CN106567910B - 一种动压齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮传动装置，具体涉及一种动压齿轮传动装置，适用于噪音低、重量轻、高承载、长寿命的减/变速传动的场所。包括第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的两端面安装有密封压板，两个密封压板与第一齿轮的齿顶和第二齿轮的齿根及啮合面之间形成密闭空间，密闭空间内填充有润滑油，齿轮开始啮合时，密闭空间的体积变小，密闭空间内的润滑油油压增加，当密闭空间内油压达到设定值时，安装在一个密封压板上的定压泄油阀进行泄油，使密闭空间内油压保持恒定，齿轮啮出时，密闭空间的体积变大，密闭空间内的润滑油油压减小，当密闭空间内油压小于设定值时，定压泄油阀复位，安装在另一个密封压板上的负压进气阀开启，减小啮出阻力。

Description

一种动压齿轮传动装置
技术领域
本发明涉及一种齿轮传动装置，具体涉及一种动压齿轮传动装置，适用于噪音低、重量轻、高承载、长寿命的减/变速传动的场所。
背景技术
现有齿轮传动技术：齿轮形式一般为直齿、斜齿、人字齿；齿轮齿面硬度一般为软齿面、中硬齿面、硬齿面。
（1）为了提高齿轮的承载能力和使用寿命，在材料的选用、热处理的工艺方面：从过去的软齿面齿轮传动（采用45#钢调质处理，齿面硬度为225～269HB，承载能力低）改进为中硬齿面齿轮传动（采用42CrMo、35CrMo中碳合金钢调质处理，齿面硬度为285～323HB，承载能力有所提高），再改进为硬齿面齿轮传动（采用20CrMnTi、20CrMnMo、20CrNi2Mo、20Cr2Ni4等低碳合金钢，齿面渗碳或碳氮共渗淬火处理，齿面硬度为60±2HRC）来提高承载能力，不足之处是材料的价格在提高，生产设备、检测设备的精度也在不断提高，经济效益有较大提高，但对环境效益没有根本的改善，甚至是以牺牲环境为代价的效益。
（2）为了提高承载能力、降低噪音，在设计结构形式上从直齿齿轮传动改进为斜齿齿轮传动，以提高齿轮副的重合度，噪音虽然大幅下降，但齿面受载不均匀，支撑轴承附加了轴向受力，使轴承的寿命受到一定影响；再从斜齿齿轮传动发展到人字齿轮传动结构，提高了重合度，但齿轮的精度还是受到一定影响，工艺相对复杂，制造成本大幅提高。
（3）为了提高使用寿命、降低噪音，齿轮加工精度一般必须控制在7级以上，甚至是5级以上，设备投资巨大，齿轮的疲劳强度还是不能达到理想的效果，磨损在所难免。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种动压齿轮传动装置，噪音低、使用寿命长。
本发明采用以下技术方案：一种动压齿轮传动装置，包括第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮的两端面安装有密封压板，两个密封压板与第一齿轮的齿顶和第二齿轮的齿根及啮合面之间形成密闭空间，密闭空间内填充有润滑油，齿轮开始啮合时，密闭空间的体积变小，密闭空间内的润滑油油压增加，当密闭空间内油压达到设定值时，安装在一个密封压板上的定压泄油阀进行泄油，使密闭空间内油压保持恒定，齿轮啮出时，密闭空间的体积变大，密闭空间内的润滑油油压减小，当密闭空间内油压小于设定值时，定压泄油阀复位，安装在另一个密封压板上的负压进气阀开启，减小啮出阻力。
所述定压泄油阀包括外六角调整螺栓，外六角调整螺栓与安装在第一密封压板上的第一外六角螺栓连接，第一外六角螺栓上设置有上油孔和下油孔，上油孔的内直径小于下油孔的内直径，上油孔与下油孔的交汇处设置有第一滚珠，第一滚珠与外六角调整螺栓之间设置有第一复位弹簧，外六角调整螺栓内设置有过油孔。
所述负压进气阀包括安装在第二密封压板上的第二外六角螺栓，第二外六角螺栓内安装有内六角调整螺栓，第二外六角螺栓上设置有上气孔和下气孔，上气孔的内直径小于下气孔的内直径，上气孔与下气孔的交汇处设置有第二滚珠，第二滚珠与内六角调整螺栓之间设置有第二复位弹簧，内六角调整螺栓内设置有过气孔。
所述第一齿轮和第二齿轮的齿廓为渐开线、圆弧或摆线。
所述第一齿轮和第二齿轮均为直齿齿轮。
所述第一齿轮与第二齿轮的重合度大于2。
本发明的有益效果是：1.由于齿轮啮合面之间的动压油膜支撑，消除了相啮合齿轮齿面的直接接触，减少或者基本消除齿面的磨损，使用寿命长（理论上是无限寿命）；2.齿轮啮合的过程中，由于动压油膜的支撑，吸震性很强、动载系数很小，噪音大幅下降；3. 齿轮制造精度对承载能力的影响小，接触强度、弯曲强度的齿向、齿间载荷分布均匀，生产成本大幅下降； 4.选用工况系数小，尤其在冲击载荷状态下，选用该齿轮传动装置（包括变/减速机）时相对常规而言可减小1～2个规格，承载能力（功率密度）可提高30%～50%以上，极大地节约了材料，从而节约大量生产成本，经济效益和社会效益都有显著提高，环境效益更为明显。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是啮合局部放大示意图。
图3是定压泄油阀的结构示意图。
图4是负压进气阀的结构示意图。
具体实施方式
如图1～4所示，一种动压齿轮传动装置，包括第一齿轮1和第二齿轮7，第一齿轮1和第二齿轮7均为直齿齿轮，第一齿轮1和第二齿轮7的重合度大于2，第二齿轮7的两端面安装有密封压板2，两个密封压板2与第一齿轮1的齿顶和第二齿轮7的齿根及啮合面之间形成密闭空间，密闭空间内填充有润滑油，齿轮开始啮合时，密闭空间的体积变小，密闭空间内的润滑油油压增加，当密闭空间内油压达到设定值时，安装在一个密封压板2上的定压泄油阀12进行泄油，使密闭空间内油压保持恒定，齿轮啮出时，密闭空间的体积变大，密闭空间内的润滑油油压减小，当密闭空间内油压小于设定值时，定压泄油阀12中的滚珠复位，安装在另一个密封压板2上的负压进气阀11开启，减小啮出阻力，定压泄油阀12和负压进气阀11与第二齿轮7齿槽根部的位置相对应，定压泄油阀12包括外六角调整螺栓5，外六角调整螺栓5与安装在密封压板2上的第一外六角螺栓6连接，第一外六角螺栓6上设置有上油孔14和下油孔15，上油孔14的内直径小于下油孔15的内直径，上油孔14与下油孔15的交汇处设置有第一滚珠3，第一滚珠3与外六角调整螺栓5之间设置有第一复位弹簧4，外六角调整螺栓内5设置有过油孔13，负压进气阀11包括安装在密封压板2上的第二外六角螺栓8，第二外六角螺栓内8安装有内六角调整螺栓9，第二外六角螺栓8上设置有上气孔17和下气孔18，上气孔17的内直径小于下气孔18的内直径，上气孔17与下气孔18的交汇处设置有第二滚珠16，第二滚珠16与内六角调整螺栓9之间设置有第二复位弹簧19，内六角调整螺栓9内设置有过气孔10，第一齿轮1和第二齿轮7的齿廓为渐开线、圆弧、摆线或其它异形曲线。
齿轮在啮合时，第一齿轮的齿顶和第二齿轮的齿根及啮合面之间形成一个空间，由于两端密封压板的安装，这个空间就构成了密闭的空间。在某一对轮齿开始啮合时，空间从大到小，空间内的润滑油形成一定的油压，随着啮合的持续，油压随之增加，当密闭空间内部压力达到设定值时定压泄油阀中的滚珠就会被油压顶出，把高出的油压泄出去，由于弹簧的平衡作用使压力保持恒定，此时在齿轮啮合面之间形成恒定的油压，阻止了齿面的直接接触，减少齿面磨损，保持齿宽均载；当这对轮齿啮出时，这个密闭空间会由小逐渐增大，压力就会随之减小，当小于设定的压力值时定压泄油阀中的弹簧会把滚珠弹回，泄油阀复位，负压进气阀中的滚珠会被外界压力顶开，从而减少啮出阻力。在前一对齿啮出时，后一对齿已进入啮合状态，从而实现了连续的动压啮合传动过程。该齿轮传动装置，在同一轴上可以使用两对相同参数的动压齿轮副，并使两对动压齿轮副之间相互形成一个相位角，进一步增大重合度达3～4以上，稳定啮合油压，使齿轮副齿面永不磨损，甚至使齿轮副达到静音效果。
本发明设计为重合度ε大于2的直齿齿轮传动方式，在齿轮的两侧面安装两块压板，使齿轮副在啮合过程中每对齿都形成一密闭空间，为了保持轮齿啮合后密闭空间的压力一致，在压板与齿轮齿底相对应的位置，一侧压板上设计有定压泄油阀，另一侧压板上设计有负压进气阀，当某一对轮齿啮入后，开始形成啮合密闭空间，并由大到小，形成一定的油压，随着啮合的进行，密闭空间减小，油压增大，当油压达到定压泄油阀的额定压力时，高出的油压通过泄油阀泄出，此时在齿轮啮合面之间形成恒定油压，阻止了齿面的直接接触，减少齿面磨损；啮出时密闭空间由小到大，形成负压，则由负压进气阀进气，减少啮出阻力，在前一对齿啮出时，后一对齿已进入啮合状态，从而实现啮合动压的持续稳定；通过齿高系数的改变和齿廓的改变，重合度可达2.5以上；该齿轮传动装置，在同一轴上可以使用两对相同参数的动压齿轮副，并使两对动压齿轮副之间相互形成一个相位角，进一步增大重合度达3～4以上，稳定啮合油压，使齿轮副齿面永不磨损，甚至使齿轮副达到静音效果。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种动压齿轮传动装置，包括第一齿轮和第二齿轮，其特征在于：第二齿轮的两端面安装有密封压板，使齿轮副在啮合过程中每对齿都形成一个密闭空间，为了保持轮齿啮合后密闭空间的压力一致，在压板与齿轮齿底相对应的位置，一侧压板上设计有定压泄油阀，另一侧压板上设计有负压进气阀，定压泄油阀和负压进气阀与第二齿槽根部的位置相对应；
两个密封压板与第一齿轮的齿顶和第二齿轮的齿根及啮合面之间形成密闭空间，密闭空间内填充有润滑油，齿轮开始啮合时，密闭空间的体积变小，密闭空间内的润滑油油压增加，当密闭空间内油压达到设定值时，安装在一个密封压板上的定压泄油阀进行泄油，使密闭空间内油压保持恒定，齿轮啮出时，密闭空间的体积变大，密闭空间内的润滑油油压减小，当密闭空间内油压小于设定值时，定压泄油阀复位，安装在另一个密封压板上的负压进气阀开启，减小啮出阻力；
所述定压泄油阀包括外六角调整螺栓，外六角调整螺栓与安装在第一密封压板上的第一外六角螺栓连接，第一外六角螺栓上设置有上油孔和下油孔，上油孔的内直径小于下油孔的内直径，上油孔与下油孔的交汇处设置有第一滚珠，第一滚珠与外六角调整螺栓之间设置有第一复位弹簧，外六角调整螺栓内设置有过油孔；
所述负压进气阀包括安装在第二密封压板上的第二外六角螺栓，第二外六角螺栓内安装有内六角调整螺栓，第二外六角螺栓上设置有上气孔和下气孔，上气孔的内直径小于下气孔的内直径，上气孔与下气孔的交汇处设置有第二滚珠，第二滚珠与内六角调整螺栓之间设置有第二复位弹簧，内六角调整螺栓内设置有过气孔。
2.根据权利要求1所述的动压齿轮传动装置，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮的齿廓为渐开线、圆弧或摆线。
3.根据权利要求1所述的动压齿轮传动装置，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮均为直齿齿轮。
4.根据权利要求1所述的动压齿轮传动装置，其特征在于：所述第一齿轮与第二齿轮的重合度大于2。
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