CN202900635U - 四齿摆线泵及其摆线泵转子结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及四齿摆线泵及其摆线泵转子结构，其中摆线泵转子结构包括互相配合使用的内、外转子，内转子上设置有内转子外凸、内凹圆弧结构，外转子上设置有外转子内凸、外凹圆弧结构，所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值范围为1.25～2，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值范围为0.2～0.95。本实用新型提供了一种能够增加最大齿间容积腔的横截面积的摆线泵转子结构。

Description

四齿摆线泵及其摆线泵转子结构

技术领域

本实用新型涉及四齿摆线泵。

背景技术

如今，摆线泵被广泛用于航空、航天民用及军用涡轴/涡扇发动机、直升机、发电机和化工、汽车、拖拉机、燃烧机和工程机械中的液压系统。其具体结构如中国专利CN 1482361A公开的“次摆线泵”，包括配合使用的内、外转子，在内、外转子的轴向两端设置有配油盘，配油盘上设置有进油通道和出油通道，而现有四齿摆线泵的具体结构如附图1所示：包括互相配合使用的内、外转子，内转子1的外周设置有沿周向首尾顺次相连的内转子外凸圆弧结构1-1和内转子内凹圆弧结构1-2，四齿摆线泵是指内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个；外转子2的外周设置有首尾顺次相连的外转子内凸圆弧结构2-2和外转子外凹圆弧结构2-1，其中外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个。内、外转子在转动过程中形成储油用的齿间容积腔，而相应配油盘在内、外转子的转动周向上分为进油区和出油区，在与进油区对应的区域中，齿间容积腔的容积逐渐增大，并在进、出油区交界处的对应区域，齿间容积腔的容积达到最大并称为最大齿间容积腔3，随后随着内、外转子的转动，该最大齿间容积腔转向与出油区对应的区域中并排油。最大齿间容积腔的容积大小很重要，因为它影响到齿间容积腔的最大储油值，进而影响到摆线泵的排油量。在摆线泵的设计中，有五个基本参数，它们分别为：内转子的齿数Z1；外转子的齿数Z2，Z2与Z1的关系为Z2=Z1+1；中心距e,e表示内、外转子的回转中心之间的距离，e的大小决定着泵的最大排量；创成系数k，k是指外转子中心至齿形圆弧中心之间的距离与外转子节圆半径的比率；齿形圆半径系数h，齿形圆半径系数又简称弧径系数。以上四个参数Z1、e、k、h是在内、外转子设计中必须确定的独立设计参数，其中中心距e可以根据所需设计排量进行任意的选择，在这四个参数确定后，内、外转子的其它几何尺寸都可以利用现有的计算公式计算得出，比如说各内转子外凸圆弧结构的弧顶1-1-1所在圆周面的直径、各内转子内凹圆弧结构1-2-1的弧底所在圆周面的直径、各外转子内凸圆弧结构2-2-1的弧顶所在圆周面的直径和各外转子外凹圆弧结构2-1-1的弧底所在圆周面的直径，还有各内转子外凸圆弧结构的半径、各内转子内凹圆弧结构的半径、各外转子内凸圆弧结构的半径和各外转子外凹圆弧结构的半径均可以计算得到。但是现有四齿摆线泵由于h、k两个参数的选取不合理，造成最大齿间容积腔3的容积不太理想，比如说在中心距e取2mm时，最大齿间容积腔3在垂直于内转子轴向上的横截面积只有92mm²，最大齿间容积腔的容积就只有92mm²*d（d代表内转子的厚度），在内转子转动一周，摆线泵的最大排量也只有4*92*d=368*dmm³/r,摆线泵的供油效率较低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够增加最大齿间容积腔的横截面积的摆线泵转子结构；本实用新型的目的还在于提供一种使用上述摆线泵转子结构的四齿摆线泵。

为了解决上述问题，本实用新型中摆线泵转子结构的技术方案为：

摆线泵转子结构，包括互相配合使用的内、外转子，内转子上设置有沿周向首尾顺次相连的内转子外凸、内凹圆弧结构，所述内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个，所述外转子上设置有沿周向首尾顺次相连的外转子内凸、外凹圆弧结构，所述外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个，所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值范围为1.25～2，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值范围为0.2～0.95。

所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值为1.65，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值为0.8。

所述摆线泵转子结构的内、外转子的回转中心之间中心距e的取值范围为0.5-7mm。

本实用新型中四齿摆线泵的技术方案为：

四齿摆线泵，包括摆线泵转子结构和设置有进、出油通道的配油盘，所述摆线泵转子结构包括互相配合使用的内、外转子，内转子上设置有沿周向首尾顺次相连的内转子外凸、内凹圆弧结构，所述内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个，所述外转子上设置有沿周向首尾顺次相连的外转子内凸、外凹圆弧结构，所述外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个，所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值范围为1.25～2，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值范围为0.2～0.95。

所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值为1.65，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值为0.8。

所述摆线泵转子结构的内、外转子的回转中心之间的中心距e的取值范围为0.5-7mm。

本实用新型的有益效果为：经过对创成系数k和弧径系数h的优化取值后，经试验，在e取值为2mm时，最大齿间容积腔在垂直于内转子轴向上的横截面积达到102mm²，在e取其它值时最大齿间容积腔在垂直于内转子轴向上的横截面积也均有增加。

附图说明

图1是本实用新型中背景技术的结构示意图；

图2是本实用新型中四齿摆线泵实施例的结构示意图；

图3是图2中内转子的结构示意图；

图4是图2中外转子的结构示意图。

具体实施方式

四齿摆线泵的实施例1如图2～4所示：包括摆线泵转子结构及设有进、出油通道的配油盘，摆线泵转子结构包括互相配合使用的内转子4和外转子5，内转子4包括内转子本体及其上沿周向设置的首尾顺次相连的内转子外凸圆弧结构4-1和内转子内凹圆弧结构4-2，内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个，外转子5包括外转子本体及其上设置的沿周向首尾顺次相连的外转子内凸圆弧结构5-1和外转子外凹圆弧结构5-2，外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个。摆线泵转子结构的创成系数k的取值为1.65，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值为0.8，内、外转子的回转中心之间的中心距e的取值为2mm。在k、h、e和内转子的齿数确定后，内、外转子的其它参数均可以通过现有技术中的计算公式得出。各内转子外凸圆弧结构的弧顶4-1-1所在圆周面7的直径为21mm，各内转子内凹圆弧结构的弧底4-2-1所在圆周面8的直径为13mm，各外转子内凸圆弧结构的弧顶5-1-1所在圆周面10的直径为17mm，各外转子外凹圆弧结构的弧底5-2-1所在圆周面9的直径为25mm。经过对各参数的合理优化后最大齿间容积腔6在垂直于内转子轴向上的横截面积达到102mm²。

上述各值的取值过程为：摆线转子主要结构为泛摆线齿廓曲线，而决定齿廓曲线形状的主要因素是创成系数k和弧顶系数h。设计泛摆线转子原则是:通过优化的创成系数k和弧径系数h，实现泵单位体积排量大、流量脉动小、滑动系数小等目标，为使优化设计结果具有通用性，而将中心距、齿宽和齿数（工程经验表明：偶数齿流量脉动要小于奇数齿，因此齿数选择偶数）作为设计常量。因此，当内转子齿数为4时，k取优化值1.65，h取优化值0.8。根据以上优化的k及h值来计算出原始参数创成圆R及外转子齿形圆a，结合泛摆线转子齿数、外转子齿数和中心距，从而确定泛摆线转子形状和大小，实现单位体积排量大、流量脉动小、滑动系数小泛摆线转子的结构设计。下面为泛摆线转子齿数为4，根据排量要求中心距e为2mm的具体算例：

外转子齿数：Z2=Z1+1=5；

创成圆半径：R=k×Z2×e=1.65×5×2=16.5；

外转子齿形圆：a=h×Z2×e=0.8×5×2=8；

各内转子外凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：ρ1=R-a+e=16.5-8+2=10.5；

各内转子内凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：ρ2=R-a-e=16.5-8-2=6.5；

各外转子内凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：l=R-a+2e=16.5-8+2×2=12.5；

各外转子外凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：r=R-a=16.5-8=8.5；

内转子外轮廓的x、y坐标可以根据以下两个公式计算得出：

$x=R\cos \left(\frac{\mathrm{\Φ}}{Z_2}\right)+e\cos \mathrm{\Φ}-a\frac{R\cos \left(\frac{\mathrm{\Φ}}{Z_1}\right)+Z_{2}e\cos \mathrm{\Φ}}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2^2+2\mathrm{Re}{Z}_2\cos \left(\frac{Z_1}{Z_2}\mathrm{\Φ}\right)}}$

$y=R\sin \left(\frac{\mathrm{\Φ}}{Z_2}\right)+e\sin \mathrm{\Φ}-a\frac{R\sin \left(\frac{\mathrm{\Φ}}{Z_2}\right)+Z_{2}e\sin \mathrm{\Φ}}{\sqrt{R^2+e^2{Z}_2^2+2\mathrm{Re}{Z}_2\cos \left(\frac{Z_1}{Z_2}\mathrm{\Φ}\right)}}$ 上述各公式均属于现有技术。

采取优化创成系数k和弧顶系数h的方式，实现结构优化，从而使泛摆线转子泵具备以下优点：1.实现最大齿间容积腔的容积增大，从而达到了排量增大的目的，排量增加7％。2.减小转子滑动系数，提高内、外转子传动平稳性和传动精度，从而实现减小内外转子啮合磨损，提高产品寿命。3.在单位体积排量相当的情况下，实现流量脉动减小，噪音减低。

四齿摆线泵的实施例2：根据排量要求中心距e的取值为0.5时的具体算例为：

内转子齿数：Z1=4

外转子齿数：Z2=Z1+1=5；

创成圆半径：R=k×Z2×e=4.125；

外转子齿形圆：a=h×Z2×e=2；

各内转子外凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：ρ1=R-a+e=2.625；

各内转子内凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：ρ2=R-a-e=1.625；

各外转子内凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：l=R-a+2e=3.125；

各外转子外凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：r=R-a=2.125。

四齿摆线泵的实施例3，根据排量要求中心距e的取值为5时的具体算例为：

内转子齿数：Z1=4

外转子齿数：Z2=Z1+1=5；

创成圆半径：R=k×Z2×e=41.25；

外转子齿形圆：a=h×Z2×e=20；

各内转子外凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：ρ1=R-a+e=26.25；

各内转子内凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：ρ2=R-a-e=16.25；

各外转子内凸圆弧结构的弧顶所在圆周面的半径：l=R-a+2e=31.25；

各外转子外凹圆弧结构的弧底所在圆周面的半径：r=R-a=21.25；当然在四齿摆线泵的其它实施例中：根据排量e还可以取0.5-7mm之间的任意值，或者是0.5-7范围之外的其它值；创成系数k的取值还可以是1.25～2之间的任意值，弧顶系数h的取值还可以是0.2～0.95的任意值。摆线泵转子结构的实施例如图2～4所示：摆线泵转子结构如上述各四齿摆线泵实施例中所述的摆线泵转子结构，在此不再详述。

Claims (6)

1.摆线泵转子结构，包括互相配合使用的内、外转子，内转子上设置有沿周向首尾顺次相连的内转子外凸、内凹圆弧结构，所述内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个，所述外转子上设置有沿周向首尾顺次相连的外转子内凸、外凹圆弧结构，所述外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个，其特征在于：所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值范围为1.25~2，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值范围为0.2~0.95。

2.根据权利要求1所述的摆线泵转子结构，其特征在于：所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值为1.65，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值为0.8。

3.根据权利要求1所述的摆线泵转子结构，其特征在于：所述摆线泵转子结构的内、外转子的回转中心之间的中心距e的取值范围为0.5-7mm。

4.四齿摆线泵，包括摆线泵转子结构和设置有进、出油通道的配油盘，所述摆线泵转子结构包括互相配合使用的内、外转子，内转子上设置有沿周向首尾顺次相连的内转子外凸、内凹圆弧结构，所述内转子外凸、内凹圆弧结构的个数均为四个，所述外转子上设置有沿周向首尾顺次相连的外转子内凸、外凹圆弧结构，所述外转子内凸、外凹圆弧结构的个数均为五个，其特征在于：所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值范围为1.25~2，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值范围为0.2~0.95。

5.根据权利要求4所述的四齿摆线泵，其特征在于：所述摆线泵转子结构的创成系数k的取值为1.65，所述摆线泵转子结构的弧径系数h的取值为0.8。

6.根据权利要求4所述的四齿摆线泵，其特征在于：所述摆线泵转子结构的内、外转子的回转中心之间的中心距e的取值范围为0.5-7mm。

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