CN112814895A - 一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵 - Google Patents

一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，包括泵体、泵轴、内齿轮、外齿轮、月牙块、前侧板、后侧板、泵前盖、前轴承、前轴套、后轴套、泵后盖和补偿推力块，内齿轮和外齿轮形成偏心设置且互相啮合，在外齿轮的齿顶和内齿轮的齿顶之间设置有月牙块，将外齿轮和内齿轮间的非啮合空间分隔为吸油区和排油区，在外齿轮和内齿轮的两侧设置有浮动侧板，其特征在于：在泵体内腔和内齿轮之间装有双金属轴承，由外齿轮带动内齿轮在双金属轴承内自由运转，双金属轴承是在以钢板为基体的内表面烧结一层铜铅锡合金，同经过热处理的合金钢内齿轮外圆形成理想的摩擦副，并且同泵体装配后，在和内齿轮排油区方向外圈接触的轴承内表面开有高压油腔，从排油口通过油孔引入高压油形成静压支撑，用于平衡排油区高压对轴承的作用力。

Description

一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵
技术领域
本发明涉及一种液压油泵技术领域，具体指一种装有双金属轴承的内啮合齿轮泵。
背景技术
目前，对液压节能技术的要求和变频伺服技术的不断发展，内啮合齿轮泵由于宽的转速范围，高容积效率和低噪音，在各行各业得到广泛应用。常规的内啮合齿轮泵包括泵体、泵轴、内齿轮、外齿轮和带有进油口的前盖、带有出油口的后盖组成，装在泵体内腔的内齿轮，和装在泵轴上的外齿轮形成偏心设置，外齿轮和内齿轮互相啮合，在外齿轮的齿顶和内齿轮的齿顶之间设置有月牙块，把外齿轮和内齿轮偏心留出的非啮合空间分隔为吸油区和排油区。外力驱动泵轴和泵轴上的外齿轮旋转，同外齿轮啮合的内齿轮也同时旋转，当齿脱开时空间增大，产生吸油过程，同时啮合时空间减少，产生排油过程。
由于常规泵的内齿轮和泵体都以铁为基础材料，虽经各种方法处理，但材料成分差异小，互溶性高，特别在高压工作环境恶劣的情况下会发生润滑油膜破裂现象，容易咬合磨损。泵的排油区压力越高，作用在内齿轮上的偏心力就越大，这样会把内齿轮紧紧压在泵体内腔运转，当压力高到一定程度，内齿轮的外圈和泵体内腔壁之间的油膜破裂，产生直接磨擦，导至拉伤咬合损坏。同样高压工况下内齿轮和外齿轮的侧面也容易同泵体平面咬合损坏，这些原因严重限制了常规泵的使用压力和转速。
发明内容
针对上述内啮合齿轮泵所存在的问题，本发明提供一种有效的解决方案，能在高压和高速的恶劣工作环境中，保持油膜的强度，避免产生直接磨擦，大幅度提高泵的工作压力和使用寿命。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为：内啮合齿轮泵包括泵前盖、泵体、泵后盖、泵轴、内齿轮、外齿轮、前侧板、后侧板、月牙块、补偿推力块等，装在泵体内腔的内齿轮，和装在泵轴上的外齿轮形成偏心设置，外齿轮和内齿轮互相啮合，在外齿轮的齿顶和内齿轮的齿顶之间设置有月牙块，把外齿轮和内齿轮偏心留出的非啮合空间分隔为吸油区和排油区，其特征在于：把泵的进油口和出油口都设置在泵前盖上，并且把内齿轮和外齿轮需要的偏心量也设置在泵前盖上，简化了复杂的泵体结构，方便在泵体内腔和内齿轮之间装双金属轴承，由泵轴上的外齿轮带动内齿轮在双金属轴承内自由运转。同时在内齿轮和外齿轮的两侧面装有由双金属材料制造的前侧板和后侧板，并由泵后盖上的补偿推力块的推力对内齿轮和外齿轮的两侧板进行间隙补偿。实践表明，为了防止粘着磨损，尽可能地选择几乎没有互溶性的材料作为磨擦副，在本方案中，由于双金属材料表层的铜铅锡在合金钢中的溶解度非常低，因此配对时摩擦系数小，产生的粘着力极小。内齿轮使用的合金钢材料经氮化处理表面形成的金相组织，具有较低的摩擦系数和粘附倾向，显著提高抗粘着摩损、抗擦伤、抗咬合能力，增强油膜刚性。所述的双金属轴承即在以钢板为基体的圆柱形空心内表面烧结一层相应厚度的铜铅锡合金，由于这种铜合金强度高，耐磨性好，抗咬合能力高，能同氮化处理的合金钢形成理想的摩擦副。
当内啮合齿轮泵工作时，在排油区产生高压，此时在径向压力会把内齿轮紧紧压在泵体内腔的双金属轴承表面运转。所述的双金属轴承即同泵体装配后，在和内齿轮外圈接触的轴承内表面对应的高压区开设高压油腔，从泵前盖的排油口通过油孔引入高压油形成静压支撑，静压支撑力会跟随排油区的压力而变化，使其与内齿轮里的压力得到平衡，同时溢出的高压油形成隔离油膜，使内齿轮外圈与双金属轴承不产生直接摩擦。排油区产生高压时，在轴向会有推力推动侧板增大间隙，此时从高压排油区引入到补偿推力块底部的压力油，对补偿推力块产生推力将后侧板、内齿轮、外齿轮、和前侧板压紧在泵前盖的端面，形成密封空间。如此不但提高了泵的转速和输出压力，而且提高了泵的容积效率，降低发热和运转噪音，延长使用寿命长。
同现有技术相比，由于在内啮合齿轮泵内腔以过盈配合方式安装了双金属轴承，并且该双金属轴承内表面采用了同合金钢互溶性极低的铜铅锡合金，齿轮的合金钢经氮化处理后更增加了同双金属轴承内表面的抗咬合性能。相对于一般装轴套工艺对比，本发明利用双金属轴承内表面铜铅锡合金层的二次精加工的特点，过盈装配后，通过精加工完全能达到轴承对摩擦副形位公差的极高要求，并且在高压区开的高压油腔，通过油孔同排油口相连，平衡内齿轮里外的压力，使双金属轴承具有了静压支撑功能。实践表明，本发明有效地解决了内啮合齿轮泵在高压时内齿轮外圈同泵体内腔咬合的难题，提高了泵的输出压力和使用转速，减少发热，延长泵的寿命，把泵的进出油口和偏心设置在泵前盖上，简化了另部件的制造难度，方便维修，降低成本。
附图说明
图1为本发明泵的结构原理图。
图2为泵的爆炸图。
图3为泵体的剖面图。
图4为泵前盖外形图。
图5为泵后盖的局部剖面图。
附图中的标号说明；
1、泵前盖；2、泵体；3、泵后盖；4、内齿轮；5、外齿轮；6、前侧板；7、后侧板； 8、月牙块；9、补偿推力块；10、泵轴；11、双金属轴承；12、高压油腔；13、密封圈； 14、弹簧；15、后轴套；16、前轴套；17、前轴承；18、长轴销；19、后轴套高压油腔；a、油孔；b、油孔；c、吸油区；d、排油区；e、油孔；f、油孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
请参考图1、图2和图3所示，内啮合齿轮泵包括泵前盖(1)、泵体(2)、泵后盖(3)、内齿轮(4)、外齿轮(5)、前侧板(6)、后侧板(7)、月牙块(8)、补偿推力块(9)、泵轴(10)、双金属轴承(11)、后轴套(15)、前轴套(16)、前轴承(17)、长轴销(18)；装在泵体内腔的内齿轮(4)，和装在泵轴(10)上的外齿轮(5)形成偏心设置，外齿轮(5) 和内齿轮(4)互相啮合，在外齿轮(5)的齿顶和内齿轮(4)的齿顶之间设置有月牙块(8)，把外齿轮(5)和内齿轮(4)偏心留出的非啮合空间分隔为吸油区c和排油区d，在泵体(2) 内腔和内齿轮(4)之间装有双金属轴承(11)，由泵轴(10)上的外齿轮(5)带动内齿轮 (4)在双金属轴承(11)内自由运转。
图4中的泵前盖(1)集成了进油口和出油口，把内齿轮(4)和外齿轮(5)需要的偏心量也设置在泵前盖上，这样把复杂的泵体(2)简化为一个内外同心的圆筒体，方便双金属轴承(11)的安装及二次加工。
所述的双金属轴承(11)即在以钢板为基体的圆柱体空心内表面烧结一层相应厚度的铜铅锡合金，由于铜铅锡在合金钢中的溶解度非常低，因此配对时摩擦系数小，产生的粘着力极小。合金钢经氮化处理表面形成的金相组织，具有较低的摩擦系数和粘附倾向，显著提高抗粘着摩损、抗擦伤、抗咬合能力，氮化处理能增加金属表面吸附润滑油的能力，增强油膜刚性。采用以上材料和工艺处理的双金属轴承(11)和内齿轮(4)组成理想的摩擦副，摩擦系数低，抗咬合能力好。
上述双金属轴承(11)壁厚不超过5毫米，内表面铜铅锡合金层的厚度不超过1毫米，由双金属板材卷制，同泵体(2)过盈装配成整体后可进行二次精加工，通过精加工完全能达到静压轴承对摩擦副形位公差的极高要求，并且在和内齿轮(4)外圈接触的双金属轴承 (11)内表面对应的高压区开设高压油腔(12)，从泵前盖的排油口通过油孔a引入高压油形成静压支撑,平衡内齿轮(4)里外的压力。采用这样的设计是因为静压轴承对摩擦副的形位公差要求极高，一般的轴套装配后根本达不到静压轴承对摩擦副的形位公差要求。
结合图1-3上述内啮合齿轮泵工作时，由泵轴(10)带动外齿轮(5)及内齿轮(4) 在镶有双金属轴承(11)的泵体(2)内旋转，由月牙块(8)把非啮合区分隔成吸油区c 和排油区d，轴向由前侧板(6)和后侧板(7)密封，吸油区c同泵前盖(1)上的进油口连通，排油区d经前侧板(6)上的扇形通孔同泵前盖(1)上的出油口连通，当两齿离开时，空间增大从进油口吸油，啮合时空间缩小从出油口排油，低压时，由泵后盖(3)中的弹簧 (14)推动补偿推力块(9)和后侧板(7)对内齿轮(4)和外齿轮(5)侧面进行密封，当压力升高时，排油区d的高压油经后侧板(7)中的油孔b和补偿推力块(9)中的油孔e 进入补偿推力块(9)底部，补偿推力块(9)的推力随油压而增大，因外齿轮(5)和泵轴 (10)是分体结构，工作时轴向是浮动的，这样使后侧板(7)和前侧板(6)对齿轮两侧的密封间隙不会因油压升高而增大。当压力升高时，排油区d的高压油把内齿轮向泵体(2) 的内壁一边推，此时从泵前盖(1)的出油口经油孔a引入到泵体(2)中的双金属轴承(11) 的高压油腔(12)中，用于平衡排油区d高压对内齿轮(4)的推力，溢出的部分高压油形成高压油膜对内齿轮(4)和双金属轴承(11)润滑。当压力升高时，部分高压油从补偿推力块(9)的底部油腔通过泵后盖(2)中的油孔f进入后轴套(15)中的高压油腔(19)，用于平衡排油区高压油对外齿轮(5)和泵轴(10)的推力，溢出的部分高压油形成高压油膜对泵轴(10)和后泵套(15)润滑。
以上所述为本发明的优先实施方案，以本发明的原理采取的相似方案都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，包括泵前盖(1)、泵体(2)、泵后盖(3)、内齿轮(4)、外齿轮(5)，前侧板(6)、后侧板(7)、月牙块(8)、补偿推力块(9)、泵轴(10)、双金属轴承(11)、后轴套(15)、前轴套(16)、前轴承(17)、长轴销(18)，装在泵体内腔的内齿轮(4)，和装在泵轴(10)上的外齿轮(5)形成偏心设置，外齿轮(5)和内齿轮(4)互相啮合，在外齿轮(5)的齿顶和内齿轮(4)的齿顶之间设置有月牙块(8)，把外齿轮(5)和内齿轮(4)偏心留出的非啮合空间分隔为吸油区(c)和排油区(d)，其特征在于：在泵体(2)内腔和内齿轮(4)之间装有双金属轴承(11)，由泵轴(10)上的外齿轮(5)带动内齿轮(4)在双金属轴承(11)内自由运转；所述的双金属轴承(11)即在以钢板为基体的圆柱形空心内表面烧结一层铜铅锡合金，同以合金钢为材料经氮化处理的内齿轮(4)组成理想的摩擦副，在和内齿轮(4)高压排油区(d)对应的外圈接触的轴承内表面开有高压油腔(12)，从泵前盖(1)的排油口通过油孔a引入高压油形成静压支撑；所述泵前盖(1)上有进油口和出油口，其中心轴孔和泵体(2)的安装台阶为偏心设置；所述的泵后盖(3)上装有后轴套(15)和补偿推力块(9)的容腔。
2.根据权利要求书1所述一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：前侧板(6)和后侧板(7)为双金属材料制造，设置在内齿轮(4)和外齿轮(5)的两侧面，所述的后侧板(7)中有油孔b和补偿推力块(9)中的油孔e从排油区引入至泵后盖(3)中设置的补偿推力块(9)的底部油腔，产生推力对侧板进行间隙补偿，所述的前侧板(6)有扇形通孔和泵前盖(1)排油口连通。
3.根据权利要求书1所述一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：泵前盖(1)上有进油口和出油口，其中心轴孔和供泵体(2)的安装台阶为偏心设置，偏心量相等于内齿轮(4)和外齿轮(5)需要的偏心量。
4.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：泵体(2)为内外同心的圆筒体，其内的双金属轴承(11)与泵体(2)内孔为过盈配合，双金属轴承(11)内表面的铜铅锡合金同内齿轮(4)的外圆组成滑动磨擦副。
5.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述双金属轴承(11)在内齿轮(4)高压排油区(d)对应的外圈接触的轴承内表面开有高压油腔(12)，从排油口通过油孔a引入高压油形成静压支撑，其余周边分布若干润滑油槽。
6.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的泵后盖(3)中有扇形容腔，供放置补偿推力块(9)，周边有密封件(13)和底部弹簧(14)，并且补偿推力块(9)同泵后盖(3)之间留出适当空间，作为高压油腔，在补偿推力块(9)中有油孔e和泵高压排油区(d)连通。
7.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的泵后盖(3)中设有后轴套(15)，在后轴套(15)内表面同泵高压排油区(d)相反的方向开有高压油腔(19)，通过泵后盖(3)上的油孔f和补偿推力块(9)底部油腔连通。
8.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：在外齿轮(5)的齿顶和内齿轮(4)的齿顶之间设置有月牙块(8)，所述的月牙块(8)中有通孔，由长直销(18)穿过前侧板(6)、后侧板(7)上的销孔固定在泵前盖(1)和泵后盖(3)之间。
9.根据权利要求1所述的一种带双金属轴承的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的外齿轮(5)和泵轴(10)为分体结构。
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