CN106224237B - 齿轮泵齿廓型线确定方法和内啮合齿轮泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种齿轮泵齿廓型线确定方法和内啮合齿轮泵。该方法包括：提供第一形成圆、第二形成圆及齿形圆；使所述第二形成圆与所述第一形成圆之间具有用于几何补偿的偏心距；在第二形成圆的圆周上、圆内或圆外确定一定点，在保持所述第一形成圆静止的基础上使所述第二形成圆绕所述第一形成圆的圆心旋转，所述一定点的轨迹形成第一外摆线；采用第一距离对所述第一外摆线进行矢量放大变换以得到第二外摆线；将所述齿形圆的圆心沿所述第二外摆线移动所形成的包络线作为所述齿轮泵齿廓型线。通过上述技术方案，本发明可以更加方便地调整齿廓的外形、大小以及齿面间隙，从而避免由于间隙过大导致产生较大的碰撞，以致噪声和脉动较大的问题。

Description

齿轮泵齿廓型线确定方法和内啮合齿轮泵
技术领域
本发明涉及齿轮泵领域，特别涉及一种齿轮泵齿廓型线确定方法和内啮合齿轮泵。
背景技术
齿轮泵是液压传动系统中一种常用的液压泵，按齿轮啮合形式可分内啮合齿轮泵和外啮合齿轮泵两种。
内啮合齿轮泵仅有两个运动件：内转子和外转子，其中，内转子即与主轴连接的圆弧齿，它带动外转子同向转动。当内外转子上的齿轮相互分离时，在内啮合齿轮泵的进口处造成负压而吸入液体，当内外转子的齿轮在内啮合齿轮泵的出口处相互嵌入啮合时，将液体挤压输出。两对应齿轮相啮合所形成的空间容积变化循环一次，实现吸入物料和排出物料各一次。
摆线内啮合齿轮泵与渐开线外啮合齿轮泵相比，具有结构紧凑，质量轻，尺寸小等优点，而且由于齿轮同向旋转，相对滑动速度小，磨损轻微，使用寿命长，流量脉动小，因而压力脉动和噪声都较小。同时，油液在离心力的作用下易充满齿间槽，故允许高速旋转，容积效率较高。
但是，现有技术中的摆线内啮合齿轮泵的齿廓通常是采用公知测绘仿制的摆线形状，因此其齿面间隙较大且无法在设计时进行调整，造成冲突啮合滚动时发生较大的噪声，且压力脉动也较大。
发明内容
本发明提供了一种齿轮泵齿廓型线确定方法和内啮合齿轮泵，以解决现有技术中压力脉动和噪声较大的问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种齿轮泵齿廓型线确定方法，包括：提供第一形成圆、第二形成圆及齿形圆；使所述第二形成圆与所述第一形成圆之间具有用于几何补偿的偏心距；在第二形成圆的圆周上、圆内或圆外确定一定点，在保持所述第一形成圆静止的基础上使所述第二形成圆绕所述第一形成圆的圆心旋转，所述一定点的轨迹形成第一外摆线；采用第一距离对所述第一外摆线进行矢量放大变换以得到第二外摆线；将所述齿形圆的圆心沿所述第二外摆线移动所形成的包络线作为所述齿轮泵齿廓型线。
优选地，所述方法还包括：通过调节所述偏心距的大小调节所述齿轮泵齿廓型线的形状。
优选地，所述齿轮泵齿廓型线为齿轮泵的内转子齿廓型线或外转子齿廓型线，所述齿形圆的半径满足以下关系式：
R＝r+D+E
其中，R为所述齿形圆的半径，r为所述第一形成圆的矢量半径，D为所述偏心距，E为所述第一距离。
优选地，所述第一形成圆的圆心与所述第二形成圆的圆心之间连线所在的直线与所述第二形成圆的一侧相交于第一交点，即为所述一定点。
优选地，所述第一形成圆与所述第二形成圆相切，所述第一交点是所述第一形成圆与所述第二形成圆的切点。
优选地，所述第一形成圆与所述第二形成圆相离或相交。
本发明还提供了一种内啮合齿轮泵，其中，所述内啮合齿轮泵的外转子的齿廓和内转子的齿廓由上述的齿轮泵齿廓型线确定方法确定。
通过上述技术方案，本发明可以更加方便地调整齿廓的外形、大小以及齿面间隙，从而避免由于间隙过大导致产生较大的碰撞，以致噪声和脉动较大的问题。
附图说明
图1示意性地示出了本发明中的内转子齿廓线与外转子齿廓线啮合时的示意图；
图2示意性地示出了本发明确定内转子齿廓线的原理示意图；
图3示意性地示出了图2中的M部的包络线放大示意图；
图4示意性地示出了本发明确定的内转子齿廓线的示意图；
图5示意性地示出了本发明确定外转子齿廓线的原理示意图。
图中附图标记：1、内转子齿廓线；2、外转子齿廓线；3、第一圆；4、第二圆；5、第三圆；6、第一短幅外摆线；7、第一齿形圆；8、第二次短幅外摆线；9、第二短幅外摆线；10、第二齿形圆；11、第一次短幅外摆线；12、包络线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参考图1至图4，本发明提供了一种齿轮泵齿廓型线确定方法，特别适用于摆线内啮合齿轮泵的内外齿廓的型线确定，利用这种方法，可实现对内或外齿廓的外形、大小以及齿面间隙的调整，从而改善压力脉动和噪声情况。
在利用本发明中的方法确定齿轮泵齿廓型线时，首先提供至少三个圆，即第一形成圆、第二形成圆及齿形圆，且使所述第二形成圆与所述第一形成圆之间具有用于几何补偿的偏心距。
在第二形成圆上确定一定点(需要说明的是，在第二形成圆上确定一定点并不意味着该定点仅可以位于圆周上，该定点可以位于圆周上，也可以位于圆内或圆外，依据具体的齿廓型线确定需求而定)，在保持所述第一形成圆静止的基础上使所述第二形成圆绕所述第一形成圆的圆心旋转，所述一定点的轨迹形成第一外摆线；采用第一距离对所述第一外摆线进行矢量放大变换以得到第二外摆线；将所述齿形圆的圆心沿所述第二外摆线移动所形成的包络线作为所述齿轮泵齿廓型线。
本发明所形成的第一外摆线可能存在干涉问题，为了消除干涉，本发明利用第一距离对第一外摆线进行矢量放大，从而得到矢量变换后的第二外摆线，且放大的比例是可以人工设定和调整的，另外第一外摆线的形状也是可以通过调节第二形成圆的大小以及其相对于第一形成圆的位置而进行调节的(即可以调节齿廓的外形)，因此，通过上述技术方案，本发明可以更加方便地调整齿廓的外形、大小以及齿面间隙，从而避免由于间隙过大导致产生较大的碰撞，以致噪声和脉动较大的问题。
可见，采用本发明中的上述技术方案可以使齿面间隙更加均匀，其有效地降低了噪声及压力脉动。
如前文所述，第一外摆线的形状是可以通过调节第二形成圆的大小以及其相对于第一形成圆的位置而进行调节的，具体地说，可通过调节所述偏心距的大小来调节所述齿轮泵齿廓型线的形状。通过调节偏心距可以有多种位置情况，例如，可以是第一形成圆和第二形成圆相切、相交或相离。不同的位置情况下，确定不同形状的齿廓线。
优选地，所述第一形成圆的圆心与所述第二形成圆的圆心之间连线所在的直线与所述第二形成圆的一侧相交于第一交点，选择第一交点作为所述第二形成圆的一定点，所述第一外摆线是所述第一交点在所述第二形成圆做所述旋转过程中形成的运动轨迹。该第一交点在第一形成圆与第二形成圆相切时为二者的切点。总之，第一交点是第二形成圆上的一个点，其在第二形成圆旋转过程中的运动路径即为第一外摆线。
为了更好地说明本发明中的各齿廓线的形状及形成过程，现在以图1至4为例，对本发明中的方法进行详细说明。
其中，图1示出了通过本发明中的上述方法最终形成的内转子齿廓线1和外转子齿廓线2的形状，为了形成这两个齿廓线，本发明使用了三个圆，即第一圆3、第二圆4和第三圆5。
根据上述描述的技术方案可知，在形成第一外摆线和第二外摆线时，需要分别用到2个圆。为此，图1中使用了第一圆3和第二圆4来形成内转子齿廓线1，使用了第一圆3和第三圆5来形成外转子齿廓线2，即内转子齿廓线1和外转子齿廓线2共用一个第一圆3。
如图1所示，第一圆3的圆心为A，第二圆4的圆心为B，第三圆5的圆心为C，第一圆3和第二圆4之间具有第一偏心距D1，第一圆3和第三圆5之间具有第二偏心距D2。
图2至图4示出了形成内转子齿廓线1的过程。如图2至图4所示，第一圆3与第二圆4的切点Q构成上述第一交点即一定点。当第一圆3静止、第二圆4绕第一圆3旋转比如顺时针旋转时，该切点的轨迹形成第一次短幅外摆线11(即第一外摆线)。在图2至4所示实施例中，第一次短幅外摆线11具有六个瓣，瓣的根部有交集，即朝向第一圆3的两个瓣之间的连接部分形成“蝴蝶节”状结构，从而会引起干涉问题。为了消除干涉，采用修正距离(即形成内转子齿廓线时的第一距离)E1将第一次短幅外摆线11矢量放大成第一短幅外摆线6(即第二外摆线)，避免内转子齿廓有“尖头”。然后，以第一短幅外摆线6的点作为第一齿形圆7的圆心，将第一齿形圆7沿着第一短幅外摆线6移动如顺时针移动，从而形成一系列包络曲线，而完整的包络曲线即形成内转子齿廓线，如图3示意性地放大示出了图2中的M部的包络线12。最终形成的内转子齿廓线如图4所示。
图5示出了形成外转子齿廓线的原理图。其中，形成外转子齿廓线的方法和过程与图2至4中的形成内转子齿廓线的方法完全一致。其中，第一圆3与第三圆5的切点构成上述第一交点即一定点。当第一圆3静止、第三圆5绕第一圆3旋转比如顺时针旋转时，该切点的轨迹形成第二次短幅外摆线8(即第一外摆线)。在图5所示实施例中，第二次短幅外摆线8具有六个瓣，瓣的根部有交集，即朝向第一圆3的两个瓣之间的连接部分形成“蝴蝶节”状结构，从而会引起干涉问题。为了消除干涉，采用修正距离(即形成外转子齿廓线时的第一距离)E2将第二次短幅外摆线8矢量放大成第二短幅外摆线9(即第二外摆线)，避免外转子齿廓有“尖头”。然后，以第二短幅外摆线9的点作为第二齿形圆10的圆心，将第二齿形圆10沿着第二短幅外摆线9移动如顺时针移动，从而形成一系列包络曲线，如图5所示的包络线，而完整的包络曲线即形成外转子齿廓线。
优选地，所述齿轮泵齿型线为齿轮泵的内转子齿廓型线或外转子齿廓型线，所述齿形圆的半径满足以下关系式：
R＝r+D+E
其中，R为所述齿形圆的半径，r为所述第一形成圆的矢量半径，D为所述偏心距，E为所述第一距离。例如，在图2至4、及图5所示的实施例中，均可以采用上述方法确定第一齿形圆和第二齿形圆的半径。
本发明还提供了一种内啮合齿轮泵，其中，所述内啮合齿轮泵的外转子的齿廓和内转子的齿廓由上述的齿轮泵齿廓型线确定方法确定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种齿轮泵转子，其齿廓型线由以下方法确定，包括：
提供第一形成圆、第二形成圆及齿形圆；
使所述第二形成圆与所述第一形成圆之间具有用于几何补偿的偏心距；
在第二形成圆的圆周上、圆内或圆外确定一定点，在保持所述第一形成圆静止的基础上使所述第二形成圆绕所述第一形成圆的圆心旋转，所述一定点的轨迹形成第一外摆线；
采用第一距离对所述第一外摆线进行矢量放大变换以得到第二外摆线；
将所述齿形圆的圆心沿所述第二外摆线移动所形成的包络线作为所述齿轮泵齿廓型线。
2.根据权利要求1所述的齿轮泵转子，其特征在于，所述方法还包括：通过调节所述偏心距的大小调节所述齿轮泵齿廓型线的形状。
3.根据权利要求1所述的齿轮泵转子，其特征在于，所述齿轮泵齿廓型线为齿轮泵的内转子齿廓型线或外转子齿廓型线，所述齿形圆的半径满足以下关系式：
R＝r+D+E
其中，R为所述齿形圆的半径，r为所述第一形成圆的矢量半径，D为所述偏心距，E为所述第一距离。
4.根据权利要求1所述的齿轮泵转子，其特征在于，所述第一形成圆的圆心与所述第二形成圆的圆心之间连线所在的直线与所述第二形成圆的一侧相交于第一交点，即为所述一定点。
5.根据权利要求4所述的齿轮泵转子，其特征在于，所述第一形成圆与所述第二形成圆相切，所述第一交点是所述第一形成圆与所述第二形成圆的切点。
6.根据权利要求4所述的齿轮泵转子，其特征在于，所述第一形成圆与所述第二形成圆相离或相交。
7.一种内啮合齿轮泵，其特征在于，所述内啮合齿轮泵的外转子和内转子由权利要求1至6中任一项所述的齿轮泵转子构成。
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