CN107100835A - 一种人字圆弧齿轮定量泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人字圆弧齿轮定量泵，属于齿轮定量泵技术领域。该人字圆弧齿轮定量泵包括齿轮箱、两根花键轴、多个传动斜齿轮和多个人字圆弧齿轮组；所述传动斜齿轮设置在两根所述花键轴的端部，两根所述花键轴并排设置在所述齿轮箱内并使两根所述花键轴端部的两个传动斜齿轮相互啮合；多个所述人字圆弧齿轮组设置在两根所述花键轴上并位于两端的传动斜齿轮之间；每两个相邻的所述人字圆弧齿轮组之间设置有隔板，以使每个人字圆弧齿轮组与所述齿轮箱之间形成独立的腔体。该定量泵齿数少、流量大，转动平稳，不会产生流量脉动和困物料现象，能够实现定量挤料，重量偏差极小。

Description

一种人字圆弧齿轮定量泵
技术领域
本发明涉及齿轮泵技术领域，具体涉及一种人字圆弧齿轮定量泵。
背景技术
齿轮泵结构简单，制造容易，成本低，所以应用广泛。目前的渐开线齿轮泵容易产生以下问题：如图1所示，随着接触比大于1时会出现两点接触，渐开线齿轮在两个啮合齿轮的部分封闭空间会变化，如图a、b、c、d点啮合封闭空间均产生变化，因此在其啮合缩小时在排出侧产生较高的压力，而脱开吸入侧周围负压会升高，从而产生振动、噪声、气泡、轴功率增加、压力流量脉动等现象；而且由于渐开线齿轮啮合的特性，啮合存在间隙，因此渐开线齿轮啮合会产生困物料现象，图1中齿隙间小圆点部分会产生困物料现象。低速时由于产生压力脉动和流量脉动，使其无法对物料进行精确输送控制，且能耗大、噪声大、入轴功率增加、使用寿命短。由于齿数多，在特定结构限制情况下，使得齿隙空间小，无法对流体中含有偏大的颗粒物料进行精确定量输送。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种人字圆弧齿轮定量泵，该定量泵齿数少、流量大，转动平稳，不会产生流量脉动和困物料现象，能够实现定量挤料，重量偏差极小。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种人字圆弧齿轮定量泵，其包括齿轮箱、两根花键轴、多个传动斜齿轮和多个人字圆弧齿轮组；所述传动斜齿轮设置在两根所述花键轴的端部，两根所述花键轴并排设置在所述齿轮箱内并使两根所述花键轴端部的两个传动斜齿轮相互啮合；多个所述人字圆弧齿轮组设置在两根所述花键轴上并位于两端的传动斜齿轮之间；每两个相邻的所述人字圆弧齿轮组之间设置有隔板，以使每个人字圆弧齿轮组与所述齿轮箱之间形成独立的腔体。
作为本发明优选的实施方式，每个所述人字圆弧齿轮组包括两个人字圆弧齿轮，所述人字圆弧齿轮为正弦曲线圆弧共轭齿轮，其端面齿形由两段相切连接的圆弧组成，齿顶部分为凸圆弧，齿根部分为凹圆弧；两个所述人字圆弧齿轮相互啮合时两者的转动方向相反、两者之间为无间隙连续性接触。
作为本发明优选的实施方式，所述人字圆弧齿轮的端面齿形由多个齿沿圆周均布，优选齿数为6～8、模数为6～10。
作为本发明优选的实施方式，所述人字圆弧齿轮端面齿形的齿数为6、模数为9。
作为本发明优选的实施方式，每个所述人字圆弧齿轮组中的两个所述人字圆弧齿轮的齿宽相等、螺旋角相同。
作为本发明优选的实施方式，所述人字圆弧齿轮的分度圆螺旋角为40～45°。
作为本发明优选的实施方式，所述人字圆弧齿轮的压力角为14.5～17.5°。
作为本发明优选的实施方式，所述齿轮箱上设置有进料孔和出料孔，所述进料孔和出料孔与多个所述人字圆弧齿轮组相匹配。
作为本发明优选的实施方式，所述隔板与所述齿轮箱的内腔相匹配，所述隔板上开设有供花键轴穿过的安装孔；所述隔板的左右两侧分别设有用于卡设在所述齿轮箱上的凸起。
作为本发明优选的实施方式，所述齿轮箱的两侧上设置有与所述凸起相匹配的凹槽。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵从齿形上解决了渐开线齿轮啮合困物料现象，齿顶和齿根无间隙连续性啮合，避免了齿顶和齿根之间的密封腔产生容积变化，齿形所有相邻的曲线在连接处相切，啮合脱开传动双相切，因此在啮合过程中工作平稳、噪音低、无脉动，确保在工作过程中保持稳定的容积效率；本发明的人字圆弧齿轮的齿数少、压力角小，不仅能够有效避免根切现象的发生，而且减少了轴和轴承的负载，在一定程度上提高了定量泵的寿命、降低了能耗，同时增加了泵的端面有效空间，使得本发明可在低功率下进行连续式定量输送，或以小角度转动工况进行间歇式定量输送，实现大流量定量输送。本发明的人字圆弧齿轮齿数少，流量大，转动平稳，入轴功率低，使用寿命长，能够有效解决多个齿轮组同时输出的流量差，使每一对齿轮做定量挤料时，产生的重量偏差极小，能够实现流体在各种速度下的连续或间歇精确定量输送。
附图说明
图1为现有技术中渐开线齿轮的啮合示意图；
图2为本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵的立体结构示意图；
图3为本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵的爆炸视图；
图4为本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵的仰视图；
图5为本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵的A-A向剖视图；
图6为本发明所述的人字圆弧齿轮定量泵的B-B向剖视图；
图7为本发明所述的单个人字圆弧齿轮一种实施方案的端面齿形示意图；
图8为本发明所述的单个人字圆弧齿轮另一种实施方案的端面齿形示意图；
其中，1、齿轮箱；11、出料孔；12、凹槽；2、花键轴；3、传动斜齿轮；4、人字圆弧齿轮组；41、人字圆弧齿轮；5、隔板；51、安装孔；52、凸起。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图2～4所示，为本发明所述的一种人字圆弧齿轮41定量泵，其包括齿轮箱1、两根花键轴2、多个传动斜齿轮3和多个人字圆弧齿轮组4。传动斜齿轮3设置在两根花键轴2的四个端部，两根花键轴2的轴线相互平行，两根花键轴2并排设置在齿轮箱1内并使两根花键轴2的同一端部的两个传动斜齿轮3相互啮合；多个人字圆弧齿轮组4设置在两根花键轴2上且位于两端的传动斜齿轮3之间，使每个人字圆弧齿轮组4的两个人字圆弧齿轮41之间无间隙连续性啮合；每两个相邻的人字圆弧齿轮组4之间设置有隔板5，以使每个人字圆弧齿轮组4与齿轮箱1之间形成独立的腔体。本发明的人字圆弧齿轮41定量泵在传动过程中，花键轴2入力，通过传动斜齿轮3保证多个人字圆弧齿轮组4的运动同步性，多个人字圆弧齿轮组4同时转动，隔板5对每个人字圆弧齿轮组4的中心均能精确定位，而且将每个人字圆弧齿轮组4区分为独立的腔体，使得彼此输送不受干涉，从而使定量泵输送出来的物料均匀一致、重量偏差小；采用两个人字圆弧齿轮41相互啮合，啮合过程平顺，齿顶与齿根之间不存在封闭空间，实现无间隙啮合，从而避免了渐开线齿轮的困料现象。
具体地，在本发明中，人字圆弧齿轮组4的个数不作限定，具体数量根据实际生产量而确定，例如用于生产曲奇饼干的定量泵中设置有20个人字圆弧齿轮组4，相当于形成相互独立的20个定量计量泵。如图5～6所示，每个人字圆弧齿轮组4包括两个可相互啮合的人字圆弧齿轮41，两者轴线平行设置，相互啮合时两者转动方向相反。两个人字圆弧齿轮41啮合时形成正弦曲线圆弧共轭关系，其端面齿形由两段相切连接的圆弧组成，齿顶部分为凸圆弧，齿根部分为凹圆弧，由于每一段圆弧在连接处均为相切连接，因此两个人字圆弧齿轮41相互啮合时形成无间隙啮合齿形，两者之间连续性接触，形成共轭关系。进一步地，人字圆弧齿轮41的端面齿形由多个齿沿圆周均布，优选齿数为6～8、模数为6～10。每个人字圆弧齿轮组4中的两个人字圆弧齿轮41的齿宽相等、螺旋角相同。人字圆弧齿轮41的分度圆螺旋角为40～45°。优选地，人字圆弧齿轮41的压力角为14.5～17.5°。如图7所示，作为本发明的一种优选方案，人字圆弧齿轮41端面齿形的齿数为6、模数为9、分度圆螺旋角为43.3038°、压力角为14.5°。作为本发明的一种优选方案，人字圆弧齿轮41端面齿形的齿数为6、模数为9、分度圆螺旋角为43.3038°、压力角为14.5°。如图8所示，作为本发明的另一种优选方案，人字圆弧齿轮41端面齿形的齿数为6、模数为10、分度圆螺旋角为45°、压力角为14.5°。
具体地，齿轮箱1的外部轮廓为长条形，其由相互连接的上盖和泵壳体组成，上盖与泵壳体之间形成有封闭的工作腔，该工作腔用于容置齿轮组和物料。齿轮箱1上设置有进料孔和出料孔11，进料孔位于上盖，出料孔11位于泵壳体中，进料孔和出料孔11的位置和数量与多个人字圆弧齿轮组4相匹配，即进料孔与出料孔11位于两个人字圆弧齿轮41之间。花键轴2包括轴体和轴头，轴体和轴头同心设置，轴体上设置有花键，用于与人字圆弧齿轮41固定连接；轴头上设有键槽，用于和驱动装置相连接。隔板5的外部轮廓与齿轮箱1内的工作腔相匹配，隔板5上开设有供花键轴2穿过的安装孔51，该安装孔51可以是圆形通孔也可以是与花键轴2完全匹配的形状；隔板5的左右两侧分别设有用于卡设在齿轮箱1上的凸起52；齿轮箱1的两侧上设置有与凸起52相匹配的凹槽12。
将本发明所述的人字圆弧齿轮41定量泵应用于线切割曲奇机(例如单色、双色、三色线切割曲奇机和旋花曲奇机等)上进行曲奇饼定量控制时，根据大量饼干实测数据，1200机型为每一排饼干20个，无论应用在连续挤料输送的线切割机还是间歇式挤料的旋花曲奇机，排列的饼干纵向、横向任意位置取样，饼干外形尺寸、长度、宽度、厚度均保持高度一致性，无论单块、多块饼干重量误差均控制在±1.5％(单块饼干重量约6～8g)，能耗降低了5％。通过本发明的人字圆弧齿轮41定量泵能使饼干成型重量控制精确，形状规整，并对后续烘烤的饼干的形状、色差、水份等指标达标垫定了坚实基础；由于饼干的整理包装对大小、厚薄、重量的一致性要求较高，因此人字圆弧齿轮41定量泵的定量精准控制有利于饼干的整理包装，大大提高了产品的质量和成品合格率，并降低了单位能耗。由此可见，本发明的人字圆弧齿轮41定量泵齿数少，流量大，转动平稳，入轴功率低，使用寿命长，不仅能够有效解决了渐开线齿轮啮合困物料现象，而且能够有效解决多个齿轮组同时输出的流量差，使每一对齿轮做定量挤料时，产生的重量偏差极小，能够实现流体在各种速度下的连续或间歇精确定量输送。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：包括齿轮箱、两根花键轴、多个传动斜齿轮和多个人字圆弧齿轮组；所述传动斜齿轮设置在两根所述花键轴的端部，两根所述花键轴并排设置在所述齿轮箱内并使两根所述花键轴端部的两个传动斜齿轮相互啮合；多个所述人字圆弧齿轮组设置在两根所述花键轴上并位于两端的传动斜齿轮之间；每两个相邻的所述人字圆弧齿轮组之间设置有隔板，以使每个人字圆弧齿轮组与所述齿轮箱之间形成独立的腔体。
2.根据权利要求1所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：每个所述人字圆弧齿轮组包括两个人字圆弧齿轮，所述人字圆弧齿轮为正弦曲线圆弧共轭齿轮，其端面齿形由两段相切连接的圆弧组成，齿顶部分为凸圆弧，齿根部分为凹圆弧；两个所述人字圆弧齿轮相互啮合时两者的转动方向相反、两者之间为无间隙连续性接触。
3.根据权利要求2所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述人字圆弧齿轮的端面齿形由多个齿沿圆周均布，优选齿数为6～8、模数为6～10。
4.根据权利要求2所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述人字圆弧齿轮端面齿形的齿数为6、模数为9。
5.根据权利要求2所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：每个所述人字圆弧齿轮组中的两个所述人字圆弧齿轮的齿宽相等、螺旋角相同。
6.根据权利要求2所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述人字圆弧齿轮的分度圆螺旋角为40～45°。
7.根据权利要求2所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述人字圆弧齿轮的压力角为14.5～17.5°。
8.根据权利要求1所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述齿轮箱上设置有进料孔和出料孔，所述进料孔和出料孔与多个所述人字圆弧齿轮组相匹配。
9.根据权利要求1所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述隔板与所述齿轮箱的内腔相匹配，所述隔板上开设有供花键轴穿过的安装孔；所述隔板的左右两侧分别设有用于卡设在所述齿轮箱上的凸起。
10.根据权利要求9所述的人字圆弧齿轮定量泵，其特征在于：所述齿轮箱的两侧上设置有与所述凸起相匹配的凹槽。
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