CN87100632A - 可变排量型齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明是关于液压技术中的齿轮泵、特别是关于可变排量型齿轮泵的发明。本发明采用了宽度不同的三个工作齿轮。其主要优点在于：由于主动工作齿轮在变量机构的作用下，可部分或全部地脱离与两个从动工作齿轮的啮合，同时采用一个内齿轮与一块移动侧板，有效地解决了密封问题，从而实现了改变齿轮泵的排量这一目的。本发明特别适用于工作环境恶劣、要求系统功率损失小的变量泵液压系统。

Description

本发明为一种液压齿轮泵，特别是一种可变排量型齿轮泵。

由于齿轮泵具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、自吸性能好、抗污染能力强、工作可靠等一系列优点，目前广泛使用在航空机械、船舶机械、行走运输机械、建筑机械、工程机械、矿山机械及机床行业等各种液压系统中。但是，现有齿轮泵与其它类型如柱塞式、叶片式泵相比，有一个很大的弱点即排量不可改变，因而使得其应用在许多场合受到限制，尤其是在大功率液压系统中，使用定量型齿轮泵会造成很大的功率损失，同时引起系统发热快、油温高、元件的寿命缩短等问题。

鉴于这种现状，本发明的目的旨在提供一种既基本保持了现有齿轮泵的优点又可改变排量的外啮合式齿轮泵。

发明的意图是这样实现的：在一个四片式结构的泵体内，安置一根主动轴及两根从动轴，每根轴上分别配置了一个工作齿轮和一个保持同步转动的传动齿轮，分别构成两对啮合的工作齿轮以及两对传动齿轮，泵的吸油和排油任务由工作齿轮担任。安置在主动轴上的主动工作齿轮可沿轴线方向来回移动。在该齿轮轴线方向的两侧，配置了变量机构。变量机构由弹簧调节螺塞、调压弹簧、轴向推力轴承、主动工作齿轮、防漏用内齿轮、移动侧板、推力活塞、油缸等零件组成。在推力活塞及调压弹簧的作用下，主动工作齿轮与移动侧板等可一起作轴向往复移动。当主动工作齿轮部分或全部地脱离与之啮合的两个从动工作齿轮时，由于齿轮泵的排量与工作齿轮的有效啮合宽度成正比，故可实现改变排量的目的。

本发明的特点是：采用了一厚两薄三个工作齿轮，构成两对啮合齿轮。采用三个工作齿轮的主要目的是使主动工作齿轮与传动轴上所受的径向液压力平衡，减少主动工作齿轮作轴向运动时的摩擦阻力，改善其动态特性，而工作齿轮的厚度不同，则是因为作轴向移动的工作齿轮需要有一段伸入内齿轮的预伸入长度。

为了保证即使主动工作齿轮在完全脱离了两个从动工作齿轮以后（此时，泵的理论排量为零），又能重新圆滑地进入啮合，在三根轴的一端各安置了一个保持同步转动的传动齿轮。

防止主动工作齿轮在部分或全部地脱离与两个从动工作齿轮啮合时产生泄漏的关键措施，是在主动工作齿轮轴线方向的一端套有一个与其齿形相同的内齿轮。也就是说，主动工作齿轮预先有一定宽度插入了内齿轮中。泵在工作时，两者一起旋转且可相对作轴向移动。而在主动工作齿轮的另一端，则有一块始终紧贴在该齿轮端面的移动侧板。因此，工作齿轮两侧的侧板被分成了三片式，并且可以独立地补偿轴向间隙。

为了在三根轴的端部安装所谓传动齿轮，在兼作侧板的轴承套与传动齿轮之间，安置了一块承受来自轴承套以及内齿轮的轴向力的承压板。

由于采用了三个工作齿轮，故必然会产生两个吸油口及两个排油口（参看图4）。为避免复杂的连接管道，在泵体上设置了内部通油流道。根据需要，可采用一个吸油口和一个排油口的连接方式，也可采用一个吸油口和两个排油口的连接方式。

顺便指出，如在使用工作压力不高、理论排量不需要为零、对动特性也没有太高要求的场合，也可以将三个工作齿轮改为两个工作齿轮，去掉三个传动齿轮及承压板。

本发明的优点在于：填补了可变排量型齿轮泵这项空白。与现有的其它类型变量液压泵相比，具有重量轻、体积小、工作可靠、抗污染能力强、成本低等优点。特别适用于工程机械、农业机械、行走运输机械、矿山机械等使用环境恶劣的变量泵液压传动系统。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图1～附图6给出。

附图1为根据本发明提出的可变排量型齿轮泵结构的主剖视图。

下面，结合图1～图6详细说明依据本发明提出的可变排量型齿轮泵结构及工作原理。

该可变排量型齿轮泵主要由主动轴（24），主动工作齿轮（13）两根从动轴（18）、（18′），两个从动工作齿轮（14）、（14′），变量机构以及四片式泵体等零件构成。

当主动轴（24）带动主动工作齿轮（13）按图四中所示方向旋转时，主动工作齿轮便与两个从动工作齿轮（14）及（14′）形成两对啮合齿轮。相应地，往（d）口及（f）口处排油，而（c）口及（e）口则成为吸油口。由于吸、排油口对称地分布在两对工作齿轮中心连线的两侧，使得作用在主动工作齿轮（13）上的径向液压合力为零亦即主动轴上不受径向液压力作用。在主动工作齿轮轴线方向的两边，分别作用由调压弹簧（5）产生的弹簧力和来自推力活塞（23）的液压力，泵的额定工作压力由调压螺塞（3）及调压弹簧（5）预先调定，当系统压力小于泵的额定工作压力时，齿轮泵的排量或者说输出流量为最大。当系统压力升高，使得来自推力活塞的液压力足以克服弹簧力、运动件的摩擦阻力及惯性力时，主动工作齿轮（13）与移动侧板（16）及推力活塞（23）等便开始一起沿轴线方向向左移动（在图一所示情况下）。这样，主动工作齿轮与从动工作齿轮的有效啮合宽度便随之减小。由于齿轮泵的排量正比于工作齿轮的有效啮合宽度，所以，当有效啮合宽度减小时，排量也相应减小。如有效啮合宽度为零，则排量也变为零。

当主动工作齿轮相对从动工作齿轮作轴向移动后，需密封其移出端及填补空出的空间。为此，如图1所示，在主动工作齿轮的左端安置了一个内齿轮（12）。该内齿轮的齿形参数等与主动工作齿轮的相同，两者的配合关系为动配合，即可作相对轴向移动（参看图5）。为了保证在主动工作齿轮移动以前有足够的密封长度，主动工作齿轮相对于内齿轮有一段适当的预伸入宽度，这意味着主动工作齿轮的宽度大于两个从动工作齿轮。又由于内齿轮与主动工作齿轮始终是一起旋转的，故可保证主动工作齿轮在任何时候都能缩进内齿轮中。另一方面，在主动工作齿轮移动而缩进内齿轮的同时，右边空出的空间由移动侧板（16）填入。移动侧板的横断面如图2所示。为了保证齿轮泵在工作时，移动侧板能够圆滑地进入两个从动工作齿轮之间以及消除困油现象，可使移动侧板预先伸入一小段在该空间。

应该强调指出的是由于移动侧板的填入，本发明中的齿轮参数必须设计适当。不然的话，将会产生较大的泄漏乃至不能正常工作。

这样一来，现有齿轮泵中普遍使用的整体式侧板便不适用了。事实上，在本发明中，工作齿轮左端面的密封是由两个轴承套（10）、（10′）及内齿轮端面实现的，而右端面的密封则由两个浮动轴承套（17）和（17′）以及移动侧板（16）保证。这意味着在本发明中的侧板，实际上为非整体式。

当泵的理论排量为零时，相当于主动工作齿轮完全脱离了与两个从动工作齿轮的啮合。为确保即使在这种情况下主动工作齿轮也能重新圆滑地进入啮合，在三根轴的端部设置了能始终使主动轴与两根从动轴保持同步旋转的主传动齿轮（6）以及两个从动传动齿轮（7）（7′）（（7′）在图中未画出））。主动传动齿轮由内齿轮直接带动旋转。这三个传动齿轮的作用还在于：当工作齿轮的有效啮合宽度很小时，可以分担扭矩的传递。当然，由于泵及系统不可避免地存在一定的泄漏，实际工作时，三个工作齿轮完全脱离啮合的可能性极小。

为了便于设置三个传动齿轮，安设了承压板（8），从而构成了所谓四片式泵体结构。

由于在内齿轮的右端面上作用有轴向液压力，又因内齿轮是随主动工作齿轮一起旋转的，所以有必要在其左端面采取减缓摩擦力的措施。在本发明中，采用了所谓静压支承的方式。具体作法是：在轴承套（10）上开一节流小孔（a），将具有一定压力的油导入开在承压板（8）上的环形油槽（A）中，在由此引至位于内齿轮底部的油槽（B）中，起到静压支承的作用。

如前所述，因为有三个即两对工作齿轮，故必然会在这三个工作齿轮的中心连线两侧分别产生一个吸油口和一个排油口。因此，在只需要一个吸油口和一个排油口连接的场合，就有必要在泵的内部解决高、低压油的流道问题。

首先，对连通两侧吸油口的流道进行说明。

如图3所示，在泵体（15）的左端面，开有一条通油槽（C），同时在该槽的两端头沿轴向开有两个轴向孔（m）和（n）分别通至位于工作齿轮中心连线两侧的两个吸油口（c）和（e）。由此可知，两个吸油口（c）、（e），由两个轴向孔（m）、（n）和通油槽（C）沟通了。其次，如图2所示，在前端盖（21）上，也开有一条高压油通油槽（D），同时，在泵体的右半部分，沿轴向开了两个孔（g）、（h）连通至通油槽（D），从而沟通了两个排油孔。这样，高、低压油的连接管道既可布置在同一侧，也可分布在两侧，十分方便。

图2中的槽（E）及孔（l）、（k）的作用是为了沟通泵体内的低压油而开设的，腔（G）的低压油也可通至这几个孔内。孔（i）、（j）以及图1中的孔（b）的作用，则是为了把高压油引至变量机构中油缸（22）的作用腔（H）中。

浮动轴承套所需的压力油，由示于图1中的槽（F）引入。

轴向推力轴承（11）的作用是在承受轴向力的同时，保证调压弹簧（5）不随主动工作齿轮（13）一起转动。

小弹簧（26）的作用是保证在初始状态下，移动侧板与主动工作齿轮的端面能良好地接触，产生有效的密封效果。

后泵盖（4）、承压板（8）与泵体（5）之间的安装定位，由定位销（20）保证。泵体与泵盖的连接采用螺钉（25）。图6表示了连接螺钉的位置关系。

O型密封圈（9）、油封（19）、密封垫（2）以及压盖（1）的作用是防止泵体内的低压区与外界相通。

最后顺便指出，如果将本实施例作一些结构设计上的改动，即可用作变排量型齿轮马达。

Claims (5)

1、液压齿轮泵、特别是可变排量型的液压齿轮泵。该泵主要由一根主动轴(24)，两根从动轴(18)、(18′)，三个工作齿轮(13)、(14)、(14′)，三个传动齿轮(6)、(7)、(7′)、承压板(8)，变量机构及泵体等零件构成，其特征在于：

a、工作齿轮的宽度不同，且宽度较大的工作齿轮有一部分预先伸入在一个内齿轮(12)之中。

b、工作齿轮两侧的侧板为分离式，其中的一块移动侧板(16)可随主动工作齿轮(13)一起作轴向移动。

c、采用了一个防止泄漏的内齿轮(12)，该内齿轮始终与工作齿轮同速旋转且两者可作相对往复移动。

2、根据权利要求1所述的泵，其特征在于：采用了三个保证即使在主动工作齿轮与从动工作齿轮完全脱离啮合时，主动轴与从动轴仍能同速旋转的传动齿轮（6）、（7）、（7′）。

3、根据权利要求1所述的泵，其特征在于：在工作齿轮与传动齿轮之间安置了一块承压板（8）。

4、根据权利要求1所述的泵，其特征在于：设置了可使工作齿轮作相对轴向移动的变量机构，其由油缸（22）、推力活塞（26）、移动侧板（16）、轴向推力轴承（11）、弹簧（5）等零件组成。

5、根据权利要求1所述的泵，其特征在于：在泵体及端盖上设置了分别沟通位于工作齿轮中心连线两侧两个吸油口、两个排油口的内部油槽（C）、（D）及孔（h）、（d）、（m）、（n）。

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