CN209671205U - 一种高转速轻量化齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高转速轻量化齿轮泵，包括主动齿轮轴、从动齿轮轴、依次连接的底座、壳体、齿轮腔、泵盖，所述主动齿轮轴和从动齿轮轴通过齿轮副传动连接，所述齿轮腔和泵盖之间设置有隔板，所述隔板和齿轮腔通过定位销定位装配于壳体的侧面，所述泵盖通过贯穿隔板和齿轮腔的螺栓固定连接于壳体的侧面，主动齿轮轴的一端通过第一轴承转动连接于底座与壳体的连接处，从动齿轮轴的一端通过第二轴承转动连接于壳体靠近底座的侧面内，第一轴承与第二轴承的半径之和大于齿轮副的中心距。本实用新型可实现10000r/min的转速运转且运动平稳，具有效率高、噪音低等优点，实现了通过主轴的一端完成轴上各零件的依次安装的装配技术。

Description

一种高转速轻量化齿轮泵

技术领域

本实用新型涉及齿轮泵技术领域，特别是涉及一种高转速轻量化齿轮泵。

背景技术

随着国际形势的不断变幻，国家相关部委要求军工体系提高国产化率，特别是一些核心部件必须国产化的要求。作为军工体系的核心部件之一的航空发动机，需要加快国产化的步伐。而作为航空发动机燃油系统中的航空燃油输送泵现阶段几乎完全依赖采购国外的产品。国内相关技术研究停留在理论基础上，相关产品研制进度缓慢，核心技术无法突破，在国际上由于技术封锁导致相关产品技术也处于落后现状。核心技术只有靠国内相关行业自主研发形成突破才能打破国际上的技术壁垒，促进航空发动机燃油输送泵国产化发展的迫切需求。航空发动机燃油输送泵开发是国产航空发动机发展的重要一环，其技术的突破可以有力的摆脱进口产品的依赖，实现航空发动机行业的快速发展和技术方向的可持续进步需求。

现有技术中的齿轮泵存在以下不足：

1、常规的齿轮泵一般工作转速在2500r/min左右，最高也不超过4000r/min，无法满足在同等输出流量下通过提高转速来减小泵的体积和重量的需求；

2、现有技术中，齿轮泵的主轴轴伸必须小于齿轮轴轴颈和轴封挡轴颈的径向尺寸，主轴的定位及轴上各零件的安装需要从轴的两端分别进行，无法满足通过增大主轴轴伸的径向尺寸及轴承尺寸来提升主轴前端承载能力的需求；

3、现有技术中，相邻的连个零件之间采用定位销定位或者凸台定位保证装配的精度，增加了加工难度和成本，无法保证整体装配的精度要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高转速轻量化齿轮泵，通过主轴结构为尺寸阶梯式递增且轴伸外径最大的装配技术，实现了在同等输出流量下通过提高转速减小泵的体积和重量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种高转速轻量化齿轮泵，包括主动齿轮轴、从动齿轮轴、依次连接的底座、壳体、齿轮腔、泵盖，所述主动齿轮轴和从动齿轮轴通过齿轮副传动连接，所述齿轮腔和泵盖之间设置有隔板；

所述隔板和齿轮腔通过定位销定位装配于壳体的侧面；

所述主动齿轮轴的一端通过第一轴承转动连接于底座与壳体的连接处，另一端通过第三轴承转动连接于隔板与泵盖的连接处；

所述从动齿轮轴的一端通过第二轴承转动连接于壳体内靠近底座的一面、另一端通过第四轴承转动连接于隔板与泵盖的连接处；

所述第二轴承位于第一轴承的一侧，且第一轴承与第二轴承的半径之和大于主动齿轮轴与从动齿轮轴之间的轴心距。

进一步的，所述主动齿轮轴包括轴伸、轴封轴颈、大轴承轴颈、齿轮轴颈、小轴承轴颈五段，轴伸、轴封轴颈、大轴承轴颈、小轴承轴颈的径向尺寸依次减小，齿轮轴颈与大轴承轴颈的径向尺寸相同。

进一步的，所述壳体的侧面分别开设有第一轴承定位孔、第二轴承定位孔，所述第一轴承定位孔的孔径大于第二轴承定位孔的孔径，第二轴承定位孔的孔深大于第一轴承定位孔的孔深。

进一步的，所述第二轴承定位孔内设置有垫块，垫块位于第二轴承与底座之间。

进一步的，所述垫块为“D”型结构的空心筒结构，其顶部平面位于第一轴承的下方。

进一步的，所述底座靠近壳体的端面上开设有若干个螺纹连接孔，所述壳体、齿轮腔、隔板、泵盖的边缘均开设有与螺纹连接孔对应的开口槽，所述泵盖通过贯穿隔板和齿轮腔的螺栓固定连接于壳体的侧面。

进一步的，所述底座远离壳体的侧面设置有止口孔，止口孔的圆周面上设置有环形槽，环形槽的圆周面上开设有若干个周向均布的泄油孔。

进一步的，所述止口孔内安装有套设在主动齿轮轴上的皮碗密封组件。

进一步的，所述泵盖的侧面安装有阀体组件。

进一步的，所述壳体的两端面、隔板的两端面上均嵌装有密封圈。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型通过在主轴前端设置大尺寸的轴颈并安装大尺寸的轴承，有效提升主轴前端的承载能力，可实现10000r/min的转速运转且运动平稳，具有效率高、噪音低等优点，市场潜力大，经济效益好；

2.本实用新型的主轴采用尺寸递增的阶梯式结构且轴伸外径最大，实现了齿轮轴轴伸端大、中间齿轮轴小、通过主轴的一端完成轴上各零件的依次安装的装配技术，为此类装配结构提供了行之有效的新方法；

3.本实用新型的底座与壳体通过第一轴承进行定位连接，泵盖与隔板之间通过第三轴承和第四轴承定位连接，保证了零件之间的定位精度；同时，隔板、齿轮腔、壳体通过贯穿式的定位销进行定位和连接，泵盖通过贯穿隔板和齿轮腔的螺栓与壳体连接固定，保证了此三零件的精确定位，防止齿轮泵工作带压时发生零件侧移，进而保证了两齿轮轴之间的平行度，实现齿轮啮合传动的正确性和平稳性，使泵在高速旋转时运动平稳、泄漏少、噪音低；

4.本实用新型通过在底座内设置止口孔和与止口孔连通的四个泄油孔，便于查看齿轮轴轴封的工作状态，同时对止口孔内填充的油液进行及时排泄降压，保证泵的正常运转；

5.本实用新型的主动齿轮轴输入端采用大尺寸的轴承定位连接，从动齿轮轴的轴端采用小尺寸的轴承定位连接，两轴承半径之和大于主动齿轮轴与从动齿轮轴之间的轴心距，且两轴承在轴线方向上错位分布，有效避免两处轴承安装位置的干涉，提高输入端承载能力的同时减小了泵整体的体积和重量。

6.本实用新型通过在壳体、齿轮腔、隔板和泵盖的安装孔上开设开口槽，可减轻各零件的重量，从而降低整体装配的重量，满足轻量化的要求。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为图1的A—A剖视图；

图3为所述底座的结构示意图；

图4为图3的B—B剖视图；

图5为所述壳体的结构示意图；

图6为图5的C—C剖视图；

图7为图5的D—D剖视结构示意图；

图8为所述齿轮腔的结构示意图；

图9为所述隔板的结构示意图；

图10为所述泵盖的结构示意图；

图11为图10的E—E剖视图；

图12为所述垫块的结构示意图；

图13为所述主动齿轮轴的结构示意图；

图中：1底座、101螺纹连接孔、102止口孔、103环形槽、104泄油孔、105前内泄油回油槽、2主动齿轮轴、201轴伸、202轴封轴颈、203大轴承轴颈、204齿轮轴颈、 205小轴承轴颈、3壳体、301第一轴承定位孔、302第二轴承定位孔、303内泄油过油孔、304进油口、305出油口、306进油口腔道、307前压力油腔道、4从动齿轮轴、5 齿轮副、6齿轮腔、601第一定位销孔、602第一进油腔道、603第一出油腔道、604齿轮孔、7隔板、701第二定位销孔、702第二进油腔道、703第二出油腔道、704轴承定位孔、8泵盖、801后压力油腔道、802内泄油回油孔、803后内泄油回油槽、804阀组件安装孔、9定位销、10螺栓、11第一轴承、12第二轴承、13垫块、131轴承配合面、 14安装孔、15皮碗密封组件、16阀体组件、17第三轴承、18第四轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1和图2，一种高转速轻量化齿轮泵，包括主动齿轮轴2、从动齿轮轴4、依次连接的底座1、壳体3、齿轮腔6、泵盖8，主动齿轮轴2和从动齿轮轴4通过齿轮副5传动连接，齿轮腔6和泵盖8之间设置有隔板7。其中泵体底座1、壳体3、齿轮腔6、隔板7、泵盖8均采用高强度的铝合金材料制成，且表面均进行阳极化处理，以增加表面硬度及强度、耐磨性能和耐腐蚀性能；主动齿轮轴2、从动齿轮轴4、齿轮副 5均采用不锈钢材料制成，且均进行表面钝化处理、整体深冷处理，以提高硬度及强度、尺寸精度、耐磨性、冲击韧性，从而改善内应力分布、提高疲劳强度、耐腐蚀性能。

如图3和图4所示，所述底座1远离壳体3的侧面设置有止口孔102，止口孔102 的圆周面上设置有环形槽103，环形槽103的圆周面上开设有四个周向均布的泄油孔 104。通常齿轮泵轴封前端不开设泄油孔道，在轴封不密封情况下油液会顺着轴端进入止口孔102内，当油液填满整个孔内而无法及时排除时会产生压力致使泵失效，设置泄油孔104便于查看齿轮轴轴封的工作状态，同时对止口孔内填充的油液进行及时排泄降压，保证泵的正常运转。底座1靠近壳体3的端面上开设有四个螺纹连接孔101，用于壳体3、齿轮腔6、隔板7、泵盖8的螺栓连接。同时，该端面上设置有轴承定位孔和与轴承定位孔底部连通的前内泄油回油槽105，轴承定位孔用于主动齿轮轴2动力输入端支撑用轴承的安装，进入止口孔102内的泄油部分地通过前内泄油回油槽105用于该处轴承的自动注油润滑。

如图13所示，所述主动齿轮轴2包括轴伸201、轴封轴颈202、大轴承轴颈203、齿轮轴颈204、小轴承轴颈205五段，轴伸201、轴封轴颈202、大轴承轴颈203、小轴承轴颈205的径向尺寸依次减小，齿轮轴颈204与大轴承轴颈203的径向尺寸相同并通过轴用钢丝挡圈隔开。止口孔102内安装有套设在主动齿轮轴2轴封轴颈202段上的皮碗密封组件15，用于主动齿轮轴2动力输入端的密封。第一轴承11安装于大轴承轴颈 203段上，齿轮副5安装在齿轮轴颈204段上。小轴承轴颈205上安装有第三轴承17，第三轴承17与第一轴承11实现主动齿轮轴2的两端定位安装。主动齿轮轴2采用尺寸递增的阶梯式结构且轴伸201外径最大，实现了齿轮轴轴伸端大、中间齿轮轴小、可通过主轴的一端完成轴上各零件的依次安装的装配技术，为此类装配结构提供了行之有效的新方法。

如图5、图6和图7所示，所述壳体3与底座1相连接的侧面分别开设有第一轴承定位孔301、第二轴承定位孔302，第一轴承定位孔301的孔径大于第二轴承定位孔302 的孔径。第一轴承定位孔301与底座1侧面的轴承定位孔配合形成第一轴承11的定位安装孔，第一轴承11安装于该定位安装孔内。底座1与壳体3之间通过第一轴承11 实现定位连接，保证了底座1与壳体3之间的装配精度。主动齿轮轴2的动力输入端通过第一轴承11转动连接于底座1与壳体3的连接处、另一端通过第三轴承17转动连接于泵盖8与隔板7的连接处；第二轴承12安装于第二轴承定位孔302内，从动齿轮轴 4的一端通过第二轴承12转动连接于壳体3内靠近底座1的一面、另一端通过第四轴承18转动连接于隔板7与泵盖8的连接处。第四轴承18与第二轴承12实现从动齿轮轴4的两端定位安装。

优选的，所述第二轴承12位于第一轴承11的一侧，且第一轴承定位孔301与第二轴承定位孔302的半径之和大于主动齿轮轴2与从动齿轮轴4之间的轴心距，即第一轴承11与第二轴承12的半径之和大于主动齿轮轴2与从动齿轮轴4之间的轴心距，如此可在保持齿轮副5的中心距不变的情况下，选择更大尺寸规格的第一轴承11。第一轴承11比第二轴承12、第三轴承17、第四轴承18的尺寸规格大，可提升主动齿轮轴2 动力输入端的承载能力和抗冲击能力，使本齿轮泵实现10000r/min的转速运转且运动平稳。为避免第一轴承11和第二轴承12在安装时的位置干涉，第二轴承定位孔302 的孔深大于第一轴承定位孔301的孔深，第一轴承11与第二轴承12在主动齿轮轴2/ 从动齿轮轴4的轴向错位分布。第二轴承定位孔302内设置有位于第二轴承12外侧的垫块13，位于第二轴承12与底座1之间，其远离第二轴承12的侧面抵靠底座1的侧面。如图12所示，垫块13为“D”型结构的空心筒结构，其顶部平面131位于第一轴承11的下方。

壳体3的两侧面分别设置有进油口304和出油口305，进油口304用于齿轮泵工作时油液的原液供给，出油口305用于齿轮泵工作时高压油液的输出。壳体3远离第一轴承定位孔301的端面上还分别开设有与进油口304垂直贯通的进油口腔道306、与出油口305垂直贯通的前压力油腔道307，壳体3在第一轴承定位孔301所在端面上开设有两个分别与进油口腔道306和前压力油腔道307连通的内泄油过油孔303。

如图8所示，所示齿轮腔6内分别开设有连通的第一进油腔道602、第一出油腔道603、齿轮孔604，第一进油腔道602与壳体3上的进油口腔道306对应连通，第一出油腔道603与壳体3上的前压力油腔道307对应连通。齿轮孔406内安装齿轮副5，则第一进油腔道602、第一出油腔道603分别位于齿轮副5的两侧，分别作为齿轮泵工作时的吸油腔和排出腔。

如图9所示，所示隔板7与齿轮腔6相连接的端面上分别开设有第二进油腔道702、第二出油腔道703、上下两个轴承定位孔704，第二进油腔道702与齿轮腔6的第一进油腔道602对应连通，第二出油腔道702与齿轮腔6的前压力油腔道307对应连通。上下两个轴承定位孔704内分别安装第三轴承17和第四轴承18。

如图10和图11所示，所示泵盖8与隔板7相连接的端面上开设有后压力油腔道801、内泄油回油孔802、用于第三轴承17和第四轴承18外端定位安装的轴承槽，后压力油腔道801与隔板7上的第二出油腔道703对应连通，内泄油回油孔802与隔板7 上的第二进油腔道702对应连通，轴承槽与内泄油回油孔802之间设置有后内泄油回油槽803。泵盖8的侧面开设有与后压力油腔道801、内泄油回油孔802分别垂直贯通的阀组件安装孔804，阀组件安装孔804内安装有阀体组件16，阀体组件16用于齿轮泵泵盖8处内泄油的压力调节和控制。两个轴承槽分别与隔板7上的两个轴承定位孔704 配合形成第三轴承17和第四轴承18的定位安装孔，第三轴承17和第四轴承18分别安装于两个定位安装孔内。泵盖8和隔板7通过第三轴承17和第四轴承18实现定位连接，保证了泵盖8与隔板7之间的装配精度。

隔板7上开设有贯通的第二定位销孔701，齿轮腔6上开设有贯通的第一定位销孔601，隔板7和齿轮腔6通过依次贯穿第二定位销孔701和第一定位销孔601的定位销 9定位装配于壳体3的侧面。壳体3、齿轮腔6、隔板7、泵盖8的边缘均开设有与螺纹连接孔101对应的开口槽14，泵盖8通过依次贯穿隔板7和齿轮腔6的螺栓10固定连接于壳体3的侧面。通过开口槽14作为安装孔，可减轻各零件的重量，从而降低整体装配的重量，满足轻量化的要求。壳体3的两端面、隔板7的两端面上均嵌装有密封圈，实现各零件连接处的密封。隔板7、齿轮腔6、壳体3通过贯穿式的定位销9进行定位和连接，泵盖8通过贯穿隔板7和齿轮腔6的螺栓与壳体连接固定，保证了此三零件的精确定位，防止齿轮泵工作带压时发生零件侧移，进而保证了两齿轮轴之间的平行度，实现齿轮啮合传动的正确性和平稳性，使泵在高速旋转时运动平稳、泄漏少、噪音低。

本实用新型可实现10000r/min的转速运转且运动平稳，具有效率高、噪音低等优点，市场潜力大，经济效益好，实现了在同等输出流量下通过提高转速减小泵的体积和重量，实现了主轴结构为尺寸阶梯式递增且轴伸外径最大的装配技术。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高转速轻量化齿轮泵，包括主动齿轮轴(2)、从动齿轮轴(4)、依次连接的底座(1)、壳体(3)、齿轮腔(6)、泵盖(8)，所述主动齿轮轴(2)和从动齿轮轴(4)通过齿轮副(5)传动连接，其特征在于：所述齿轮腔(6)和泵盖(8)之间设置有隔板(7)；

所述隔板(7)和齿轮腔(6)通过定位销(9)定位装配于壳体(3)的侧面；

所述主动齿轮轴(2)的一端通过第一轴承(11)转动连接于底座(1)与壳体(3)的连接处、另一端通过第三轴承(17)转动连接于隔板(7)与泵盖(8)的连接处；

所述从动齿轮轴(4)的一端通过第二轴承(12)转动连接于壳体(3)内靠近底座(1)的一面、另一端通过第四轴承(18)转动连接于隔板(7)与泵盖(8)的连接处；

所述第二轴承(12)位于第一轴承(11)的一侧，且第一轴承(11)与第二轴承(12)的半径之和大于主动齿轮轴(2)与从动齿轮轴(4)之间的轴心距。

2.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述壳体(3)的侧面分别开设有第一轴承定位孔(301)、第二轴承定位孔(302)，所述第一轴承定位孔(301)的孔径大于第二轴承定位孔(302)的孔径，第二轴承定位孔(302)的孔深大于第一轴承定位孔(301)的孔深。

3.根据权利要求2所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述第二轴承定位孔(302)内设置有垫块(13)，垫块(13)位于第二轴承(12)与底座(1)之间。

4.根据权利要求3所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述垫块(13)为“D”型结构的空心筒结构，其顶部平面(131)位于第一轴承(11)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述泵盖(8)通过贯穿隔板(7)和齿轮腔(6)的螺栓(10)固定连接于壳体(3)的侧面。

6.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述底座(1)靠近壳体(3)的端面上开设有若干个螺纹连接孔(101)，所述壳体(3)、齿轮腔(6)、隔板(7)、泵盖(8)的边缘均开设有与螺纹连接孔(101)对应的开口槽(14)。

7.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述底座(1)远离壳体(3)的侧面设置有止口孔(102)，止口孔(102)的圆周面上设置有环形槽(103)，环形槽(103)的圆周面上开设有若干个周向均布的泄油孔(104)。

8.根据权利要求7所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述止口孔(102)内安装有套设在主动齿轮轴(2)上的皮碗密封组件(15)。

9.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述泵盖(8)的侧面安装有阀体组件(16)。

10.根据权利要求1所述的一种高转速轻量化齿轮泵，其特征在于：所述壳体(3)的两端面、隔板(7)的两端面上均嵌装有密封圈。