CN109026677A - 一种修型斜齿轮和该斜齿轮的轴套、压力端盖、齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修行斜齿轮，其特点是所述修行斜齿轮横截面每个齿的齿顶、齿根的圆弧是能够完全吻合的两个圆弧；还公开了一体化轴套，该轴套包括主齿轮轴套和从齿轮轴套；还公开了一种用于修行斜齿轮的法兰端盖，该端盖朝向壳体的侧表面上设有能够被一体化轴套面对面盖住的油槽，该油槽用于产生一个与修行斜齿轮轴向力相反的力，以抵消修行斜齿轮的轴向力；还公开了一种基于修行斜齿轮的齿轮泵。本发明通过修行斜齿轮的齿顶、齿根圆弧的完全吻合，通过齿顶、齿根圆圆心与齿轮圆心非同心圆的设计，有效解决了长期以来本领域困油现象的技术难题，有效降低了齿轮泵的噪音、提高了速度、增大了齿轮泵排除液体时的出口压力。

Description

一种修型斜齿轮和该斜齿轮的轴套、压力端盖、齿轮泵

技术领域

本发明属于齿轮泵技术领域，尤其涉及一种修型斜齿轮和该斜齿轮的轴套、压力端盖、齿轮泵。

背景技术

齿轮泵的工作原理如图6所示，是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压。一对相互啮合的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动，一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小，而将液体排出。

齿轮泵最基本的形式有两种，一种是直齿轮泵，即两个尺寸相同的直齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转。直齿轮相对于斜齿轮，两个齿之间的接触面积小，接触面积小，液体被带至排出腔的出口压力就小；一种是斜齿轮泵，如图5所示，该斜齿轮的齿顶、齿根圆弧的圆心与齿轮的圆心为同心圆，由于是同心圆圆弧，半径不同则圆弧不同，因此，基于同心圆的斜齿轮齿顶和齿根是不能完全吻合的，由于不能吻合，其齿顶、齿根之间存在间隙，由于间隙的存在，间隙内的油被困住而造成困油现象，困油现象产生噪音，并且齿轮转速越快噪声越大，转速提高受到限制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种修型斜齿轮和该斜齿轮的轴套、压力端盖、齿轮泵，目的在于降低齿轮泵的噪声、提高齿轮转速、提高出口压力。

本发明为解决其技术问题采用以下技术方案：

一种修型斜齿轮，所述修型斜齿轮横截面每个齿的齿顶、齿根为圆弧，齿顶两侧到齿根分别为渐开线，其特点是：所述修型斜齿轮横截面每个齿的齿顶、齿根的圆弧是能够完全吻合的两个圆弧，该完全吻合的两个圆弧的圆心与齿轮圆心非同心。

所述修型斜齿轮横截面齿顶的圆心、齿根的圆心可以根据需要布设在小于齿轮半径的位置上，并且齿顶和齿根各自圆弧所对应的两个圆型线相同。

所述修型斜齿轮横截面的齿数优选为7个。

所述一体化轴套包括主齿轮轴套和从齿轮轴套。

所述一体化轴套由两个高度相同的圆柱型轴套在同一平面上沿着相切时的切面位置固接在一起。

一种用于一种修型斜齿轮的法兰端盖，该法兰端盖包括前法兰端盖、后法兰端盖，其特征在于：所述后法兰端盖为带有压力油槽的压力端盖。

所述压力端盖朝向壳体的侧表面上设有压力端盖密封圈、压力端盖油槽、压力端盖进油孔，该压力端盖油槽为3字形槽油，该3字形油槽被与其形状相配合的压力端盖密封圈所包围，该压力端盖进油孔一端连接到所述油槽，另一端连接到齿轮泵的出口，并随着齿轮泵出口的压力向油槽输入同齿轮泵出口相同的压力，用以抵消一体化后轴套在齿轮泵出口侧受到的力，同时压力端盖进油孔还通向埋入在压力端盖中的大柱塞及小柱塞的底部，推动两个柱塞用以分别平衡主动斜齿轮、从动斜齿轮所产生的轴向力。

一种修型斜齿轮泵，其特点是：包括修型斜齿轮、还包括一体化齿轮轴套、还包括法兰端盖；该修型斜齿轮泵沿着轴向从左到右分为三个部分：左侧的后法兰端盖或压力端盖，中间的壳体，右侧的前法兰端盖；该修型斜齿轮泵中间的壳体内部沿着壳体径向设有相互啮合的主动轴修型斜齿轮和从动轴修型斜齿轮，以及轴向横贯主动轴修型斜齿轮或轴向横贯从动轴修型斜齿轮的主动轴或从动轴；壳体内部靠近壳体两端的同侧的主动轴和从动轴上从左到右分别套接一体化后轴套，一体化前轴套，该一体化后轴套与后法兰端盖之间设有压力端盖密封圈、该一体化前轴套与前法兰端盖之间设有前法兰端盖密封圈；前法兰端盖、后法兰端盖与壳体之间分别通过沿着周向对称布设的多个螺钉与壳体进行固接。

所述压力端盖密封圈嵌入在后法兰端盖的压力端盖密封槽中，该一体化后轴套与后法兰端盖为平面与平面的对接。

所述后法兰端盖上还设置有大柱塞孔、小柱塞孔，分别与大柱塞孔、小柱塞孔相配合的大柱塞、小柱塞，所述大柱塞沿着轴向安装在大柱塞孔和主动斜齿轮之间，所述的小柱塞沿着轴向安装在小柱塞孔和从动斜齿轮之间。

本发明的优点效果

1、本发明克服了本领域长期以来的偏见，通过修型斜齿轮的齿顶、齿根圆弧的完全吻合，通过齿顶、齿根圆圆心与齿轮圆心非同心圆的设计，有效解决了长期以来本领域困油现象的技术难题，有效降低了齿轮泵的噪音、提高了速度、增大了齿轮泵排除液体时的出口压力。

2、本发明通过在压力端盖上设置3字形压力油槽、3字形密封圈、将齿轮泵出口压力带入油槽的进油孔，实现了压力油槽产生的力与一体化轴套齿轮侧的二力平衡，从而解决了一体化轴套轴向力平衡问题，同时压力端盖进油孔还通向埋入在压力端盖中的柱塞2-3-1及柱塞2-3-2的底部，推动两个柱塞用以分别平衡主动斜齿轮1-1-1，从动斜齿轮1-1-2所产生的轴向力。

3、本发明通过设置一体化轴套，减少了一次加工轴套过程中的径向误差，避免了主、从轴套因独立加工，误差累计、最终产生主从轴套工作时径向跳动问题。

4、本发明的修型斜齿轮泵，相比现有技术的直齿轮泵增加了齿轮捏合时的压力面积；相比现有技术的斜齿轮泵，噪音小、出口压力大、速度快、调速范围大。

附图说明

图1为本发明修型斜齿轮横截面图；

图2为本发明修型斜齿轮立体图；

图3为本发明修型斜齿轮泵爆炸图；

图4为本发明压力端盖侧表面结构图；

图5为常规设计斜齿轮非完全啮合示意图；

图6为齿轮泵工作原理图；

图7为本发明修型齿轮泵剖面图；

图8为本发明一体化轴套立体图。

图中：

1：壳体；1-1-1：主动斜齿轮；1-1-2：从动斜齿轮；1-1-3：齿顶圆弧和齿根圆弧所对应的圆；1-2-1：主动轴；1-2-2：从动轴；1-3：一体化轴套；1-3-1：一体化后轴套；1-3-2：一体化前轴套；

2：后法兰端盖；2-0-1：压力端盖密封槽；2-0-2：压力端盖油槽；2-0-3：压力端盖进油孔；2-1：压力端盖密封圈；2-2-1：大柱塞孔；2-2-2：小柱塞孔；2-3-1：大柱塞；2-3-2：小柱塞；2-3-1：法兰端盖固定螺丝；

3：前法兰端盖；3-1：前法兰端盖密封圈；3-2：前法兰端盖油封，3-3：弹性挡圈。

具体实施方式

发明原理：

1、齿顶、齿根弧线完全吻合的原理。现有技术的齿顶、齿根如图5所示：R1-1、R1-3为以O1为圆心的齿顶半径和齿根半径，R2-1、R2-3为以O2为圆心的齿顶半径和齿根半径，假如两个圆相等，又假如这两个圆各自从圆心出发的夹角也相等，则夹角两侧射线之间对应齿顶和齿根的圆弧由于半径不同而不同，也即，当齿顶和齿根圆弧为同心圆上的圆弧时，齿顶和齿根圆弧因弧度不同而不能完全吻合。本发明改进后如图1所示，由于齿顶圆弧的圆心或齿根圆弧的圆心与齿轮圆心非同心，因此，这两个圆弧不受同心圆半径的限制，不会产生同心圆半径长度不同造成圆弧不等的问题；还由于本发明的齿顶圆弧与齿根圆弧所对应的圆是半径相同、型线相同的两个圆1-1-3，所以齿顶圆弧和齿根圆弧能够完全吻合。

2、一体化轴套的原理。当主、从轴套非一体化时，则需要主、从轴套分别加工，而每次机加工允许百分之几的误差，由于两次机加工，误差累计，假如累积误差为径向累积误差，当它们沿着径向组装一起时，可能会增加径向跳动，径向跳动将影响齿轮的寿命。本发明制作成一体化轴套，如图3所示，减少了一次加工的误差，使得因加工误差造成径向跳动的风险降到最低，延长了齿轮的使用寿命。

3、齿轮上轴向力和轴套轴向力。齿轮和轴套上都有轴向力，这两种轴向力都要克服，齿轮上的轴向力是斜齿轮自己产生的，轴套的轴向力是齿轮出口压力作用在轴套上的轴向力。

4、3字油槽克服轴套轴向力原理。如图4所示，压力端盖侧表面设有压力端盖密封槽2-0-1、压力端盖油槽2-0-2、压力端盖进油孔2-0-3。压力端盖密封槽2-0-1用于安装压力端盖密封圈2-1（如图3所示），压力端盖密封圈2-1为双层：由O型外圈和3字型内圈连接而成；密封圈O型外圈和3字型内圈的中间夹有3字形油槽2-0-2，3字形油槽2-0-2的中间设有压力端盖油进油孔2-0-3，压力端盖油进油孔2-0-3连接齿轮泵的出口，当齿轮泵的油从入口到出口时，出口设有一个分支连接压力油进油孔2-0-3，由于出口压力很大，反馈给压力油进油孔2-0-3和油槽2-0-2的压力也很大，3字形油槽2-0-2受到高压需要释放压力，由于油槽的周围均被密封，被释放的压力只能沿着轴向释放、并作用在一体化后轴套1-3-1上一个与斜齿轮轴向分力大小相同方向相反，当它们二力平衡时就可以抵消一体化后轴套在齿轮出口侧受到的轴向力。

如图4所示，压力端盖密封圈2-1和压力端盖油槽2-0-2的形状为沿着轴的周向弯曲的形状，这样的形状主要是为了当3字形油槽2-0-2的压力作用于一体化后轴套时，一体化后轴套受力均匀。

5、大柱塞、小柱塞克服齿轮轴向力的原理。大柱塞和小柱塞作用在齿轮上，用于产生一个与齿轮轴向力相反、大小相等的力。大、小柱塞的力是从压力端盖进油孔引出来的，压力端盖进油孔还通向埋入在压力端盖中的大柱塞及小柱塞的底部。

6、本发明斜齿轮噪声低、压力大、转速范围大的原理。本发明齿轮泵噪声低的原理：困油现象是齿轮泵噪声大的原因，也就是齿根和齿顶在啮合时存在间隙，这个间隙内的油被困在间隙内，当齿轮啮合时产生噪声。本发明用弧线修型齿轮，齿顶、齿根完全啮合，没有困油现象，因而噪声降低；本发明齿轮泵出口压力大的原理：相对于同等的转速，本发明齿轮泵出口的压力相对于现有技术同等转速要大很多，即使在相对转速很低情况下也能产生高转速同等的出口压力，其原因即是没有困油的损耗，齿顶和齿根完全啮合，因此压力大；本发明齿轮泵转速范围大的原理：由于本发明解决了低转速和高转速的瓶颈问题，使得齿轮转速可以从50转每分钟到3000转每分钟。每分钟50转的低转速同样可以达到足够的出口压力，每分钟3000转的高转速同样也不会产生噪音，因此，本发明的齿轮泵转速范围很大。

基于以上原理，本发明设计了一种修型斜齿轮和该斜齿轮的轴套、压力端盖、齿轮泵。

一种修型斜齿轮如图1所示，所述修型斜齿轮（1-1-1,1-1-2）横截面每个齿的齿顶、齿根为圆弧，齿顶两侧到齿根分别为渐开线，其特点是：所述修型斜齿轮（1-1-1,1-1-2）横截面每个齿的齿顶、齿根的圆弧是能够完全吻合的两个圆弧，该完全吻合的两个圆弧的圆心与齿轮圆心非同心。

所述修型斜齿轮横截面齿顶的圆心、齿根的圆心可以根据需要设在小于齿轮半径的任意位置上，并且齿顶和齿根各自圆弧所对应的两个圆型线相同。

补充说明：如图1所示，黑色两个圆分别为齿顶、齿根圆弧对应的圆，这两个圆大小相等，因此，基于这两个圆的齿顶圆弧、齿根圆弧完全吻合。

所述修型斜齿轮横截面的齿数优选为7个。

所述一体化轴套包括主齿轮轴套和从齿轮轴套。

如图8所示，所述一体化轴套1-3由两个高度相同的圆柱型轴套在同一平面上沿着相切面固接而成。

补充说明：如图7所示，靠近压力端盖一侧的为一体化后轴套1-3-1，靠近前法兰端盖一侧的为一体化前轴套1-3-2，它们统称为一体化轴套1-3，如图8所示，一体化轴套1-3沿着相切时的切面位置固接在一起，一体化加工的优势在于径向误差小，不会产生径向跳动，并且安装方便。

一种用于修型斜齿轮的法兰端盖如图3、图4所示，该法兰端盖包括后法兰端盖2、前法兰端盖3，其特点是：所述后法兰端盖2为带有压力油槽2-0-2的压力端盖。

如图3、图4所示，所述压力端盖2朝向壳体1的侧表面上设有压力端盖密封槽2-0-1、压力端盖油槽2-0-2、压力端盖进油孔2-0-3，该压力端盖油槽2-0-2为3字形槽油，该3字形油槽被与其形状相配合的压力端盖密封槽2-0-1所包围，该压力端盖进油孔2-0-3一端连接到所述油槽，另一端连接到齿轮泵的出口，并随着齿轮泵出口的压力向油槽输入同齿轮泵出口相同的压力，用以抵消一体化后轴套在齿轮泵出口侧受到的力，同时压力端盖进油孔2-0-3还通向埋入在压力端盖中的大柱塞2-3-1及小柱塞2-3-2的底部，推动两个柱塞用以分别平衡主动斜齿轮1-1-1，从动斜齿轮1-1-2所产生的轴向力。

一种修型斜齿轮泵如图3所示，其特点是：包括修型斜齿轮、还包括一体化齿轮轴套、还包括法兰端盖；该修型斜齿轮泵沿着轴向从左到右分为三个部分：左侧的后法兰端盖2或压力端盖，中间的壳体1，右侧的前法兰端盖3；该修型斜齿轮泵中间的壳体内部沿着壳体径向设有相互啮合的主动轴修型斜齿轮1-1-1和从动轴修型斜齿轮1-1-2，以及轴向横贯主动轴修型斜齿轮或轴向横贯从动轴修型斜齿轮的主动轴1-2-1或从动轴1-2-2；壳体内部靠近壳体两端的同侧的主动轴和从动轴上从左到右分别套接一体化后轴套1-3-1，一体化前轴套1-3-2，该一体化后轴套1-3-1与后法兰端盖2之间设有压力端盖密封圈2-1、该一体化前轴套1-3-2与前法兰端盖3之间设有前法兰端盖密封圈3-1；前法兰端盖3、后法兰端盖2与壳体1之间分别通过沿着周向对称布设的多个螺钉2-3-1与壳体1进行固接。

所述压力端盖密封圈2-1嵌入在后法兰端盖2的压力端盖密封槽2-0-1中，该一体化后轴套1-3-1与后法兰端盖2为平面与平面的对接。

所述后法兰端盖上还设置有大柱塞孔2-2-1、小柱塞孔2-2-2，分别与大柱塞孔2-2-1、小柱塞孔2-2-2相配合的大柱塞2-3-1、小柱塞2-3-2，所述大柱塞2-3-1沿着轴向安装在大柱塞孔2-2-1和主动斜齿轮1-1-1之间，所述的小柱塞2-3-2沿着轴向安装在小柱塞孔2-2-2和主动斜齿轮1-1-2之间。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而非限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。

Claims (10)

1.一种修型斜齿轮，所述修型斜齿轮横截面每个齿的齿顶、齿根为圆弧，齿顶两侧到齿根分别为渐开线，其特征在于：所述修型斜齿轮横截面每个齿的齿顶、齿根的圆弧是能够完全吻合的两个圆弧，该完全吻合的两个圆弧的圆心与齿轮圆心非同心。

2.根据权利要求1所述的一种修型斜齿轮，其特征在于：所述修型斜齿轮横截面齿顶的圆心、齿根的圆心可以根据需要布设在小于齿轮半径的位置上，并且齿顶和齿根各自圆弧所对应的两个圆型线相同。

3.根据权利要求1所述的一种修型斜齿轮，其特征在于：所述修型斜齿轮横截面的齿数优选为7个。

4.一种用于权利要求1-3任意一项一种修型斜齿轮的一体化轴套，其特征在于：所述一体化轴套包括主齿轮轴套和从齿轮轴套。

5.根据权利要求4所述一种用于修型斜齿轮的一体化轴套，其特征在于：所述一体化轴套由两个高度相同的圆柱型轴套在同一平面上沿着相切时的切面位置固接在一起。

6.一种用于权利要求1-3任意一项一种修型斜齿轮的法兰端盖，该法兰端盖包括后法兰端盖、前法兰端盖，其特征在于：所述后法兰端盖为带有压力油槽的压力端盖。

7.根据权利要求6所述一种用于修型斜齿轮的法兰端盖，其特征在于：所述压力端盖朝向壳体的侧表面上设有压力端盖密封槽、压力端盖油槽、压力端盖进油孔，该压力端盖油槽为3字形槽油，该3字形油槽被与其形状相配合的压力端盖密封槽所包围，该压力端盖进油孔一端连接到所述油槽，另一端连接到齿轮泵的出口，并随着齿轮泵出口的压力向油槽输入同齿轮泵出口相同的压力，用以抵消一体化后轴套在齿轮泵出口侧受到的力，同时压力端盖进油孔还通向埋入在压力端盖中的大柱塞及小柱塞的底部，推动两个柱塞用以分别平衡主动斜齿轮、从动斜齿轮所产生的轴向力。

8.一种修型斜齿轮泵，其特征在于：包括权利要求1-3任意一项的修型斜齿轮、还包括权利要求5-6任意一项的一体化齿轮轴套、还包括权利要求6-7任意一项的法兰端盖；该修型斜齿轮泵沿着轴向从左到右分为三个部分：左侧的后法兰端盖或压力端盖，中间的壳体，右侧的前法兰端盖；该修型斜齿轮泵中间的壳体内部沿着壳体径向设有相互啮合的主动轴修型斜齿轮和从动轴修型斜齿轮，以及轴向横贯主动轴修型斜齿轮或轴向横贯从动轴修型斜齿轮的主动轴或从动轴；壳体内部靠近壳体两端的同侧的主动轴和从动轴上从左到右分别套接一体化后轴套，一体化前轴套，该一体化后轴套与后法兰端盖之间设有压力端盖密封圈、该一体化前轴套与前法兰端盖之间设有前法兰端盖密封圈；前法兰端盖、后法兰端盖与壳体之间分别通过沿着周向对称布设的多个螺钉与壳体进行固接。

9.根据权利要求8所述的一种修型斜齿轮泵，其特征在于：所述压力端盖密封圈嵌入在后法兰端盖的压力端盖密封槽中，该一体化后轴套与后法兰端盖为平面与平面的对接。

10.根据权利要求8所述的一种修型斜齿轮泵，其特征在于：所述后法兰端盖上还设置有大柱塞孔、小柱塞孔，分别与大柱塞孔、小柱塞孔相配合的大柱塞、小柱塞，所述大柱塞沿着轴向安装在大柱塞孔和主动斜齿轮之间，所述的小柱塞沿着轴向安装在小柱塞孔和从动斜齿轮之间。