CN106678035A - 一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵 - Google Patents

一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵，其中内转子型线设计方法包括：根据内转子齿根圆的半径rA、外转子齿顶圆的半径rB、内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及内转子和外转子的齿面间隙δ，确定内转子短幅外摆线；根据内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1，对内转子短幅外摆线进行外偏移修正，得到修正后的内转子短幅外摆线；根据修正后的内转子短幅外摆线，以及内转子齿形圆的半径rAB，确定内转子的型线，内转子的型线为：当内转子齿形圆的圆心沿修正后的内转子短幅外摆线运动时，内转子齿形圆的内包络曲线。以提高内齿轮泵的流量，降低内齿轮泵的脉动和噪声。

Description

一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵
技术领域
本发明涉及机械设计技术领域，特别是涉及一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵。
背景技术
齿轮泵是一种液压传动系统中常用的液压泵，按齿轮啮合形式可以分为内齿轮泵和外齿轮泵两种。内齿轮泵与外齿轮泵相比，具有如下优点：结构紧凑，质量轻，尺寸小等优点；由于齿轮同向旋转，相对滑动速度较小，造成的磨损轻微，因此内齿轮泵的使用寿命较长；油液在离心力的作用下较为容易充满齿间槽，因此允许高速旋转，效率较高。
内齿轮泵，包括配油盘、具有内齿轮的外转子，和偏心安置在外转子内且具有外齿轮的内转子，其中：内、外转子齿数相差一齿。在泵的进口处，内、外转子的齿相互分离形成负压而吸入液体；在泵的出口处，内、外转子的齿不断嵌入啮合而将液体挤压输出。内转子和外转子的齿间容积变化循环一次，实现吸入物料和排出物料各一次。
目前，较为常用的内齿轮泵包括渐开线型内齿轮泵和摆线型内齿轮泵。由于我国渐开线型内齿轮泵的设计能力和生产技术已经较为成熟，因此，渐开线型内齿轮泵的应用更加普及。然而，渐开型内齿轮泵却存在流量较小、脉动和噪声较大等缺陷，相比较而言，摆线型内齿轮泵则可以具有较大的流量，并且脉动和噪声也较小，但是如何提供一种较为完善的摆线型内齿轮泵的摆线型线设计方法，则一直困扰着本领域技术人员。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵，以提高内齿轮泵的流量，降低内齿轮泵的脉动和噪声。
本发明实施例提供的内转子型线设计方法包括：
根据内转子齿根圆的半径rA、外转子齿顶圆的半径rB、内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及内转子和外转子的齿面间隙δ，确定内转子短幅外摆线；
根据内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1，对所述内转子短幅外摆线进行外偏移修正，得到修正后的内转子短幅外摆线；
根据修正后的内转子短幅外摆线，以及内转子齿形圆的半径rAB，确定内转子的型线，所述内转子的型线为：当内转子齿形圆的圆心沿修正后的内转子短幅外摆线运动时，内转子齿形圆的内包络曲线。
具体的，所述内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，根据函数关系式eAB＝rB-rA-δ确定。
可选的，所述内转子和外转子的齿面间隙δ满足：0.08mm≤δ≤0.16mm。
具体的，所述内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1大于内转子短幅外摆线的最小曲率半径。
具体的，所述内转子齿形圆半径rAB满足：rAB＞ε1/2。
本发明实施例提供了一种较为完善的摆线型内齿轮泵的内转子型线设计方法，采用该设计方法来设计摆线型内齿轮泵的内转子型线，在设计过程中可以有效的调整内转子和外转子的齿面间隙δ，使内齿轮泵不易出现泄漏，且提高了内齿轮泵的流量，降低了内齿轮泵的脉动和噪声，从而提高了内齿轮泵的排油效率和工作性能。
本发明还提供了一种摆线型内齿轮泵，所述摆线型内齿轮泵的内转子型线根据上述任一技术方案的设计方法确定。该摆线型内齿轮泵不易出现泄漏且流量较大，脉动和噪声较小，整体工作性能和工作效率较高。
本发明实施例还提供了一种外转子型线设计方法，包括：
根据内转子齿根圆的半径rA、外转子齿顶圆的半径rB、偏心距调节系数ξ和内转子和外转子的齿面间隙δ，确定辅助动圆的半径rC；
根据外转子齿顶圆的半径rB、辅助动圆的半径rC，内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及偏心距调节系数ξ，确定外转子短幅外摆线；
根据外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2，对所述外转子短幅外摆线进行外偏移修正，得到修正后的外转子短幅外摆线；
根据修正后的外转子短幅外摆线，以及外转子齿形圆的半径rBC，确定外转子的型线，所述外转子的型线为：当外转子齿形圆的圆心沿修正后的外转子短幅外摆线运动时，外转子齿形圆的内包络曲线。
具体的，所述辅助动圆的半径rC，满足：rC＝rB+eAB+ξ，eAB＝rB-rA-δ。
具体的，所述外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2大于外转子短幅外摆线的最小曲率半径。
具体的，外转子齿形圆半径rBC满足：rBC＞ε2/2。
本发明实施例提供了一种较为完善的摆线型内齿轮泵的外转子型线设计方法，采用该设计方法来设计摆线型内齿轮泵的外转子型线，在设计过程中可以有效的调整内转子和外转子的齿面间隙δ，使内齿轮泵不易出现泄漏，且提高了内齿轮泵的流量，降低了内齿轮泵的脉动和噪声，从而提高了内齿轮泵的排油效率和工作性能。
本发明还提供了一种摆线型内齿轮泵，所述摆线型内齿轮泵的外转子型线根据上述任一技术方案的设计方法确定。该摆线型内齿轮泵不易出现泄漏且流量较大，脉动和噪声较小，整体工作性能和工作效率较高。
附图说明
图1为一实施例内转子齿根圆和外转子齿顶圆示意图；
图2为一实施例内转子短幅外摆线示意图；
图3为一实施例修正后的内转子短幅外摆线和内转子的型线示意图；
图4为一实施例内转子的型线局部放大图；
图5为一实施例修正后的外转子短幅外摆线和外转子的型线示意图；
图6为一实施例内转子的型线和外转子的型线示意图。
附图标记：
1-内转子齿根圆；
2-外转子齿顶圆；
3-内转子短幅外摆线；
4-修正后的内转子短幅外摆线；
5-内转子齿形圆；
6-内转子的型线；
7-辅助动圆；
8-外转子短幅外摆线；
9-修正后的外转子短幅外摆线；
10-外转子齿形圆；
11-外转子的型线。
具体实施方式
为有效的调节内转子和外转子的齿面间隙，减缓齿轮泵内部漏油情况，提高工作效率，本发明实施例提供了一种内转子、外转子型线设计方法及摆线型内齿轮泵。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明一实施例提供的内转子型线设计方法包括：
根据内转子齿根圆1的半径rA、外转子齿顶圆2的半径rB、内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及内转子和外转子的齿面间隙δ，确定内转子短幅外摆线3；
根据内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1，对内转子短幅外摆线3进行外偏移修正，得到修正后的内转子短幅外摆线4；
根据修正后的内转子短幅外摆线4，以及内转子齿形圆5的半径rAB，确定内转子的型线6，内转子的型线6为：当内转子齿形圆5的圆心沿修正后的内转子短幅外摆线4运动时，内转子齿形圆5的内包络曲线。
如图1至图4所示，该实施例中内转子齿根圆1的半径rA和外转子齿顶圆2的半径rB均为设计人员在设计内齿轮泵时给出，考虑内齿轮泵的性能设定合适的内转子和外转子的齿面间隙δ。内转子齿根圆1作为定圆，外转子齿顶圆2作为动圆，内转子齿根圆1和外转子齿顶圆2按照偏心距eAB设置后，考虑到内转子和外转子的齿面间隙δ，外转子齿顶圆2相对于与内转子齿根圆1同心、半径为rA+δ的圆做内切纯滚动，外转子齿顶圆2上一个固定点的运动轨迹即为内转子短幅外摆线3。其中，内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，根据函数关系式eAB＝rB-rA-δ确定。具体的，内转子和外转子的齿面间隙δ满足：0.08mm≤δ≤0.16mm，设计人员可以在上述范围内调节内转子和外转子的齿面间隙δ，以满足产品需求。
内转子短幅外摆线3存在尖点，为了避免内转子齿廓出现奇异点，导致内、外转子啮合时出现脉动以及造成较为严重的磨损，需要对内转子短幅外摆线3进行外偏移修正，得到修正后的内转子短幅外摆线4。外偏移修正的过程为：设定内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1，内转子短幅外摆线3上的每个点向外偏移ε1的距离。其中，内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1大于内转子短幅外摆线3的最小曲率半径，从而可以消除内转子短幅外摆线3的尖点。
得到修正后的内转子短幅外摆线4后，内转子齿形圆5的圆心沿修正后的内转子短幅外摆线4运动，形成内转子齿形圆5的内包络曲线，即为内转子的型线6。其中，内转子齿形圆5的半径rAB满足：rAB＞ε1/2。设计人员通过调节齿形圆的半径rAB，可以调节内转子的齿厚和齿高参数，以满足产品需求。
本发明实施例提供了一种较为完善的摆线型内齿轮泵的内转子型线设计方法，采用该设计方法来设计摆线型内齿轮泵的内转子型线，在设计过程中可以有效的调整内转子和外转子的齿面间隙δ，使内齿轮泵不易出现泄漏，且提高了内齿轮泵的流量，降低了内齿轮泵的脉动和噪声，从而提高了内齿轮泵的排油效率和工作性能。
本发明还提供了一种摆线型内齿轮泵，该摆线型内齿轮泵的内转子型线根据上述任一技术方案的设计方法确定。该摆线型内齿轮泵不易出现泄漏且流量较大，脉动和噪声较小，整体工作性能和工作效率较高。
本发明一实施例提供的外转子型线设计方法包括：
根据内转子齿根圆1的半径rA、外转子齿顶圆2的半径rB、偏心距调节系数ξ和内转子和外转子的齿面间隙δ，确定辅助动圆7的半径rC；
根据外转子齿顶圆2的半径rB、辅助动圆7的半径rC，内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及偏心距调节系数ξ，确定外转子短幅外摆线8；
根据外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2，对外转子短幅外摆线8进行外偏移修正，得到修正后的外转子短幅外摆线9；
根据修正后的外转子短幅外摆线9，以及外转子齿形圆10的半径rBC，确定外转子的型线11，外转子的型线11为：当外转子齿形圆10的圆心沿修正后的外转子短幅外摆线9运动时，外转子齿形圆10的内包络曲线。
如图5和图6所示，该实施例中外转子齿顶圆2的半径rB、辅助动圆7的半径rC和内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB均为设计人员在设计内齿轮泵时给出的参数，或者根据给出的参数计算得到的，另外，可以通过偏心距调节系数ξ调节外转子齿顶圆2和辅助动圆7的偏心距得到调节后的偏心距eBC，进而对内转子和外转子的齿面间隙进行微调。具体的，当偏心距调节系数ξ为0时，调节后的偏心距eBC＝eAB。外转子齿顶圆2作为定圆，辅助动圆7作为动圆，外转子齿顶圆2和辅助动圆7按照调节后的偏心距eBC设置，即外转子齿顶圆2和辅助动圆7内切，辅助动圆7相对于外转子齿顶圆2做内切纯滚动，辅助动圆7上一个固定点的运动轨迹即为外转子短幅外摆线8。需要指出的是：辅助动圆7的半径rC根据下式确定：rC＝rB+eAB+ξ，eAB＝rB-rA-δ。具体的，内转子和外转子的齿面间隙δ满足：0.08mm≤δ≤0.16mm，设计人员可以在上述范围内调节内转子和外转子的齿面间隙δ，以满足产品需求，另外，偏心距调节系数ξ直接调整的是外转子齿顶圆2和辅助动圆7之间的偏心距，但是可以达到微调内转子和外转子的齿面间隙的效果。
外转子短幅外摆线8存在尖点，为了避免外转子齿廓出现奇异点，导致内外转子啮合时出现脉动以及造成较为严重的磨损，需要对外转子短幅外摆线8进行外偏移修正，得到修正后的外转子短幅外摆线9。外偏移修正的过程为：设定外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2，外转子短幅外摆线8上的每个点向外偏移ε2的距离。其中，外转子短幅外摆线8外偏移修正值ε2大于外转子短幅外摆线8的最小曲率半径，从而可以消除外转子短幅外摆线8的尖点。
得到修正后的外转子短幅外摆线9后，外转子齿形圆10的圆心沿修正后的外转子短幅外摆线9运动，形成外转子齿形圆10的内包络曲线，即为外转子的型线11。其中，外转子齿形圆10C半径rBC满足：rBC＞ε2/2。设计人员通过调节外转子齿形圆10的半径rBC，可以调节外转子的齿厚和齿高参数，以满足产品需求。
本发明实施例提供了一种较为完善的摆线型内齿轮泵的外转子型线设计方法，采用该设计方法来设计摆线型内齿轮泵的外转子型线，在设计过程中可以有效的调整内转子和外转子的齿面间隙δ，使内齿轮泵不易出现泄漏，且提高了内齿轮泵的流量，降低了内齿轮泵的脉动和噪声，从而提高了内齿轮泵的排油效率和工作性能。
本发明还提供了一种摆线型内齿轮泵，该摆线型内齿轮泵的外转子型线根据上述任一技术方案的设计方法确定。该摆线型内齿轮泵不易出现泄漏且流量较大，脉动和噪声较小，整体工作性能和工作效率较高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种内转子型线设计方法，其特征在于，包括：
根据内转子齿根圆的半径rA、外转子齿顶圆的半径rB、内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及内转子和外转子的齿面间隙δ，确定内转子短幅外摆线；
根据内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1，对所述内转子短幅外摆线进行外偏移修正，得到修正后的内转子短幅外摆线；
根据修正后的内转子短幅外摆线，以及内转子齿形圆的半径rAB，确定内转子的型线，所述内转子的型线为：当内转子齿形圆的圆心沿修正后的内转子短幅外摆线运动时，内转子齿形圆的内包络曲线。
2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，根据函数关系式eAB＝rB-rA-δ确定。
3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述内转子和外转子的齿面间隙δ满足：0.08mm≤δ≤0.16mm。
4.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述内转子短幅外摆线外偏移修正值ε1大于内转子短幅外摆线的最小曲率半径。
5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述内转子齿形圆半径rAB满足：rAB＞ε1/2。
6.一种摆线型内齿轮泵，其特征在于，所述摆线型内齿轮泵的内转子型线根据权利要求1～5任一项所述的设计方法确定。
7.一种外转子型线设计方法，其特征在于，包括：
根据内转子齿根圆的半径rA、外转子齿顶圆的半径rB、偏心距调节系数ξ和内转子和外转子的齿面间隙δ，确定辅助动圆的半径rC；
根据外转子齿顶圆的半径rB、辅助动圆的半径rC，内转子齿根圆与外转子齿顶圆的偏心距eAB，以及偏心距调节系数ξ，确定外转子短幅外摆线；
根据外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2，对所述外转子短幅外摆线进行外偏移修正，得到修正后的外转子短幅外摆线；
根据修正后的外转子短幅外摆线，以及外转子齿形圆的半径rBC，确定外转子的型线，所述外转子的型线为：当外转子齿形圆的圆心沿修正后的外转子短幅外摆线运动时，外转子齿形圆的内包络曲线。
8.如权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述辅助动圆的半径rC，满足：rC＝rB+eAB+ξ，eAB＝rB-rA-δ。
9.如权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述外转子短幅外摆线外偏移修正值ε2大于外转子短幅外摆线的最小曲率半径。
10.如权利要求7所述的设计方法，其特征在于，外转子齿形圆半径rBC满足：rBC＞ε2/2。
11.一种摆线型内齿轮泵，其特征在于，所述摆线型内齿轮泵的外转子型线根据权利要求7～10任一项所述的设计方法确定。
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