CN109322821B

CN109322821B - 一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构

Info

Publication number: CN109322821B
Application number: CN201811172910.2A
Authority: CN
Inventors: 李玉龙
Original assignee: Suqian College
Current assignee: Suqian College
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: CN109322821A

Abstract

本发明公开了一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,包括前浮动侧板、后浮动侧板、前轴A、与前轴A相连的主动轮、与主动轮相连的后轴A、前轴B、与前轴B相连的从动轮、与从动轮相连的后轴B，所述主动轮与从动轮相啮合，紧固螺栓A和平键A将前轴A、与前轴A相连的主动轮和与主动轮相连的后轴A固定连在一起，紧固螺栓B和平键B将前轴B、与前轴B相连的从动轮和与从动轮相连的后轴B固定连在一起，前轴A与前轴B之间通过前浮动侧板套接连接在一起，本发明结构简单、操作方便。

Description

一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构

技术领域

本发明涉及一种齿轮泵，具体涉及一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构。

背景技术

外啮合齿轮泵(简称齿轮泵)是一种用于泵送工作油液的动力泵，应用较为广泛。但是由于其径向力不平衡会将齿轮压向吸油腔的一侧，导致齿轮轴弯曲，降低轴承使用寿命，甚至会导致齿顶刮伤壳体；液压力、啮合力和困油力,是造成齿轮泵径向力不平衡的三大主要原因。针对上述的问题，现有技术中主要通过齿轮泵吸油侧两齿密封的排油引导槽来降低液压力，通过矩形卸荷槽或圆心卸荷槽来降低困油力，但是采用上述方式只能小量降低液压力和困油力，并不能有效改善齿轮泵径向力不平衡的问题，因此，本发明设计一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构，采用本发明能有效消除齿轮泵的径向力，解决齿轮泵径向力不平衡的问题。

发明内容

本发明针对背景技术中的不足，提供了一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构，目的在于：通过降低齿轮泵的压啮力和困油力来消除齿轮泵中的径向力，解决由齿轮泵径向不平衡导致齿轮轴弯曲、齿顶刮伤壳体、轴承使用寿命短的问题。

本发明的目的是通过如下途径实现的：

一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,包括前浮动侧板、后浮动侧板、前轴A、与前轴A相连的主动轮、与主动轮相连的后轴A、前轴B、与前轴B相连的从动轮、与从动轮相连的后轴B，所述主动轮与从动轮相啮合，紧固螺栓A和平键A将前轴A、与前轴A相连的主动轮和与主动轮相连的后轴A固定连在一起，紧固螺栓B和平键B将前轴B、与前轴B相连的从动轮和与从动轮相连的后轴B固定连在一起，前轴A与前轴B之间通过前浮动侧板套接连接在一起，后轴A和后轴B之间通过后浮动侧板套接连接在一起，所述前轴A和后轴A与主动轮的贴合面上均设置有圆凸台A,所述圆凸台A分别与主动轮两端面上圆盲孔A过盈配合，来保证前轴A、主动轮、后轴A三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，所述前轴B和后轴B与从动轮的贴合面上均设置有圆凸台B，所述圆凸台B分别与从动轮两端面上圆盲孔B过盈配合，来保证前轴B、从动轮、后轴B三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，在与所述齿轮端面贴合的前浮动侧板、后浮动侧板内侧面上，均开设有吸油侧两齿密封的排油引导槽，在与所述齿轮端面贴合的前浮动侧板、后浮动侧板内侧面双轴孔位置上，均开设有月牙形卸荷槽，在所述前浮动侧板、后浮动侧板的两轴孔内分别开有排油平衡槽和吸油平衡槽，排油平衡槽和吸油平衡槽的槽弧圆心连线与径向力重合。

所述排油平衡槽和吸油平衡槽的槽宽均为10 mm，槽弧半径为15 mm，对应于轮心的圆心角为60°，槽宽对称分布在前浮动侧板、后浮动侧板中间截面的厚度方向上。

所述吸油平衡槽和排油平衡槽的圆心连线过轴心，且与排油方向成46.2°的夹角。

所述月牙形卸荷槽的牙端加工圆弧半径为1.5 mm，牙对应于轮心的最小包角，即牙心角为60°，使得近中心线侧的牙端加工圆弧在最小困油容积位置处与对应齿轮的齿廓根部的过渡曲线相切，牙内圆弧半径为11.35 mm。

所述最小困油容积位置为齿轮端面上的齿对称线、槽对称线、齿轮副中心线重合时的啮合位置。

所述主动轮的尺寸与从动轮的尺寸相同。

所述平键A的尺寸与平键B的尺寸相同。

所述后轴A的尺寸与后轴B、前轴B的尺寸相同。

所述紧固螺栓A的螺纹方向与主动轮的旋转方向相反，紧固螺栓B的螺纹方向与从动轮的旋转方向相反。

本发明的有益效果：

本发明结构简单、操作方便，紧固螺栓A和平键A将前轴A、与前轴A相连的主动轮和与主动轮相连的后轴A固定连在一起，前轴A与前轴B之间通过前浮动侧板套接连接在一起，之后通过前轴A和后轴A与主动轮的贴合面上设置的圆凸台A分别与主动轮两端面上圆盲孔A过盈配合，来保证前轴A、主动轮、后轴A三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，紧固螺栓B和平键B将前轴B、与前轴B相连的从动轮和与从动轮相连的后轴B固定连在一起，后轴A和后轴B之间通过后浮动侧板套接连接在一起，之后通过前轴B和后轴B与从动轮的贴合面上设置的圆凸台B分别与从动轮两端面上圆盲孔B过盈配合，来保证前轴B、从动轮、后轴B三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，然后再通过在前浮动侧板、后浮动侧板的两轴孔内分别开有吸油平衡槽、排油平衡槽来减少齿轮轴上的由啮合力、液压力、困油力所构成的径向力，通过在前浮动侧板、后浮动侧板内侧面的双轴孔位置上，开设有月牙形卸荷槽减少齿轮轴上的困油力，通过在前、后浮动侧板内侧面上，开设有吸油侧两齿密封的排油引导槽来减少齿轮轴上的液压力，从三方面消除齿轮泵中的径向力，解决由齿轮泵径向不平衡导致齿轮轴弯曲、齿顶刮伤壳体、轴承使用寿命短的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的组合结构示意图。

图2为本发明组合好后的整体结构示意图。

图3为本发明组合好后半剖结构示意图。

图4为本发明前浮动侧板中截面的结构示意图。

图5为本发明前浮动侧板内端面的结构示意图。

图6为本发明后浮动侧板中截面的结构示意图。

图7为本发明实施过程中困油压力随啮合位置的变化示意图。

图中： 1、前浮动侧板；2、后浮动侧板；3、前轴A ；4、主动轮；5、后轴A；6、前轴B ；7、从动轮；8、后轴B ；9、紧固螺栓A ；10、平键A；11、紧固螺栓B ；12、平键B；13、圆凸台A；14、圆盲孔A；15、圆凸台B；16、圆盲孔B；17、吸油侧两齿密封的排油引导槽；18、月牙形卸荷槽；19、排油平衡槽；20、吸油平衡槽；21、圆通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1至图6所示，本发明公开了一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,包括前浮动侧板1、后浮动侧板2、前轴A3、与前轴A3相连的主动轮4、与主动轮4相连的后轴A5、前轴B6、与前轴B6相连的从动轮7、与从动轮7相连的后轴B8，所述主动轮4与从动轮7相啮合，紧固螺栓A9和平键A10将前轴A3、与前轴A3相连的主动轮4和与主动轮4相连的后轴A5固定连在一起，紧固螺栓B11和平键B12将前轴B6、与前轴B6相连的从动轮7和与从动轮7相连的后轴B8固定连在一起，前轴A3与前轴B6之间通过前浮动侧板1套接连接在一起，后轴A5和后轴B8之间通过后浮动侧板2套接连接在一起，所述前轴A3和后轴A5与主动轮4的贴合面上均设置有圆凸台A13，所述圆凸台A13分别与主动轮4两端面上圆盲孔A14过盈配合，来保证前轴A3、主动轮4、后轴A5三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，所述前轴B6和后轴B8与从动轮7的贴合面上均设置有圆凸台B15，所述圆凸台B15分别与从动轮7两端面上圆盲孔B16过盈配合，来保证前轴B6、从动轮7、后轴B8三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，在与所述齿轮端面贴合的前浮动侧板1、后浮动侧板2内侧面上，均开设有吸油侧两齿密封的排油引导槽17，在与所述齿轮端面贴合的前浮动侧板1、后浮动侧板2内侧面双轴孔位置上，均开设有月牙形卸荷槽18，在所述前浮动侧板1、后浮动侧板2的两轴孔内分别开有排油平衡槽19和吸油平衡槽20，排油平衡槽19和吸油平衡槽20的槽弧圆心连线与径向力重合,所述排油平衡槽19和吸油平衡槽20的槽宽均为10 mm，槽弧半径为15 mm，对应于轮心的圆心角为60°，槽宽对称分布在前浮动侧板1、后浮动侧板2中间截面的厚度方向上，所述吸油平衡槽20和排油平衡槽19的圆心连线过轴心，且与排油方向成46.2°,即径向力方向的夹角，所述月牙形卸荷槽18的牙端加工圆弧半径为1.5 mm，牙对应于轮心的最小包角，即牙心角为60°，使得近中心线侧的牙端加工圆弧在最小困油容积位置与对应齿轮的齿廓根部的过渡曲线相切，牙内圆弧半径为11.35 mm，所述最小困油容积位置为齿轮端面上的齿对称线、槽对称线、齿轮副中心线重合时的啮合位置，所述主动轮4的尺寸与从动轮7的尺寸相同，所述平键A10的尺寸与平键B12的尺寸相同，所述后轴A5的尺寸与后轴B8、前轴B6的尺寸相同，所述紧固螺栓A9的螺纹方向与主动轮4的旋转方向相反，紧固螺栓B11的螺纹方向与从动轮7的旋转方向相反。

实施例

设置齿轮泵相关参数：排油压力3 MPa，吸油压力0.1 MPa，额定转速3000 r/min，泵用齿轮副的模数3，齿数10，齿顶高系数1.16，顶隙系数0.25，压力角20°，啮合角29.6°，变位系数0.493，齿宽15 mm，齿轮的根圆半径12.26 mm。之后启动齿轮泵，此时电机驱动前轴A3, 前轴A3带动主动轮4和后轴A5同步旋转；主动轮4通过啮合驱动从动轮7旋转，从动轮7带动前轴B6和后轴B8同步旋转；进油腔引入进口低压油，并经前浮动侧板1和后浮动侧板2外缘面上的吸油侧两齿密封的排油引导槽17，将该低压油注入前浮动侧板1和后浮动板2的排油平衡槽19内，此时排油腔布满高压油，并经前浮动侧板1和后浮动板2排油侧的圆通孔21，将该高压油引入前浮动侧板1和后浮动侧板2的外侧端面，实现前浮动侧板1、后浮动侧板2与齿轮端面间的轴向间隙自动补偿，并同时注入前浮动侧板1、后浮动侧板2的吸油平衡槽20内；排油腔布满高压油，并由前浮动侧板1、后浮动侧板2内侧端面上的吸油侧两齿密封的排油引导槽17，实现位于吸油侧两齿密封区间外的齿槽内的油压均为排油高压，此时月牙形卸荷槽18下的困油压力的峰值增加率仅为2.3%，如图7所示，从图上可以看到，当月牙形卸荷槽18下的困油压力的峰值增加率仅为2.3%，近似为无困油现象。由此取槽弧半径15mm，轮心角60°，此时前浮动侧板1、后浮动侧板2同一轴孔内的吸油平衡槽20和排油平衡槽19的圆心连线与排油方向成46.2°夹角，由此产生的径向力为924.5 N,平衡力为924.5 N，两者大小相等方向相反，实现了径向力的消除。

Claims

1.一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,包括前浮动侧板、后浮动侧板、前轴 A、与前轴 A 相连的主动轮、与主动轮相连的后轴 A、前轴 B、与前轴 B 相连的从动轮、与从动轮相连的后轴 B，其特征在于：所述主动轮与从动轮相啮合，紧固螺栓 A 和平键 A 将前轴 A、与前轴 A 相连的主动轮和与主动轮相连的后轴 A 固定连在一起，紧固螺栓 B 和平键 B 将前轴 B、与前轴 B 相连的从动轮和与从动轮相连的后轴 B 固定连在一起，前轴A 与前轴 B 之间通过前浮动侧板套接连接在一起，后轴 A 和后轴 B 之间通过后浮动侧板套接连接在一起，所述前轴 A 和后轴 A 与主动轮的贴合面上均设置有圆凸台 A,所述圆凸台 A 分别与主动轮两端面上圆盲孔 A 过盈配合，来保证前轴 A、主动轮、后轴 A 三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，所述前轴 B 和后轴 B 与从动轮的贴合面上均设置有圆凸台 B，所述圆凸台 B 分别与从动轮两端面上圆盲孔 B 过盈配合，来保证前轴B、从动轮、后轴 B 三者配合进行同步旋转时的同轴度要求，在与所述主动轮和从动轮的齿轮端面贴合的前浮动侧板、后浮动侧板内侧面上，均开设有吸油侧两齿密封的排油引导槽，在与所述主动轮和从动轮的齿轮端面贴合的前浮动侧板、后浮动侧板内侧面双轴孔位置上，均开设有月牙形卸荷槽，在所述前浮动侧板、后浮动侧板的两轴孔内分别开有排油平衡槽和吸油平衡槽，排油平衡槽和吸油平衡槽的槽弧圆心连线与径向力重合，所述吸油平衡槽和排油平衡槽的圆心连线过轴心，且与排油方向成 46.2°的夹角，所述月牙形卸荷槽的牙端加工圆弧半径为 1.5 mm，牙对应于轮心的最小包角，即牙心角为 60°，使得近中心线侧的牙端加工圆弧在最小困油容积位置处与对应齿轮的齿廓根部的过渡曲线相切，牙内圆弧半径为 11.35 mm。

2.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述排油平衡槽和吸油平衡槽的槽宽均为 10 mm，槽弧半径为 15 mm，对应于轮心的圆心角为60°，槽宽对称分布在前浮动侧板、后浮动侧板中间截面的厚度方向上。

3.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述最小困油容积位置为齿轮端面上的齿对称线、槽对称线、齿轮副中心线重合时的啮合位置。

4.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述主动轮的尺寸与从动轮的尺寸相同。

5.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述平键 A 的尺寸与平键 B 的尺寸相同。

6.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述后轴 A 的尺寸与后轴 B、前轴 B 的尺寸相同。

7.根据权利要求 1 所述的一种用于消除齿轮泵径向力的组合结构,其特征在于：所述紧固螺栓A的螺纹方向与主动轮的旋转方向相反，紧固螺栓B的螺纹方向与从动轮的旋转方向相反。