CN115467825A - 一种复合结构齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于流体机械结构技术领域，特别涉及一种复合结构齿轮泵结构。包括一对外啮合渐开线齿轮泵和若干对内啮合摆线齿轮泵，外啮合渐开线齿轮泵包括主动齿轮、从动齿轮、主动齿轮轴、从动齿轮轴；主动齿轮轴、从动齿轮轴安装在滑油泵安装座上，主动齿轮安装在主动齿轮轴上，从动齿轮安装在从动齿轮轴上；工作时，主动齿轮轴带动安装其上的主动齿轮和若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动，主动齿轮带动从动齿轮反向转动，从动齿轮带动从动齿轮轴同相转动，从动齿轮轴带动安装其上的若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动。本发明提高了外啮合渐开线齿轮泵的工作转速范围，缩短了内啮合摆线齿轮泵的轴向长度，以适应于高转速大流量滑油泵的设计要求。

Description

一种复合结构齿轮泵

技术领域

本发明属于流体机械结构技术领域，涉及滑油结构，特别涉及一种复合结构齿轮泵结构。

背景技术

滑油泵是机械润滑系统的核心部件，其功能是使润滑油在润滑系统内不断循环，实现对机械传动系统中齿轮、轴承等零件的润滑与冷却。

外啮合渐开线齿轮泵是一种常见的容积式滑油泵，并且在航空润滑系统中使用广泛。常见的外啮合渐开线齿轮泵结构见图1，其中1为主动齿轮、2为从动齿轮、3为壳体、4为壳体3上设置的滑油进口、5为壳体3上设置的滑油出口。当主动齿轮1顺时针转动时带动从动齿轮2逆时针转动。在滑油进口4侧，由于齿轮的不断退出啮合，齿谷中的空腔被空出来，腔中压力低于进口处压力，滑油被吸入泵内，填进齿谷的空腔中。齿轮继续旋转时，液体被带到出口5侧的空腔之中；处在出口腔一侧的齿进入啮合，在一个齿轮的轮齿进入另一个齿轮的齿谷时，使得齿谷的空腔容积逐渐减小，齿谷中的油被挤向出口5。在齿轮不断地旋转过程中，齿谷容积不断交替地由增大到减小，这样齿轮泵即可连续不断地从低压滑油进口4中吸油，并向高压滑油出口5连续不断地供油。

内啮合摆线齿轮泵是另一种在航空润滑系统中广泛使用的容积式滑油泵是。内啮合摆线齿轮泵结构见图2，其中1为主动齿轮(内转子)，O₁主动齿轮其旋转中心、2为从动齿轮(外转子)，O₂为从动齿轮旋转中心、6为滑油进口侧、7为滑油出口侧。当主动齿轮1顺时针转动时带动从动齿轮2同向偏心转动，在滑油进口侧6，由于齿轮的转动，两齿中间的空腔不断变大，腔中压力低于进口处压力，滑油被吸入泵内，填进空腔中。齿轮继续旋转时，液体被带到出口侧7的空腔之中；处在出口腔一侧的两齿空腔容积逐渐减小，空腔中的油被挤向出口。在齿轮不断地旋转过程中，两齿空腔容积不断交替地由增大到减小，这样齿轮泵即可连续不断地从低压滑油进口6中吸油，并向高压滑油出口7连续不断地供油。

外啮合渐开线齿轮泵存在的主要问题是，当齿轮泵转速高于一定值后，由于齿轮转动很快，齿顶处的切向速度可达十几到几十米每秒，而齿轮泵进口腔的大小又是一定的，这样造成齿谷容积在低压进口腔逗留时间过短，液体尚不及把齿谷充填满，齿谷便转过了进口腔，造成了齿谷容积中液体充填不足的现象。此外，泵的转速过大，液体进入齿谷后，随着齿轮一起旋转，而产生了离心力，离心力又力图将液体从齿谷中抛出，此时，如果泵的进口压力不足，离心力也会阻止液体充满齿谷，同样造成充填不足现象，当出现该现象时，泵的容积效率大大降低，实际供油量下降，严重时将造成气蚀现象，影响泵的正常工作。这种现象在高空飞行时尤其明显，这是因为随着飞行高度的增加，环境中的大气压力会不断降低，进一步恶化了滑油泵的进口压力条件。因而，航空使用的外啮合渐开线齿轮泵一般转速较低，一般不高于4000转每分钟。从而限制了高转速外啮合渐开线齿轮泵的应用。

内啮合摆线齿轮泵存在的主要问题是，当齿轮泵转速越高，为降低齿轮线速度保证齿轮的填充性能，齿轮泵直径就做的越细。这样带来的问题是滑油泵排量变小，要保证一定的流量需求，就需要做的很长。滑油泵细长结构不但增加了零件的加工难度，而且需要更大的安装空间，悬臂安装时的强度问题也越发恶劣。因而一定程度上限制了高转速大流量内啮合摆线齿轮泵的使用。

专利CN104266062A公开了一种齿轮油泵(2014年申报的专利)，包括油泵壳体、主动齿轮、从动齿轮，所述的主动齿轮与从动齿轮逐个啮合形成啮合传动链并安装在封闭的油泵壳体内，在油泵壳体上位于每对齿轮啮合的切线位置设置有油孔，传动齿轮副的外轮廓与油泵壳体的内腔配合，所述的主动齿轮为一个，从动齿轮的数量大于两个。该专利采用常规的并联设计形式，一方面，并联设计的横截面(迎风面)较大，并且进出口油路布局复杂，不利于多级泵的设计集成，一般泵的级数少于4级；另一方面和常规外啮合渐开线齿轮泵一样受限于填充效率，一般转速较低，通常不高于4000转每分钟，不利于高转速滑油泵的设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种复合结构齿轮泵，提高了外啮合渐开线齿轮泵的工作转速范围，缩短了内啮合摆线齿轮泵的轴向长度，以适应于高转速大流量滑油泵的设计要求。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合结构齿轮泵，包括一对外啮合渐开线齿轮泵和若干对内啮合摆线齿轮泵，外啮合渐开线齿轮泵包括主动齿轮、从动齿轮、主动齿轮轴、从动齿轮轴；主动齿轮轴、从动齿轮轴安装在滑油泵安装座上，主动齿轮安装在主动齿轮轴上，从动齿轮安装在从动齿轮轴上；

工作时，主动齿轮轴带动安装其上的主动齿轮和若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动，主动齿轮带动从动齿轮反向转动，从动齿轮带动从动齿轮轴同相转动，从动齿轮轴带动安装其上的若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动。

与传统的外啮合齿轮泵相比，上述方案中外啮合渐开线齿轮泵借鉴内啮合摆线齿轮泵的结构特点，在进口侧设置轴向进油槽，扩大了外啮合齿轮泵的进油面积、延长了外啮合齿轮泵的进油时间，因而可以提高其高速性能。

进一步的，外啮合渐开线齿轮泵可以在进口侧设置轴向进油槽，以改善外啮合渐开线齿轮泵的高转速性能。

进一步的，外啮合渐开线齿轮泵中的主动齿轮和从动齿轮可以设计成一级齿轮泵，也可以设计成单纯的传动级。

进一步的，主动齿轮和从动齿轮的齿数可以一样，也可以不一样。

进一步的，主动齿轮和主动齿轮轴、从动齿轮和从动齿轮轴可以是一体式设计，也可以是分体式设计。

进一步的，安装在主动齿轮轴的若干对内啮合摆线齿轮泵和安装在从动齿轮轴的若干对内啮合摆线齿轮泵的转子对数可以一样，也可以不一样。

进一步的，外啮合渐开线齿轮泵和内啮合摆线齿轮泵可以是一体式设计，也可以是分体式设计。

进一步的，主动齿轮轴和从动齿轮轴可以是实心轴，也可以是空心轴。

本发明优点及有益技术效果：

1)外啮合渐开线齿轮泵在进口侧设置轴向进油槽可以增大齿轮泵进油面积，延长进油时间，进而提升进油侧滑油的填充效率，扩大航空齿轮泵的工作转速范围；2)将传统的一串式结构的内啮合摆线齿轮泵分成两串，使传统的内啮合摆线齿轮泵的轴向长度缩短了一半左右，节省了产品的安装空间，另外提高了零件加工工艺性，降低了产品安装的悬臂力矩，提升了产品的结构强度；3)分成两串后，通过调整主动齿轮1与从动齿轮2的齿数，既可以实现同转速，也可以实现增速或减速，扩大了设计选择范围。

附图说明

图1为传统容积式滑油泵结构示意图；

其中，1为主动齿轮、2为从动齿轮、3为壳体、4为滑油进口、5为滑油出口。

图2为传统内啮合摆线齿轮泵结构示意图；

其中，1为主动齿轮(内转子)，O₁主动齿轮其旋转中心、2为从动齿轮(外转子)，O₂为从动齿轮旋转中心、6为滑油进口侧、7为滑油出口侧；

图3为本发明复合结构齿轮泵的结构示意图；

其中，1—主动齿轮，2—从动齿轮，8—主动齿轮轴，9—从动齿轮轴，10—安装在主动齿轮轴上的内啮合摆线齿轮泵，11—安装在从动齿轮轴上的内啮合摆线齿轮泵，12—滑油泵安装座。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施案例对本发明进行详细描述，本发明设计的一种复合结构齿轮泵，包括一对外啮合渐开线齿轮泵和若干对内啮合摆线齿轮泵，结构见图3。其中8为主动齿轮轴，1为主动齿轮，2为从动齿轮，9为从动齿轮轴，10为安装在主动齿轮轴8上的若干对内啮合摆线齿轮泵，11为安装在从动齿轮轴9上的若干对内啮合摆线齿轮泵，12为滑油泵安装座。提供了一种复合结构齿轮泵，提高了外啮合渐开线齿轮泵的工作转速范围，缩短了内啮合摆线齿轮泵的轴向长度，使高转速大流量滑油泵的设计成为可能。

工作时，主动齿轮轴8带动安装其上的主动齿轮1和若干对内啮合摆线齿轮泵10同相转动，主动齿轮1带动从动齿轮2反向转动，从动齿轮2带动从动齿轮轴9同相转动，从动齿轮轴9带动安装其上的若干对内啮合摆线齿轮泵11同相转动。

外啮合渐开线齿轮泵级在进口侧设置轴向进油槽，可以改善外啮合渐开线齿轮泵的高转速性能，提升其工作转速。将传统的一串式结构的内啮合摆线齿轮泵分成两串，使传统的内啮合摆线齿轮泵的轴向长度缩短了一半左右，节省了产品的安装空间，另外提高了零件加工工艺性，降低了产品安装的悬臂力矩，提升了产品的结构强度。分成两串后，通过调整主动齿轮1与从动齿轮2的齿数，既可以实现同转速，也可以实现增速或减速。可以根据两根轴不同的转速分别在其上安装适合该转速的不同结构参数的内啮合摆线齿轮泵级，扩大了设计选择范围。

下面通过附图说明本发明的另一个实施例。

该种复合结构齿轮泵结构如图3所示，工作时，主动齿轮轴8带动安装其上的主动齿轮1和若干对内啮合摆线齿轮泵10同相转动，主动齿轮1带动从动齿轮2反向转动，从动齿轮2带动从动齿轮轴9同相转动，从动齿轮轴9带动安装其上的若干对内啮合摆线齿轮泵11同相转动。

因主动齿轮1和从动齿轮2的齿数比为14：17，因而实现了减速传动，所以从动齿轮轴9的转速比主动齿轮轴8的转速降低了17.6％，因而相较于安装在主动齿轮轴8上的内啮合摆线齿轮泵级10，安装在从动齿轮轴9上的内啮合摆线齿轮泵级11可以设计更大偏心距结构，可以提升该泵级的流量性能。在有限的空间范围内实现了大流量高转速滑油泵的设计。

以上具体实施方式或案例仅用于解释说明本发明的技术方案，并非对本申请进行限制，未详细说明部分均视为本领域常规技术手段或公知常识；本领域的普通技术人员应当理解：基于本申请的设计思想，应当可以对前述实施方式所记载的技术方案进行适应性修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换，这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种复合结构齿轮泵，其特征在于，包括一对外啮合渐开线齿轮泵和若干对内啮合摆线齿轮泵，外啮合渐开线齿轮泵包括主动齿轮、从动齿轮、主动齿轮轴、从动齿轮轴；主动齿轮轴、从动齿轮轴安装在滑油泵安装座上，主动齿轮安装在主动齿轮轴上，从动齿轮安装在从动齿轮轴上；

工作时，主动齿轮轴带动安装其上的主动齿轮和若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动，主动齿轮带动从动齿轮反向转动，从动齿轮带动从动齿轮轴同相转动，从动齿轮轴带动安装其上的若干对内啮合摆线齿轮泵同相转动。

2.如权利要求1所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，外啮合渐开线齿轮泵在进口侧设置轴向进油槽。

3.如权利要求2所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，外啮合渐开线齿轮泵中的主动齿轮和从动齿轮设计成一级齿轮泵或单纯的传动级。

4.如权利要求3所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，主动齿轮和从动齿轮的齿数不同。

5.如权利要求4所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，主动齿轮和从动齿轮的齿数比为14：17。

6.如权利要求1所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，主动齿轮和主动齿轮轴、从动齿轮和从动齿轮轴一体式设计。

7.如权利要求1所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，安装在主动齿轮轴的若干对内啮合摆线齿轮泵和安装在从动齿轮轴的若干对内啮合摆线齿轮泵的转子对数不同。

8.如权利要求1所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，外啮合渐开线齿轮泵和内啮合摆线齿轮泵采用分体式设计。

9.如权利要求1所述的复合结构齿轮泵，其特征在于，主动齿轮轴和从动齿轮轴为空心轴。

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