CN104500388B - 一种摆线转子泵的设计制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提出一种摆线转子泵的设计制造方法，以及其在实际生产中的现实意义。该方法在某航空机载成品—液压恒速传动装置中的摆线转子泵中得到成功应用。本发明研究的摆线转子泵是内啮合式摆线齿轮泵，其结构见附图。摆线泵的“啮合端点圆”是指外转子上与其限制圆同心的圆，半径比限制圆小。“啮合端点圆”的精确求解对于生产具有重要的指导意义，在“啮合端点圆”以外，由于内外转子不啮合，所以可以适当降低制造精度，能够大量节省制造费用；另外，在“啮合端点圆”以外转子的圆弧齿根与限制圆倒成圆弧角，可大大提高外转子的强度，增加使用寿命。

Description

一种摆线转子泵的设计制造方法

技术领域

本发明涉及一种摆线转子泵的设计制造方法，属于技术加工制造领域。

背景技术

航空上使用的齿轮泵很多，按照齿轮的啮合形式，可分为外啮合式齿轮泵和内啮合式齿轮泵；按照齿形来分，可分为渐开线齿形和摆线齿形齿轮泵。摆线齿轮泵与齿轮泵相比较，具有结构紧凑、体积小、排量大、运动平稳、噪音小以及良好的高转速特性等优点。摆线转子泵是一种特殊齿形的内啮合齿轮，泵工作时，内外转子在啮合过程中绕平行轴同向旋转，两转子的转速与其齿数成反比。

目前摆线转子泵内外转子齿廓的机加工难度要比渐开线大的多，内外转子齿廓的表面粗糙度要求高，造成实际加工成本高，效率低。为了保证齿廓平稳啮合，外转子限制圆与摆线齿廓倒角较小，这也造成了摆线转子泵强度较低，寿命不高。

发明内容

针对现有技术存在的加工精度要求高、成本高、效率低等不足，本发明提出一种具有加工精度要求低、成本低、效率高的新的摆线转子泵的制造方法。

本发明采取的技术方案为，一种摆线转子泵的设计制造方法，包括以下步骤：

步骤1：求摆线转子泵内外转子啮合端点；

摆线转子泵内转子摆线方程如下：

$x=R\sin B-e\sin \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\sin B-{\mathrm{eZ}}_2\sin \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[1\]$

$y=R\cos B-e\cos \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\cos B-{\mathrm{eZ}}_2\cos \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[2\]$

“啮合端点”为摆线上的一个拐点，根据上述摆线方程，曲线拐点必然满足如下关系：

拐点方程：

根据摆线转子泵内转子摆线方程[1][2]，对方程[1][2]求解一阶、二阶导数，将求得结果代入方程[3]中，得到拐点值B。

步骤2：求啮合端点圆；

将步骤1求得的拐点值B，带入参数方程[1][2]即可得到方程“啮合端点”值的x、y值。

根据“啮合端点”值x、y，即可求得“啮合端点圆”半径

步骤3：加工内外转子；

“啮合端点圆”是内外转子啮合点的分界线，内外转子的啮合都是在“啮合端点圆”以内进行，“啮合端点圆”以外内外转子将不再相互啮合。

根据步骤2确定的“啮合端点圆半径”确定高精度加工范围和低精度加工范围。在“啮合端点圆”以外，由于内外转子不啮合，所以可以适当降低制造精度，能够大量节省制造费用，降低制造成本。

另外可将“啮合端点圆”以外转子的圆弧齿根与限制圆交接处倒成圆弧角，可大大提高外转子的强度，增加泵的使用寿命。

一种摆线转子泵包括内转子、外转子，外转子为一段圆弧，内转子为短幅外摆线的内等距曲线的内啮合式摆线齿轮泵；本发明举例说明的摆线泵内转子由12条对称的摆线组成，从啮合情况看，当内转子的齿顶部分与外转子的圆弧齿相啮合时，内转子相对外转子作分离运动，而内转子的齿根部分与外转子的圆弧齿相啮合时，内转子相对外转子作相向运动。由此推论摆线上有一拐点，即内外转子啮合的端点。

摆线泵“啮合端点圆”指外转子上与其限制圆同心的圆，半径比限制圆小。“啮合端点圆”是内外转子啮合点的分界线，内外转子的啮合都是在“啮合端点圆”以内进行，“啮合端点圆”以外内外转子将不再相互啮合。

说明书附图1中基本参数代表：

O₁——内转子中心

O₂——外转子中心

e——两转子偏心距

外转子参数：

a——齿型圆半径

R——创成圆半径

L——限制圆半径

D——外径

Z₂——齿数

内转子参数：

ρ1——长半径

ρ2——短半径

Z₁——齿数

技术效果：“啮合端点圆”的精确求解对于生产具有重要的指导意义，在“啮合端点圆”以外，由于内外转子不啮合，所以可以适当降低制造精度，大大节省加工时间和制造费用，从而提高加工效率、降低制造成本；另外将“啮合端点圆”以外转子的圆弧齿根与限制圆倒成圆弧角，减少局部应力集中，可大大提高外转子的强度，增加使用寿命。

附图说明

图1为摆线转子泵结构示意图。

具体实施方式

为更好的说明本发明，下面以某产品的摆线转子泵为例进行求解。已知某产品摆线转子泵内外转子参数，如下表所示：

参数代号	Z2	R	a	e	ρ1	ρ2
							参数值	6	28	10	3	21	15

步骤1：求摆线转子泵内外转子啮合拐点；

摆线转子泵内转子摆线方程如下：

$x=R\sin B-e\sin \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\sin B-{\mathrm{eZ}}_2\sin \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[1\]$

$y=R\cos B-e\cos \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\cos B-{\mathrm{eZ}}_2\cos \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[2\]$

拐点方程：

根据摆线转子泵内转子摆线方程[1][2]，对方程[1][2]求解一阶、二阶导数，将求得结果代入方程[3]中，根据表1中数值，得到一组拐点值B如下：

拐点值B	0.1007	0.9465	1.1476	1.9937	2.1951	3.0409
							拐点值B	3.2423	4.0081	4.2895	5.1353	5.3367	6.1825

步骤2：求啮合端点圆；

以上数值依次为摆线转子泵内转子12条摆线的“啮合端点”的拐点值，由于摆线转子泵内转子的对称性，把其中任何一个数值代入方程1和方程2在相应摆线上找到相应“拐点”到内转子中心的距离都相等，因此只需利用一组数据计算即可。

以拐点值0.1007为例，代入摆线方程[1][2]得到啮合端点”值x＝7.6003mm，y＝18.1761mm，啮合端点圆的半径

步骤3：加工内外转子；

步骤2确定的“啮合端点圆”r＝22.7012mm以内为高精度加工范围，以外加工精度可适当降低，能够大量节省制造费用，降低制造成本。

另外可将“啮合端点圆”以外转子的圆弧齿根与限制圆交接处倒成圆弧角R，可大大提高外转子的强度，增加泵的使用寿命。

本发明在于提出一种摆线转子泵的设计制造方法，提出了“啮合端点圆”的概念，并对其进行精确求解，对于生产具有重要的指导意义，在“啮合端点圆”以外，由于内外转子不啮合，所以可以适当降低制造精度，能够大量节省制造费用；另外由于“啮合端点圆”以外转子的圆弧齿根与限制圆倒成圆弧角，可大大提高外转子的强度，增加使用寿命。

Claims (2)

1.一种摆线转子泵的设计制造方法，所述摆线转子泵包括摆线转子泵内转子、外转子，其特征在于：

所述设计制造方法包括以下步骤：

步骤1：求摆线转子泵内外转子啮合端点

摆线转子泵内转子摆线方程如下：

$x=R\sin B-e\sin \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\sin B-{\mathrm{eZ}}_2\sin \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[1\]$

$y=R\cos B-e\cos \left(Z_{2}B\right)-\frac{a\[R\cos B-{\mathrm{eZ}}_2\cos \left(Z_{2}B\right)\]}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2-2{\mathrm{ReZ}}_2\cos (Z_2-1)B}}---\[2\]$

“啮合端点”为摆线上的一个拐点，根据上述摆线方程，拐点必然满足如下关系：

拐点方程：

a-齿型圆半径，R-创成圆半径，Z_2-齿数，B-拐点值，

e-两转子偏心距，x、y-“啮合端点”值，

根据摆线转子泵内转子摆线方程[1]和[2]，对方程[1]和[2]求解一阶、二阶导数，将求得结果代入方程[3]中，得到拐点值B；

步骤2：求啮合端点圆

将步骤1求得的拐点值B，带入参数方程[1]和[2]即可得到方程“啮合端点”值的x、y值，

根据“啮合端点”值x、y，即可求得“啮合端点圆”半径

步骤3：加工内外转子

啮合端点圆指外转子上与其限制圆同心的圆，半径比限制圆小，是内外转子啮合点的分界线，内外转子的啮合都是在“啮合端点圆”以内进行，“啮合端点圆”以外内外转子将不再相互啮合，

根据步骤2确定的“啮合端点圆半径”确定精度加工范围，在“啮合端点圆”以外，由于内外转子不啮合，可以适当降低制造精度，能够节省制造费用，降低制造成本。

2.根据权利要求1所述的摆线转子泵的设计制造方法，其特征在于：将啮合端点圆以外转子的圆弧齿根与限制圆交接处倒成圆弧角，可提高外转子的强度，增加泵的使用寿命。