.主动轴，2.主动刚轮，3.柔轮，4.从动刚轮，5.从动轴，6.左侧板，7.右侧板，8.止动销，9.密封块，10.泵体，11.前轴承座，12.后轴承座，13.轴承端盖，14.泵盖，15.圆柱销，16.定位销，17.螺栓

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1和图2是本发明公开的一个实施例。本发明的四作用谐波式齿轮泵由主动轴1、主动刚轮2、柔轮3、从动刚轮4、从动轴5、左侧板6、右侧板7、密封块9、前轴承座11、后轴承座12、泵体10等组成。其结构要点是：主动刚轮2及从动刚轮4均为刚性齿轮，两者的轴心线平行；柔轮3是节曲线为椭圆的薄壁柔性齿轮，其中心线与主动刚轮2的中心线重合，并分别与主动刚轮2和从动刚轮4啮合，主动刚轮2与柔轮3及从动刚轮4具有相同的齿宽；密封块9及左侧板6、右侧板7，将上述主动刚轮2、从动刚轮4和柔轮3之间的空间分隔成四个对称的吸油腔a、四个对称的排油腔b。

主动刚轮2安装在主动轴1上，也可以与主动轴1制成一体为轴齿轮结构；从动刚轮4安装在从动轴5上，也可以与从动轴5制成一体为轴齿轮结构；主动轴1及从动轴5分别支承在上述前、后轴承座上。

从动刚轮4及从动轴5组成波发生器部件，其总长大于上述柔轮3变形前的分度圆直径；波发生器使柔轮3发生变形后的椭圆形节曲线的短轴长度与主动刚轮2的节圆直径相等，其长轴的长度等于从动刚轮4的节圆直径与两根从动轴5的中心距之和。

密封块9位于上述主动刚轮2和从动刚轮4的齿顶的圆弧面与柔轮3的齿顶的圆弧面之间，并用止动销8定位在后轴承座12上。

左侧板6、右侧板7设置在主动刚轮2、从动刚轮4和柔轮3的两侧，并用圆柱销15分别定位在上述前、后轴承座上。

在上述左侧板6上对称设置有四个吸油孔c，分别对应上述吸油腔a；在上述右侧板7 上对称设置有四个排油孔d，分别对应上述排油腔b。在前轴承座11上设置有与上述吸油孔c对应的四个进油孔e、一个总进油口j，四个进油孔e相互连通；在后轴承座12上设置有与上述排油孔d对应的四个出油孔f、一个总出油口k，四个出油孔f相互连通。

泵体10、前轴承座11和后轴承座12由定位销16定位，并用螺栓17固紧。

本发明的四作用谐波式齿轮泵的波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件，它由从动刚轮4及从动轴5组成，从动轴5穿过左、右侧板并支承在前、后轴承座上，从动刚轮4与柔轮3相互啮合。柔轮3为可产生较大弹性变形的薄壁环形齿轮，其在自由状态时的分度圆直径小于波发生器部件的总长。当波发生器装入柔轮3后，波发生器的一对从动刚轮4将柔轮3撑成椭圆形，迫使柔轮3的分度圆变成椭圆，其短轴两端附近的齿与主动刚轮2的齿啮合，长轴两端附近的齿与从动刚轮4的齿啮合，而其余区域的轮齿则处于非啮合状态。当主动轴1驱动主动刚轮2连续转动时，带动柔轮3和从动刚轮4跟着转动，柔轮3的变形不断改变，使上述可变形柔轮3与主动刚轮2及从动刚轮4的啮合状态也不断改变，实现啮出吸油、啮入排油的目的。

在本实施例中，本发明的四作用谐波式齿轮泵的配油方式是：低压油从前轴承座11上的总进油口j、四个相互连通的进油孔e经过左侧板6上的四个吸油孔c进入到四个对称布置的吸油腔a中；高压油从四个对称布置的排油腔b经过右侧板7上的四个排油孔d、后轴承座12上的四个相互连通的出油孔f，由总出油口k排出。当主动轴1转动时，主动刚轮2、柔轮3及从动刚轮4同步转动，确保吸油、排油过程的顺利进行。

本发明的四作用谐波式齿轮泵的工作过程是：当主动轴1驱动主动刚轮2沿顺时针方向(图2所示的方向)转动时，带动柔轮3及从动刚轮4一起顺时针方向转动，即主动刚轮2与柔轮3、从动刚轮4与柔轮3进入同向转动的啮合状态。在主动刚轮2与柔轮3、从动刚轮4与柔轮3的轮齿脱开啮合处，齿间密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下，通过外部吸油管从前轴承座11上的总进油口j流入四个相互连通的进油孔e，再经过左侧板6上的四个吸油孔c进入到四个对称布置的吸油腔a中，将齿间槽充满，完成吸油过程；随着主动刚轮2继续旋转，吸入齿间的油液被带到四个对称布置的排油腔b，这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿间槽中的油液被挤出，通过右侧板7上的四个排油孔d、后轴承座12上的四个相互连通的出油孔f，由总出油口k排出，完成排油过程。主动轴1继续旋转，重复上述过程。

本发明的四作用谐波式齿轮泵的四个吸油腔a、四个排油腔b形成八个独立、对称的密封工作空间。可以看出，主动轴1每转一周，完成四次吸油和四次排油过程，故称四作用。四个排油腔b可产生四倍的排量，输出流量增加了三倍，提高了泵油效率。由于结构对称且主动刚轮外缘处的两个排油腔也是对称布置，因此作用在主动轴上的径向液压力平衡，从而减少了主动轴两端轴承上的负荷，延长了齿轮泵的寿命。

Claims (5)

1.一种四作用谐波式齿轮泵，包括主动轴(1)、主动刚轮(2)、柔轮(3)、从动刚轮(4)、从动轴(5)、左侧板(6)、右侧板(7)、密封块(9)、前轴承座(11)、后轴承座(12)、泵体(10)，其特征是：所述主动刚轮(2)及从动刚轮(4)均为刚性齿轮，两者的轴心线平行；柔轮(3)是节曲线为椭圆的薄壁柔性齿轮，其中心线与主动刚轮(2)的中心线重合，并分别与主动刚轮(2)和从动刚轮(4)啮合；主动刚轮(2)与柔轮(3)及从动刚轮(4)具有相同的齿宽，从动刚轮(4)及从动轴(5)组成波发生器部件；

密封块(9)及左侧板(6)、右侧板(7)，将主动刚轮(2)、从动刚轮(4)和柔轮(3)之间的空间分隔成四个对称的吸油腔(a)、四个对称的排油腔(b)；四个吸油腔(a)、四个排油腔(b)形成八个独立、对称的密封工作空间，作用在主动轴(1)上的径向液压力平衡；泵的出口压力升高时，主动轴(1)上的径向液压力依然平衡；

当主动轴(1)驱动主动刚轮(2)顺时针方向转动时，带动柔轮(3)及从动刚轮(4)一起顺时针方向转动，主动刚轮(2)与柔轮(3)、从动刚轮(4)与柔轮(3)进入同向转动的啮合状态；主动轴(1)旋转一周，完成四次吸油和四次排油过程。

2.根据权利要求1所述的四作用谐波式齿轮泵，其特征在于：所述密封块(9)位于所述主动刚轮(2)和从动刚轮(4)的齿顶的圆弧面与柔轮(3)的齿顶的圆弧面之间，并用止动销(8)定位在所述后轴承座(12)上。

3.根据权利要求1所述的四作用谐波式齿轮泵，其特征在于：所述左侧板(6)、右侧板(7)设置在所述主动刚轮(2)、从动刚轮(4)和柔轮(3)的两侧，并用圆柱销(15)分别定位在所述前轴承座(11)、后轴承座(12)上。

4.根据权利要求1所述的四作用谐波式齿轮泵，其特征在于：在所述左侧板(6)上对称设置有四个吸油孔(c)，分别对应四个吸油腔(a)；在所述右侧板(7)上对称设置有四个排油孔(d)，分别对应四个排油腔(b)；

在所述前轴承座(11)上设置有与四个吸油孔(c)对应的四个进油孔(e)、一个总进油口(j)，四个进油孔(e)相互连通；在所述后轴承座(12)上设置有与四个排油孔(d)对应的四个出油孔(f)、一个总出油口(k)，四个出油孔(f)相互连通。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的四作用谐波式齿轮泵，其特征还包括用于连接所述泵体(10)、前轴承座(11)、后轴承座(12)的定位销(16)、螺栓(17)。