CN106246536B - 一种变量齿轮泵及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变量齿轮泵及工作方法，包括置于壳体内的两个齿轮，两个齿轮啮合，每个齿轮的齿根到齿顶之间均开设有上限位槽和下限位槽，齿轮的相邻齿间设置有用于调节相邻齿间开度的钢片，钢片能够在上限位槽和下限位槽之间滑动，钢片底部设置有控制其伸缩的驱动装置，通过驱动装置控制钢片的伸缩，从而使齿轮泵的输出流量在零流量和满流量之间变化，可满足不同的工况需求，变量齿轮泵为基于原有齿轮泵的改造与升级，具有结构简单，易于制造的特点。

Description

一种变量齿轮泵及工作方法

技术领域

本发明属于工业生产领域，具体涉及一种变量齿轮泵及工作方法。

背景技术

齿轮泵具有结构简单，重量轻，体积小，寿命长，工作可靠，成本低廉，自吸能力强，抗油液污染能力强的显著优点，因而齿轮泵被广泛应用于各种液压系统中，但齿轮不能代替变量泵，因为受结构所限普通齿轮泵存在最大的局限就是不能变量。

普通齿轮泵工作原理：普通的齿轮泵是由一对相同尺寸，相互啮合的齿轮安装在封闭的壳体中组成，当齿轮运转使啮合的齿轮到达吸油腔时，啮合的齿轮脱开啮合，使齿间容积变大，使得吸油腔压力降低，低压油自吸油口进入吸油腔内补充齿间变大的容积，被吸入的低压油被转动的齿轮送到高压油腔。在高压油腔区域齿轮啮合使齿间容积变小，油压升高被送出出油口，要实现这个循环的过程，其必要的条件是低压油腔不能和高压油腔相通。

根据以上的原理分析，我们可知普通齿轮泵由于是一个对称的机构，所以不能变量的，但工程实际中需要具有变量功能的泵，以应对复杂的实际工况，这限制了齿轮泵的应用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种变量齿轮泵及工作方法，能够对泵的排量进行无极调节。

为了达到上述目的，一种变量齿轮泵，包括置于壳体内的两个齿轮，两个齿轮啮合，每个齿轮的齿根到齿顶之间均开设有上限位槽和下限位槽，齿轮的相邻齿间设置有用于调节相邻齿间开度的钢片，钢片能够在上限位槽和下限位槽之间滑动，钢片底部设置有控制其伸缩的驱动装置。

所述钢片上设置有弹簧，驱动装置包括固定在齿轮中心的配油盘，配油盘通过控制油控制弹簧。

所述弹簧设置在钢片与齿轮的齿根之间。

所述齿轮的齿根处开设有齿轮配油流道，中心轴上开设有中心轴配油流道，配油盘的控制油依次通过中心轴配油流道和齿轮配油流道驱动弹簧。

所述配油盘上具有控制油压区和低油压区。

一种变量齿轮泵的工作方法，当齿轮泵需要减小排量时，控制油进入配油盘的控制油区后进入中心轴配油流道内，并在中心轴配油流道中建立相应的压力，同时该油道中建立的压力会作用在钢片的底部，并且给钢片一个向外推力作用，当中心轴配油流道和齿轮配油流道中压力大于弹簧弹力、钢片以及外侧油压时，钢片就会向外滑动，死区容积逐渐变大，从而使齿轮泵的排量减少；

当齿轮泵需要加大排量时，减小控制油进入配油盘，使钢片外侧压力和弹簧力大于中心轴配油流道和齿轮配油流道内的压力时，钢片就会向内滑动，有效工作体积变大，齿轮泵的排量变大。

与现有技术相比，本发明的变量齿轮泵通过驱动装置控制钢片的伸缩，从而使齿轮泵的输出流量在零流量和满流量之间变化，可满足不同的工况需求，变量齿轮泵为基于原有齿轮泵的改造与升级，具有结构简单，易于制造的特点，并且极大扩展了使齿轮泵的应用范围，可以替代部分其他类型的变量泵，还可通过设计实现手动和自动调节的排量功能,可达到由零排量到满排量间的无级调节，对变流量的实际工况适应性强。

本发明通过控制注入配油盘中控制油的压力，使钢片外侧压力和弹簧力大于或小于或等于中心轴配油流道和齿轮配油流道内的压力，进而改变钢片伸缩度，达到改变齿轮泵排量的目的，本方法操作简便，适应力强，便于实施。

附图说明

图1为本发明零排量时示意图；

图2为本发明中间排量时示意图；

图3为本发明最大排量时示意图；

图4为本发明配油盘安装位置示意图；

图5为本发明中间截面剖视图；

图6为本发明配油盘剖视图；

其中，1、壳体；2、齿轮；3、弹簧；4、钢片；5、上限位槽；6、下限位槽；7、齿轮配油流道；8、中心轴配油流道；9、中心轴；10、配油盘；11、控制油压区；12、低油压区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图4至图6，一种变量齿轮泵包括置于壳体1内的两个齿轮2，两个齿轮2啮合，每个齿轮2的齿根到齿顶之间均开设有上限位槽5和下限位槽6，齿轮2的相邻齿间设置有用于调节相邻齿间开度的钢片4，钢片4能够在上限位槽5和下限位槽6之间滑动，钢片4底部设置有控制其伸缩的驱动装置。

钢片4的中心轴9上设置有弹簧3，驱动装置包括固定在齿轮中心的配油盘10，配油盘10通过控制油控制弹簧3，齿轮2的齿根处开设有齿轮配油流道7，中心轴9上开设有中心轴配油流道8，配油盘10的控制油依次通过中心轴配油流道8和齿轮配油流道7驱动弹簧3，配油盘10上具有控制油压区11和低油压区12。

参见图1至图3，一种变量齿轮泵的工作方法，当齿轮泵需要减小排量时，控制油进入配油盘10的控制油区后进入中心轴配油流道8内，并在中心轴配油流道8中建立相应的压力，同时该油道中建立的压力会作用在钢片4的底部，并且给钢片4一个向外推力作用，当中心轴配油流道8和齿轮配油流道7中压力大于弹簧3弹力、钢片4以及外侧油压时，钢片4就会向外滑动，死区容积逐渐变大，从而使齿轮泵的排量减少；

当齿轮泵需要加大排量时，减小控制油进入配油盘10，使钢片4外侧压力和弹簧力大于中心轴配油流道8和齿轮配油流道7内的压力时，钢片就会向内滑动，有效工作体积变大，齿轮泵的排量变大。

我们已知齿轮泵的排量计算公式为Q＝q×n＝3.14×D×h×B×n，式中：D为齿轮节圆直径，h为齿高，n为齿轮泵每分钟转数，B为齿轮排油宽度。齿轮泵要实现变量须从D，h和B这三个参数着手，只要能对其中一个参数进行调节，那么就可实现了齿轮泵的变量功能，但由于齿轮泵制造完成后这些参数均已确定，故普通齿轮泵不能变量。本发明采用可变的齿轮排油宽度B和可变的齿高h来实现齿轮泵的变量，在齿轮2的每个齿间均设置有钢片4，钢片4可以在齿间滑动变形，当钢片滑动到接近齿顶位置时，被齿轮2上的上限位槽5卡住，钢片4停止不动，并向外突出变形，由于钢片4是和齿轮2齿面是密封的，所以钢片4下端到齿根部分为死区容积部分，这部分容积不能和外界连通，也就不能参与吸油和排油的过程。当钢片4在齿顶和齿根之间滑动时，死区容积也就在不停的变化，实现了齿轮泵的变量。

本发明利用钢片4的上下滑动变形过程，实现了齿轮泵有效工作容积的变化。据上面齿轮泵排量计算式，通过钢片4在齿间的滑动，改变齿轮排油宽度和齿高两参数，使原来不变的工作容积分为了有效工作容积和死区工作容积两个部分。通过钢片4的滑动改变两部分体积的相对值，实现齿轮泵的实际排量的变化。当钢片处于上限位槽5时，死区体积最大，此时齿轮泵的有效工作体积几乎为零，同时考虑到齿轮泵泄露问题，此时齿轮泵处于零排量，如图1所示。当钢片处于下限位槽6时，有效工作体积最大，此时齿轮泵达到最大排量。钢片处于中间某个位置时，也就是介于最大和最小排量间的某个值。当油压力、钢片弹力、弹簧力以及外油压形成的合力平衡时，钢片就会停在该位置。此外，钢片4的移动还可以利用丝杠来精密控制，具体的做法为将丝杠安装在齿轮配油流道7和中心轴配油流道8中，利用微型伺服电机进行驱动，则丝杠可以在齿轮配油流道7和中心轴配油流道8中向外或者向内运动，带动钢片在齿间滑动，同样实现上述动作过程。

本发明的控制方式既可外控，即将控制油道的孔设在外面，也可内控，即将出口压力反馈给控制油道，钢片外移，泵排量减少，甚至可使泵处于零排量状态，保证系统安全可靠地工作。

Claims (6)

1.一种变量齿轮泵，其特征在于，包括置于壳体(1)内的两个齿轮(2)，两个齿轮(2)啮合，每个齿轮(2)的齿根到齿顶之间均开设有上限位槽(5)和下限位槽(6)，齿轮(2)的相邻齿间设置有用于调节相邻齿间开度的钢片(4)，钢片(4)能够在上限位槽(5)和下限位槽(6)之间滑动，钢片(4)底部设置有控制其伸缩的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种变量齿轮泵，其特征在于，所述钢片(4)上设置有弹簧(3)，驱动装置包括固定在齿轮中心的配油盘(10)，配油盘(10)通过控制油控制弹簧(3)。

3.根据权利要求2所述的一种变量齿轮泵，其特征在于，所述弹簧(3)设置在钢片(4)与齿轮(2)的齿根之间。

4.根据权利要求3所述的一种变量齿轮泵，其特征在于，所述齿轮(2)的齿根处开设有齿轮配油流道(7)，中心轴(9)上开设有中心轴配油流道(8)，配油盘(10)的控制油依次通过中心轴配油流道(8)和齿轮配油流道(7)驱动弹簧(3)。

5.根据权利要求2所述的一种变量齿轮泵，其特征在于，所述配油盘(10)上具有控制油压区(11)和低油压区(12)。

6.权利要求4所述的一种变量齿轮泵的工作方法，其特征在于，当齿轮泵需要减小排量时，控制油进入配油盘(10)的控制油区后进入中心轴配油流道(8)内，并在中心轴配油流道(8)中建立相应的压力，同时该油道中建立的压力会作用在钢片(4)的底部，并且给钢片(4)一个向外推力作用，当中心轴配油流道(8)和齿轮配油流道(7)中压力大于弹簧(3)弹力、钢片(4)以及外侧油压时，钢片(4)就会向外滑动，死区容积逐渐变大，从而使齿轮泵的排量减少；

当齿轮泵需要加大排量时，减小控制油进入配油盘(10)，使钢片(4)外侧压力和弹簧力大于中心轴配油流道(8)和齿轮配油流道(7)内的压力时，钢片就会向内滑动，有效工作体积变大，齿轮泵的排量变大。