CN86204876U

CN86204876U - 具有动静压混合轴承的高压齿轮泵(或马达)

Info

Publication number: CN86204876U
Application number: CN 86204876
Authority: CN
Inventors: 邹平行
Original assignee: LUOYANG TRACTOR INST MINISTRY OF MACHINE-BUILDING
Current assignee: LUOYANG TRACTOR INST MINISTRY OF MACHINE-BUILDING
Priority date: 1986-07-05
Filing date: 1986-07-05
Publication date: 1987-06-17

Abstract

本实用新型属于齿轮泵或马达领域，它采用了具有高卸荷比的按照弹性流体动压润滑理论设计的动静压混合轴承。该轴承有三个结构要素：静压油室、节流器、低压润滑槽。本实用新型与国内外广泛采用的聚四氟乙烯——钢背复合材料的滑动轴承相比，机械效率及总效率高，高效区广、便于进行优化设计以预先确定油泵的高效区，工艺要求低，成本低。

Description

本实用新型属于高压齿轮泵（或马达）领域。

目前，国内外在高压齿轮泵（或马达）上普遍采用聚四氟乙烯－钢背复合材料的滑动轴承，以下简称DU轴承，它与一般滑动轴承的区别只限于材料的改进，不能保证齿轮泵在高压（＞200巴）和大转速范围（500～4000转／分）内具有高效率，且成本较高。有少数的齿轮泵（或马达）已采用了静压轴承，如美国专利3961870号上介绍的一种齿轮泵（或马达）。使用静压轴承后，承载能力能满足高压齿轮泵的要求，但尚有效率不高和结构复杂等缺点，影响了推广使用。

本实用新型的目的是针对上述的问题，提出一种在高压、大转速范围内具有高效率且寿命长、结构简单的具有新型轴承的齿轮泵（或马达）。

如附图所示，本实用新型的齿轮泵（或马达）由壳体1，一对互相嚙合的齿轮2、3，两个轴套4、5以及两个端盖6、7组成。齿轮2、3的轴支承在轴套4、5的内孔之中，轴套4、5除构成动静压混合轴承外，在靠近齿轮2、3的端面上尚有扩大高压区以降低径向载荷的槽C，及旨在消除齿轮嚙合运转中形成的封闭容积危害用的卸压槽D。

本实用新型的齿轮泵（或马达），其轴承是建立在弹性流体动压润滑理论基础上的具有高的静压卸荷比的动压轴承，属于不完全平衡型静压轴承，或称为动静压混合轴承。该轴承具有三个结构要素，见附图。

一、静压油室：由两条位于轴套内孔表面轴承载荷区的圆弧槽8构成，槽8的宽度a及至端面的密封带宽度b均应尽量小，直至尚能保证加工方便与密封可靠所要求的最小值，以达到最大限度提高动压承载能力的目的。采用圆弧槽形油室可更多地保留动压支承面积，减少动、静压油流的相互干扰而形成涡流发热破坏油膜所造成的轴承损坏；另外圆弧槽加工很方便。槽8的径向分布位置和角度应保证（1）油室承载能力为轴承最小瞬时径向力的90～95％；（2）油室漏损引起的泵（或马达）的容积效率下降不大于3％。

二、节流器：由位于轴套外圆表面的接通高压腔B的一条圆弧槽9与壳体内孔配合形成的引油缝隙、集油槽10、自槽10分别通到两条静压油槽8的两个节流孔11及插入孔11中的“ㄇ”形金属丝15等组成。节流器的作用一方面是形成节流阻力以减少漏损，另一方面是利用高度小且长而宽的节流缝隙起一定的过滤作用，且不易堵塞。本节流器的突出特点在于用“ㄇ”形金属丝直径变化来满足同一模数系列不同排量齿轮泵对节流阻力的不同要求。其优点在于；对同一模数的齿轮泵可用相同的轴套（只是“ㄇ”形金属丝的直径不同），这对批量生产特别有利：“ㄇ”形金属丝在节流孔中被油流冲刷而摆动，故通道不易堵塞；“ㄇ”形金属丝加工、安装极为方便。节流器的节流比（静压油室压力与齿轮泵工作压力之比）应保证在0.85～0.90之间，集油槽限位角应足够大（≥20°），避免径向漏损。

三、低压润滑槽：由位于轴套内孔静压油室对面（即轴承非载荷区）的一条轴向直槽构成。此槽通过轴套上的缺口12、端面的环槽13接通齿轮泵（或马达）的低压腔A。低压润滑槽的作用在于形成动压润滑，由于润滑槽14位于最大油膜厚度处，故能保证供油充分，以利形成动压油膜，而且它远离静压油室，高压油漏损少。

齿轮泵（或马达）中动静压混合轴承的工作原理是：高压油从油泵的出油腔B经节流器进入轴承载荷区的静压油室，造成液压反推力以平衡大部分（70％以上）的径向载荷，低压油由泵的进油腔A经低压通道进入静压油室对面的低压润滑槽，按弹性流体动压润滑理论形成油膜，支承一小部分未被平衡的载荷，从而获得良好的润滑和冷却效果。

本实用新型的先进性是由轴承的改进所决定的，该轴承适用于所有的齿轮泵或马达，总结起来具有以下优点：

1.承载能力高，机械效率高。本轴承的静压卸荷比不低于70％，故承载能力和机械效率远高于齿轮泵的一般滑动轴承，也高于DU轴承。

2.总效率高。本轴承承载区具有弹性流体动压润滑间隙，比齿轮泵静压轴承具有的液体润滑间隙小得多，故本实用新型的静压油室漏损小，轴承主要靠低压润滑。由于摩擦损失与油膜厚度成反比，而漏损则与膜厚的立方成正比，故本轴承比一般静压轴承的容积效率和总效率高得多。又因为一般高压齿轮泵，包括DU轴承泵的容积效率比机械效率高得多，因而采取适当降低容积效率并提高机械效率的途径能有效地提高总效率。本实用新型由于轴承静压卸载容积效率稍有降低，但显著提高了机械效率，因此其总效率高于一般的齿轮泵，也稍高于DU轴承齿轮泵。

3.高效区广。按弹性流体动压润滑理论，本轴承的机械效率随油泵压力与转速之变化较平缓，结合优点1和2可知，其高效率区域比一般的滑动轴承、DU轴承及静压轴承都要广。

4.耐磨性好。本轴承载荷区的油膜间隙小于10微米，此微小间隙能防止有害磨粒进入，因此耐磨性好。

5.低速重载荷下工作可靠。在齿轮泵低速重载荷工况下（转速500rPM，压力250巴），一般滑动轴承由于不能形成动压油膜而无法工作，DU轴承虽能可靠工作但效率低，而本轴承则由于有静压卸载及高压油渗入载荷区起润滑作用，不但工作可靠，而且效率较高。

6.本轴承结构简单，对材料和工艺要求比静压轴承和DU轴承低，制造成本低。

7.本轴承便于优化设计。通过对本轴承静压油室的优化设计，有可能在设计阶段预先确定轴承以及整个齿轮泵的高效率区间，这一点，其他类型轴承是难以达到的。

此外，由于优点1和5，该轴承特别适用于齿轮马达，能有效地提高起动性能。

本实用新型的一个实施例，一高压齿轮泵，见附图。

图1为齿轮泵的主视图，

图2为A－A剖面图，

图3为轴套主视图，

图4为轴套的侧视图，

图5为F向视图，

图6为金属丝主视图。

该实施例的具体数据为：槽8宽a＝1.5mm，深为1.5mm，b＝5mm；槽9的截面为矩形，深δ＝0.15～0.2mm；集油槽10限位角α＝20°，该槽底面为圆柱面，柱面半径r＝5mm，最大深度δ₁＝2mm；节流孔直径d＝2mm，金属丝15为铜丝，槽14的截面为半圆形。主要实验数据见下表：

泵的额定（最大）压力 200（250）巴

泵的最高转速 3000转／分

泵的总效率（转速1500～

87～92％

3000转／分，压力100～200巴）

该齿轮泵对材料与工艺要求低，造价比同类型的DU轴承泵低10％。

Claims

1、一种具有动静压混合轴承的高压齿轮泵(或马达)，由壳体1，一对互相啮合的齿轮2、3，两个轴套4、5以及两个端盖6、7组成，轴套近齿轮端面上，有一条降低径向载荷用的槽C及消除闭死容积用的卸压槽D，其特征是：轴套4、5内孔表面轴承载荷区各有两条相同的平行圆弧槽8，在轴套外圆表面上各有一条通高压腔B的圆弧槽9和集油槽10，并有两个节流孔11使集油槽10分别与槽8相通，孔11中插有一“冂”形金属丝15，在轴套内孔槽8的对面(即轴承非载荷区)，有一轴向槽14，它通过轴套端面的环槽13及缺口12与低压腔A相通。

2、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是槽8的宽度a＝1.5mm，槽深为1.5mm，密封带宽b＝5mm。

3、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是槽9的截面为矩形，深δ＝0.15～0.2mm。

4、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是集油槽限位角α≥20°，集油槽圆柱底面的曲率半径r＝5mm，最大深度δ₁＝1.5mm。

5、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是节流孔11的直径d＝2mm。

6、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是金属丝15的直径d₁＜d。

7、根据权利要求1所述的齿轮泵或马达，其特征是槽14为半圆形轴向槽。