CN115289007B - 一种无困油渐开线齿轮卸荷结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，主动齿轮的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的卸荷流道，从动齿轮的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的卸荷流道；在齿轮啮合过程中，主动齿轮的卸荷流道与从动齿轮的卸荷流道正对并组合为一个由主动齿轮轮齿的齿根向齿顶方向宽度逐渐收缩的流动通道，流动通道沿齿轮径向将困油区域与齿轮泵油腔接通。基于伯努利效应实现对困油区域内油液的卸荷作用，卸荷效率更高，且有助于进一步提高齿轮泵的供液效率，同时具有结构简单，制造成本低，可应用于采用较低粘度工质的中低压齿轮泵。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮泵技术领域，具体来说，是一种无困油渐开线齿轮卸荷结构。
背景技术
渐开线齿轮油泵由于结构简单、制造容易、价格便宜及可靠性高等特点，得到了广泛的应用。但在齿轮泵的运行过程中，在啮合过程中，如附图6所示，主动齿轮和从动齿轮之间会形成困油区域，困油区域是指沿轴向视角观察两个齿轮在啮合位置形成的困油容腔，使得油液暂时被困在其中。困油现象的存在使齿轮泵的振动噪声大、流量均匀性差及轴承受力大并伴有气体析出等缺点，严重制约了渐开线齿轮油泵的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，解决齿轮泵因其结构问题导致的困油现象，提高齿轮泵的工作效率。
本发明的目的是这样实现的：一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其用于齿轮泵，其包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮；
所述主动齿轮的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的、与齿顶相接的卸荷流道，其中一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐窄，另一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐宽；
所述从动齿轮的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的、与齿顶相接的卸荷流道，其中一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐宽，另一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐窄；
在齿轮啮合过程中，所述主动齿轮的卸荷流道与从动齿轮的卸荷流道正对并组合为一个由主动齿轮轮齿的齿根向齿顶方向宽度逐渐收缩的流动通道，所述流动通道沿齿轮径向将困油区域与齿轮泵油腔接通。
本发明的有益效果在于：
本发明采用的卸荷结构通过在齿轮副的每个轮齿齿面内部布置卸荷流道，相对于现有技术，基于伯努利效应实现对困油区域内油液的卸荷作用，卸荷效率更高，且有助于进一步提高齿轮泵的供液效率，同时具有结构简单，制造成本低，可应用于采用较低粘度工质的中低压齿轮泵。
附图说明
图1是本发明的立体示意图。
图2是径向视角的结构示意图。
图3是图2中的O-O剖面示意图。
图4是主动齿轮的卸荷流道示意图。
图5是从动齿轮的卸荷流道示意图。
图6是齿轮啮合过程中困油区域状态示意图。
图7是齿轮脱开过程中困油区域状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
齿轮泵的油腔中有相互啮合的主动齿轮1和从动齿轮2，主动齿轮1、从动齿轮2分别套装在主动齿轮轴12、从动齿轮轴22，在啮合过程中，如图6所示，主动齿轮1和从动齿轮2之间会形成困油区域3(也即沿轴向视角观察，两个齿轮在啮合位置形成的困油容腔，该技术背景属于公知常识)。
为了解决困油现象，如图1-7所示，本实施例提出一种无困油渐开线齿轮卸荷结构。
上述主动齿轮1的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的、与齿顶相接的卸荷流道，其中一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐窄，另一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐宽。
上述从动齿轮2的每个轮齿的两个啮合面均开设有凹槽状的、与齿顶相接的卸荷流道，其中一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐宽，另一个啮合面的卸荷流道的宽度从齿根到齿顶方向渐窄。
在齿轮啮合过程中，主动齿轮1的卸荷流道与从动齿轮2的卸荷流道正对并组合为一个由主动齿轮1轮齿的齿根向齿顶方向宽度逐渐收缩的流动通道，流动通道沿齿轮径向将困油区域3与齿轮泵油腔接通。
为了优化结构，卸荷流道与齿根相接，以保障流通更加顺畅，卸荷流道的两边均为弧形，使得卸荷流道的引流效果更优，卸荷流道的最窄端与最宽端的宽度之比为1:3，卸荷流道的槽深为0.1mm，卸荷流道的最窄端宽度为0.5mm。
为了增强油液流通效果，如图1、2所示，上述主动齿轮1/从动齿轮2的轮齿的每个啮合面均设有两个卸荷流道，且两个卸荷流道沿齿轮轴向对称分布。
为了便于表述，主动齿轮1的主动齿11具有第一啮合面和第二啮合面，从动齿轮2的从动齿21具有第一啮合面和第二啮合面，主动齿11的第一啮合面、第二啮合面分别对应从动齿21的第一啮合面、第二啮合面。
如图4所示，主动齿11的第一啮合面、第二啮合面分别设有与齿顶相接的凹槽状主卸荷流道一13、主卸荷流道二14，如图5所示，从动齿21的第一啮合面、第二啮合面分别设有与齿顶相接的凹槽状从卸荷流道二24、从卸荷流道一23，从齿根到齿顶方向，主卸荷流道一13、从卸荷流道一23的宽度渐窄，主卸荷流道二14、从卸荷流道二24的宽度渐宽。
如图6、7所示，主动齿轮1带动从动齿轮2转动的过程中，主动齿11的主卸荷流道一13与从动齿21的从卸荷流道二24正对并组合为一个由主动齿11齿根向齿顶方向宽度逐渐收缩的流动通道。
本申请还有另一种应用例：主动齿轮1逆向转动，从动齿21的主卸荷流道二14与从动齿21的从卸荷流道一23正对并组合为一个由主动齿11齿根向齿顶方向宽度逐渐收缩的流动通道。
上述两种流动通道均与困油区域3接通，以便油液能够在径向形成流动。
如图6所示，根据伯努利方程，随着流体速度增加其压力会减小；随着流体速度减小其压力会增加。当主动齿轮1逆时针旋转，驱动从动齿轮2进入啮合过程中，两齿轮之间的困油面积由最大逐渐减小至最小，困油容积减小，困油区域3内压力急剧增加。此时主动齿轮1轮齿上的主卸荷流道一13与从动齿轮2上的从卸荷流道二24对应配合形成一由主动齿轮1齿根向齿顶方向截面宽度逐渐收缩的槽形流道，则处于困油区域3内压力较高的液体可沿流道流向齿轮泵出口。由于从困油区域3流向齿轮泵出口的流道截面宽度逐渐收缩，可使流道内液体压力降低流速增加，从而能够实现两齿轮困油区域3内高压液体的快速泄压，完成困油区域3的卸荷操作。
如图7所示，当两齿轮进入脱开时，两齿轮之间的困油面积由最小逐渐增加至最大，困油容积增大，困油区域3内的压力急剧降低。此时主动齿轮1的主卸荷流道二14与从动齿轮2上的从卸荷流道一23对应配合形成一由主动齿轮1齿根向齿顶方向截面宽度逐渐扩大的槽形流道，则处于齿轮泵入口压力相对较高的液体可沿流道流向困油区域3。由于从齿轮泵入口流向困油区域3的流道截面宽度逐渐收缩，可使流道内液体流速增加压力降低，从而能够实现向两齿轮困油区域3内快速补充液体，使困油区域3充液升压，完成齿轮脱开过程中对困油区域3的卸荷操作。
通过轮齿内部卸荷流道的设置，能够消除齿轮泵工作过程中困油现象导致的不利影响，从而能够降低因困油现象而导致的冲击、振动和噪声，改善齿轮工作的平顺性、稳定性等工作性能，提高齿轮的工作寿命。
本实施例采用的卸荷结构通过在齿轮副的每个轮齿齿面内部布置卸荷流道，相对于现有技术，基于伯努利效应实现对困油区域内油液的卸荷作用，卸荷效率更高，且有助于进一步提高齿轮泵的供液效率，同时具有结构简单，制造成本低，可应用于采用较低粘度工质的中低压齿轮泵。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其用于齿轮泵，其包括相互啮合的主动齿轮（1）和从动齿轮（2），定义主动齿轮（1）的轮齿为主动齿（11），定义从动齿轮（2）的轮齿为从动齿（21），主动齿轮（1）的主动齿（11）具有第一啮合面和第二啮合面，从动齿轮（2）的从动齿（21）具有第一啮合面和第二啮合面，主动齿（11）的第一啮合面、第二啮合面分别对应从动齿（21）的第一啮合面、第二啮合面，其特征在于：
所述主动齿轮（1）/从动齿轮（2）的轮齿的每个啮合面均设有两个卸荷流道，且两个卸荷流道沿齿轮轴向对称分布；
主动齿（11）的第一啮合面、第二啮合面分别设有与齿顶相接的凹槽状主卸荷流道一（13）、主卸荷流道二（14）；
从动齿（21）的第一啮合面、第二啮合面分别设有与齿顶相接的凹槽状从卸荷流道二（24）、从卸荷流道一（23）；
从齿根到齿顶方向，主卸荷流道一（13）、从卸荷流道一（23）的宽度渐窄，主卸荷流道二（14）、从卸荷流道二（24）的宽度渐宽；
两齿轮啮合时，两齿轮之间的困油面积由最大减小至最小，主动齿轮（1）轮齿上的主卸荷流道一（13）与从动齿轮（2）上的从卸荷流道二（24）对应配合形成一由主动齿轮（1）齿根向齿顶方向截面宽度逐渐收缩的槽形流道一，以使处于困油区域（3）内压力较高的液体沿流道流向齿轮泵出口；
当两齿轮进入脱开状态时，两齿轮之间的困油面积由最小增加至最大，主动齿轮（1）的主卸荷流道二（14）与从动齿轮（2）上的从卸荷流道一（23）对应配合形成一由主动齿轮（1）齿根向齿顶方向截面宽度逐渐扩大的槽形流道二，以使处于齿轮泵入口压力相对较高的液体沿流道流向困油区域（3）。
2.根据权利要求1所述的一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其特征在于：所述卸荷流道与齿根相接。
3.根据权利要求2所述的一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其特征在于：所述卸荷流道的两边均为弧形。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其特征在于：所述卸荷流道的最窄端与最宽端的宽度之比为1:3。
5.根据权利要求4所述的一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其特征在于：所述卸荷流道的槽深为0.1mm。
6.根据权利要求5所述的一种无困油渐开线齿轮卸荷结构，其特征在于：所述卸荷流道的最窄端宽度为0.5mm。
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