一种轻量化结构设计的多联重载齿轮泵 |
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| 申请号 | CN201710801977.7 | 申请日 | 2017-09-07 | 公开(公告)号 | CN107420299A | 公开(公告)日 | 2017-12-01 |
| 申请人 | 合肥长源液压股份有限公司; | 发明人 | 周亚东; 陈文辉; 郑金朝; 郭帮柱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种轻量化结构设计的多联重载 齿轮 泵 ，包括从前向后依次连接的前盖、一个以上的中间泵体和后泵体；所述中间泵体内位于相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的后方开有第一 主轴 安装孔、第二主轴安装孔、第一从轴安装孔和第二从轴安装孔，所述中间泵体内还开有用于连通相应所述第一主轴安装孔、所述第二主轴安装孔、所述第一从轴安装孔和所述第二从轴安装孔的第一衔接腔。本发明能够缩 小齿轮 泵的安装空间，减少零部件数量，提高装配速度与 质量 ，并且增加了齿轮泵整体的刚性、减小齿轮泵的轴向尺寸、提高其工作压 力 和机械效率、提高高温性能、降低生产成本，提高经济效益。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轻量化结构设计的多联重载齿轮泵，其特征在于：包括从前向后依次连接的前盖(10)、一个以上的中间泵体(20)和后泵体(30)，所述后泵体(30)以及各所述中间泵体(20)内均开有齿轮安装孔(01)，各所述齿轮安装孔(01)内均安装有主动齿轮(02)和从动齿轮(03)，各所述主动齿轮(02)上均设有主动齿轮轴(04)，各所述从动齿轮(03)上均设有从动齿轮轴(05)，各所述主动齿轮轴(04)相互连接； |
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| 说明书全文 | 一种轻量化结构设计的多联重载齿轮泵技术领域[0001] 本发明涉及齿轮泵领域，具体地说涉及一种轻量化结构设计的多联重载齿轮泵。 背景技术[0002] 齿轮泵作为液压系统的动力元件，具有结构简单，体积小，重量轻，自吸力强，对油液污染不敏感等特性，在国内外被广泛用于装载机、挖掘机、起重机等工程机械的液压系统中。其中，多联齿轮泵是将两套或两套以上齿轮泵的泵芯组件并排组装在一起由同一根传动轴来驱动旋转的设备，现有多联齿轮泵泵体由于结构所限存在如下问题： [0003] 1.现有多联齿轮泵齿轮执行GB/T1356-2001《渐开线圆柱齿轮基准齿形》标准的齿轮，在满足结构设计和强度计算的情况下，压力角多为20°，齿轮啮合时有较大的端面重合度，但齿根强度和齿面强度一般。 [0004] 2.现有多联齿轮泵的定位仅依靠直径较小的定位销或空心定位销来实现。在安装误差、加工误差、重载工况下，易造成定位销的失效，从而造成齿轮泵过早的失效。 [0005] 3.现有多联齿轮泵的部件数量较多，零部件组织结构较为独特和单一，在生产加工过程中需要较多的工艺、工装支持。工序的分散、多次的工装装夹，周转过程中也极易发生磕碰现象。 发明内容[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种结构更加紧凑，能减少泵的零部件数量，减小泵的轴向尺寸的轻量化结构设计的多联重载齿轮泵。 [0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种轻量化结构设计的多联重载齿轮泵，包括从前向后依次连接的前盖、一个以上的中间泵体和后泵体，所述后泵体以及各所述中间泵体内均开有齿轮安装孔，各所述齿轮安装孔内均安装有主动齿轮和从动齿轮，各所述主动齿轮上均设有主动齿轮轴，各所述从动齿轮上均设有从动齿轮轴，各所述主动齿轮轴相互连接； [0009] 所述中间泵体内位于相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的后方开有第一主轴安装孔、第二主轴安装孔、第一从轴安装孔和第二从轴安装孔，所述第一主轴安装孔内安装有前方临近的所述主动齿轮轴的后部分，第二主轴安装孔内安装有后方临近的所述主动齿轮轴的前部分，所述第一从轴安装孔内安装有前方临近的所述从动齿轮轴的后部分，第二从轴安装孔内安装有后方临近的所述从动齿轮轴的前部分，所述中间泵体内还开有用于连通相应所述第一主轴安装孔、所述第二主轴安装孔、所述第一从轴安装孔和所述第二从轴安装孔的第一衔接腔。 [0010] 进一步地，所述中间泵体内位于相应所述第一主轴安装孔和所述第二主轴安装孔之间开有连通两者的主过孔，位于相应所述第一从轴安装孔和所述第二从轴安装孔之间开有连通两者的从过孔。 [0011] 进一步地，各所述齿轮安装孔均从相应所述后泵体或所述中间泵体的前端面向后延伸，所述前盖以及各所述中间泵体的后端面均设有呈8字形的凸台，所述前盖、一个以上的所述中间泵体和所述后泵体通过相应所述凸台伸入相应所述齿轮安装孔内实现依次连接。 [0012] 进一步地，所述后泵体以及各所述中间泵体的前端面均于相应所述齿轮安装孔的外围开有环形密封圈槽，所述环形密封圈槽内安装有第一密封圈。 [0013] 进一步地，所述中间泵体和所述后泵体上均具有一段含四个支端的横截面呈十字形的区段。 [0014] 进一步地，所述前盖内开有第三主轴安装孔和第三从轴安装孔，所述第三主轴安装孔内安装有后方临近的所述主动齿轮轴的前部分，所述第三从轴安装孔内安装有后方临近的所述从动齿轮轴的前部分，所述前盖内位于所述第三主轴安装孔和所述第三从轴安装孔的前侧开有连通两者的第二衔接腔。 [0015] 进一步地，所述后泵体内位于相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的后方开有第四主轴安装孔和第四从轴安装孔，所述第四主轴安装孔内安装有前方临近的所述主动齿轮轴的后部分，所述第四从轴安装孔内安装有前方临近的所述从动齿轮轴的后部分，所述后泵体内位于所述第四主轴安装孔和所述第四从轴安装孔的后侧开有连通两者的第三衔接腔。 [0016] 进一步地，所述前盖内设有轴承支架集成机构，所述轴承支架集成机构包括轴头和轴承，所述轴承固定在所述前盖内，所述轴头套设在所述轴承上且所述轴头的前端伸出所述前盖，所述轴头与后方临近的所述主动齿轮轴采用渐开线花键直插式联接。 [0017] 进一步地，所述齿轮安装孔内位于相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的前后两侧分别设置有浮动侧板，所述浮动侧板的远离相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的一端面开有ω形密封圈槽，所述ω形密封圈槽内安装有相应形状的第二密封圈，且所述浮动侧板的远离相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的一端面的位于所述ω形密封圈槽内侧的部分与位于所述ω形密封圈槽外侧的部分相比，台面更高。 [0018] 进一步地，所述前盖内开有第一散热孔，各所述中间泵体内分别开有第二散热孔，所述后泵体内开有第三散热孔，所述第一散热孔、各所述第二散热孔、所述第三散热孔依次连通。 [0019] 本发明的有益效果体现在： [0020] 本发明能够缩小齿轮泵的安装空间，减少零部件数量，提高装配速度与质量，并且增加了齿轮泵整体的刚性、减小齿轮泵的轴向尺寸、提高其工作压力和机械效率、提高高温性能、降低生产成本，提高经济效益。 [0021] 本发明将前侧一套齿轮泵的主动齿轮轴和从动齿轮轴的安装空间以及后侧一套齿轮泵的主动齿轮轴和从动齿轮轴的安装空间全部集中在一起(中间泵体内)，结构更加紧凑，因此在使用时，泵体和泵体之间无需安装联接板来提供上述安装空间；而且设置的衔接腔，能够将泵体内用于润滑的次高压油(在压力作用下)引入回油通道，实现泵体内压力的卸荷和热量的散发。 [0022] 本发明通过自身的集成结构，零部件及各零部件之间联接的重载和轻量化设计，对齿轮参数和修形方式的选择等设计，大大缩小了多联齿轮泵的安装空间，减少了零部件数量，提高了装配速度与质量，并且增加了多联齿轮泵整体的刚性，减小了齿轮泵的轴向尺寸，提高其工作压力和机械效率，提高高温性能，降低生产成本，提高经济效益。 [0024] 图1是现有常规多联齿轮泵的结构示意图。 [0025] 图2是本发明一实施例的结构示意图。 [0026] 图3是本发明一实施例中中间泵体的立体图。 [0027] 图4是本发明一实施例中中间泵体的主视图。 [0028] 图5是图4的左视图。 [0029] 图6是图4的右视图。 [0030] 图7是A-A剖视图。 [0031] 图8是B-B剖视图。 [0032] 图9是B-B剖视图。 [0033] 图10是本发明一实施例中后泵体的主视图。 [0034] 图11是D-D剖视图。 [0035] 图12是本发明一实施例中浮动侧板的结构示意图。 [0036] 图13是图12的左视图。 [0037] 图14是图13的左视图。 [0038] 图15是I处放大图。 [0039] 附图中各部件的标记为：10前盖、101第三主轴安装孔、102第三从轴安装孔、103第二衔接腔、104第一散热孔、20中间泵体、200区段、2001过渡台阶、201第一主轴安装孔、202第二主轴安装孔、203第一从轴安装孔、204第二从轴安装孔、205第一衔接腔、206主过孔、207从过孔、208第二散热孔、209进油腔、210出油腔、211法兰面、30后泵体、301第四主轴安装孔、302第四从轴安装孔、303第三衔接腔、304第三散热孔、01齿轮安装孔、02主动齿轮、03从动齿轮、04主动齿轮轴、05从动齿轮轴、06凸台、07环形密封圈槽、08第一密封圈、09浮动侧板、091ω形密封圈槽、010第二密封圈。 具体实施方式[0040] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0041] 参见图1和图8 [0042] 本发明轻量化结构设计的多联重载齿轮泵，包括从前向后依次连接的前盖10、一个以上的中间泵体20和后泵体30，所述后泵体30以及各所述中间泵体20内均开有齿轮安装孔01，各所述齿轮安装孔01内均安装有主动齿轮02和从动齿轮03，各所述主动齿轮02上均设有主动齿轮轴04，各所述从动齿轮03上均设有从动齿轮轴05，各所述主动齿轮轴04相互连接，图2中，为简洁描述，部分相同附图标记的部件只在第二个中间泵体上进行了标注，本领域技术人员结合附图和文字应当可以完全理解本发明的技术方案； [0043] 所述中间泵体20内位于相应所述主动齿轮02和所述从动齿轮03的后方开有第一主轴安装孔201、第二主轴安装孔202、第一从轴安装孔203和第二从轴安装孔204，所述第一主轴安装孔201内安装有前方临近的所述主动齿轮轴04的后部分，第二主轴安装孔202内安装有后方临近的所述主动齿轮轴04的前部分，所述第一从轴安装孔203内安装有前方临近的所述从动齿轮轴05的后部分，第二从轴安装孔204内安装有后方临近的所述从动齿轮轴05的前部分，所述中间泵体20内还开有用于连通相应所述第一主轴安装孔201、所述第二主轴安装孔202、所述第一从轴安装孔203和所述第二从轴安装孔204的第一衔接腔205。 [0044] 本发明将前侧一套齿轮泵的主动齿轮轴和从动齿轮轴的安装空间以及后侧一套齿轮泵的主动齿轮轴和从动齿轮轴的安装空间全部集中在一起(中间泵体内)，结构更加紧凑，因此在使用时，泵体和泵体之间无需安装联接板来提供上述安装空间；而且设置的衔接腔，能够将泵体内用于润滑的次高压油(在压力作用下)引入回油通道，实现泵体内压力的卸荷和热量的散发。 [0045] 本发明中间泵体的加工工序较为集中，仅需二次装夹，即可完成对中间泵体前、后端面全部工序的加工，包括泵体的核心点：前、后端面之间的形位公差控制；前端面齿轮安装孔形位公差控制；前主、从安装孔形位公差控制；齿轮安装孔与前主、从安装孔之间的形位公差控制；后主、从安装孔形位公差控制；后端面凸台的形位公差控制；后主、从安装孔与后端面凸台之间的形位公差控制，等等。上述泵体的核心点保证了对泵体质量特性重要度要求高的核心点的精度控制，从而减少对整个产品的整体累计误差。齿轮泵工作时，径向载荷对泵轴承的着力点较为均匀，能有效地防止重载工况下径向力对齿轮泵内部结构的影响，满足了齿轮泵在重载工况的使用性能要求。 [0046] 具体实施中，前盖10、中间泵体20和后泵体30均采用RuT380材料制成，该材料具有较好的强度、刚性和热导率等性能，同时具有较好的机加工性能；相邻两个所述主动齿轮轴04之间通过花键轴连接。 [0047] 本发明的齿轮，考虑重载工况，在满足齿轮泵端面重合度情况下，中间泵体内的齿轮均采用28°压力角，可提高齿轮的承载能力，采用“鼓形齿”修形，降低渐开线部分的应力载荷集中，增大齿根强度和齿面强度；因为齿面的滑动速度减小，所以更不容易发生胶合现象。 [0048] 在一实施例中，参见图8，所述中间泵体20内位于相应所述第一主轴安装孔201和所述第二主轴安装孔202之间开有连通两者的主过孔206，位于相应所述第一从轴安装孔203和所述第二从轴安装孔204之间开有连通两者的从过孔207。设置的主过孔提供花键轴的安装空间，用于前、后主动齿轮之间扭矩的传递，设置的从过孔的作用一方面可以减重，另一方面是齿轮泵回油通道的组成部分。 [0049] 具体实施时，参见图2和图8，第一衔接腔205设置在主过孔206和从过孔207之间，或设置在第一主轴安装孔201、第一从轴安装孔203、主过孔206、从过孔207之间，以实现第一主轴安装孔201、第二主轴安装孔202、第一从轴安装孔203和第二从轴安装孔204的连通。 [0050] 在一实施例中，参见图2、图3和图6各所述齿轮安装孔01均从相应所述后泵体30或所述中间泵体20的前端面向后延伸，所述前盖10以及各所述中间泵体20的后端面均设有呈8字形的凸台06，所述前盖10、一个以上的所述中间泵体20和所述后泵体30通过相应所述凸台06伸入相应所述齿轮安装孔01内实现依次连接。这样设计，可以取消定位销结构，这种安装方式减少了产品的部件数，减小了产品的整体累计误差，缩短了轴向尺寸，整体的集成性强，使齿轮泵的结构更加紧凑，不需使用直径较小的定位销，依靠凸台进行定位，增加了定位基准的强度，避免了剪切力对定位基准的破坏，提高了齿轮泵整体的刚性和安全系数，减少了定位销孔的数量，减小了加工过程各种误差对定位基准的影响；再者，在重载工况下，增加了定位基准的强度，避免了剪切力对定位基准的破坏，提高了齿轮泵整体的刚性和安全系数，并且能够提高装配速度与质量。具体实施中，凸台与齿轮安装孔采用小间隙配合。 [0051] 本发明减少部件数的同时也减少了平面密封的面数，从而减少结合面泄漏的概率，进一步提高了齿轮泵的可靠性。 [0052] 在一实施例中，参见图2和图5，所述后泵体30以及各所述中间泵体20的前端面均于相应所述齿轮安装孔01的外围开有环形密封圈槽07，所述环形密封圈槽07内安装有第一密封圈08。这样设计与前述安装方式配合，可以实现有效密封。 [0053] 在一实施例中，参见图4和图7，所述中间泵体20和后泵体30上均具有一段含四个支端的横截面呈十字形的区段200。这样设计一方面可以减重，另一方面提供泵体外安装的“十”字形安装空间，四个支端间提供紧固件的安装和预紧空间，整体的集成性强，使泵体的结构更加紧凑。 [0054] 在一实施例中，所述第一主轴安装孔201和第一从轴安装孔203的后部、所述第一衔接腔205、所述主过孔206和所述从过孔207的前部均位于相应所述区段200内。这样设计能够进一步减重，使结构更加紧凑，提高集成性能。 [0055] 具体应用时，还可将第一主轴安装孔201、第一从轴安装孔203以及第二主轴安装孔202、第二从轴安装孔204的回油槽设置在该区段内；通往后泵体的贯通腔道亦可设置在该区段内。 [0056] 在一实施例中，参见图7，所述区段200的任意相邻两个支端之间为120°的圆弧过渡结构设计。这样设计既增加了紧固件预紧时紧固工具的安装角度，又能减小四个支端底部间的应力集中。 [0057] 在一实施例中，参见图5，所述中间泵体20和所述后泵体30均于前端面左右两侧分别开有向后延伸的进油腔209和出油腔210，且进油腔209和出油腔210均位于环形密封圈槽07的内侧，所述区段200的左右两个支端的端面分别向外延伸有过渡台阶2001。过渡台阶提供安装夹紧的支点，同时增加了泵体内部进、出油腔底部的强度。 [0058] 在一实施例中，图3和图4，所述中间泵体20的前端左右两侧面分别为法兰面211，用于齿轮泵的外联接。 [0059] 在一实施例中，图3和图4，中间泵体20的前端的上侧外壁和下侧外壁分别有一阶梯平面。因泵体内进油腔和出油腔的深度深，此处阶梯平面作用，一是保证有效壁厚，二是保证区段200有一定的整体结构刚性。 [0060] 在一实施例中，参见图2，所述前盖10内开有第三主轴安装孔101和第三从轴安装孔102，所述第三主轴安装孔101内安装有后方临近的所述主动齿轮轴04的前部分，所述第三从轴安装孔102内安装有后方临近的所述从动齿轮轴05的前部分，所述前盖10内位于所述第三主轴安装孔101和所述第三从轴安装孔102的前侧开有连通两者的第二衔接腔103。第二衔接腔的作用同第一衔接腔相同。 [0061] 在一实施例中，参见图2，所述后泵体30内位于相应所述主动齿轮02和所述从动齿轮03的后方开有第四主轴安装孔301和第四从轴安装孔302，所述第四主轴安装孔301内安装有前方临近的所述主动齿轮轴04的后部分，所述第四从轴安装孔302内安装有前方临近的所述从动齿轮轴05的后部分，所述后泵体30内位于所述第四主轴安装孔301和所述第四从轴安装孔302的后侧开有连通两者的第三衔接腔303。第三衔接腔的作用同第一衔接腔相同。 [0062] 在一实施例中，参见图2，所述前盖10内设有轴承105支架集成机构，所述轴承105支架集成机构包括轴头104和轴承105，所述轴承105固定在所述前盖10内，所述轴头104套设在所述轴承105上且所述轴头104的前端伸出所述前盖10，所述轴头104与后方临近的所述主动齿轮轴04采用渐开线花键直插式联接。因轴头外径尺寸较大，同时，渐开线花键有优异的自定心功能，所以采用渐开线花键直插式联接，可节省轴向空间，并能保证轴的设计强度；轴承支架集成机构的开口朝前盖外侧，便于该机构的安装和维护。具体实施时，后方临近的所述主动齿轮轴04与所述前盖10之间安装油封103进行密封，并设计相应的用于限位的孔挡与轴挡。 [0063] 在一实施例中，参见图2，图11至图15，所述齿轮安装孔01内位于相应所述主动齿轮02和所述从动齿轮03的前后两侧分别设置有浮动侧板09，所述浮动侧板09的远离相应所述主动齿轮02和所述从动齿轮03的一端面开有ω形密封圈槽091，所述ω形密封圈槽091内安装有相应形状的第二密封圈010，且所述浮动侧板09的远离相应所述主动齿轮02和所述从动齿轮03的一端面的位于所述ω形密封圈槽091内侧的部分与位于所述ω形密封圈槽091外侧的部分相比，台面更高。 [0064] 现有技术中，侧板多数依靠密封件弹性力或密封件弹性力和局部引入次高压油来平衡侧板的与齿轮贴合的一端面的液压推力，在重载工况下，贴紧力和反推力作用线可能会产生不重合而产生力偶，力偶会导致侧板倾斜，轻则增加泄漏，重则导致侧板端面烧损。 [0065] 而本发明浮动侧板做上述设计，能将次高压油(图中b指示次高压区)引入侧板非液压推力面(浮动侧板的远离相应所述主动齿轮和所述从动齿轮的一端面)，在重载工况下，依靠密封件的弹性力和充满“ω”形状区域(深度为δ)的次高压油反推力来稳定液压推力，动态平衡浮动侧板两端面的液压油推力，减轻浮动侧板在重载工况下的磨损，提高泵的性能和使用寿命，浮动侧板贴合齿轮端面，泵使用过程磨损后实现自动补偿；同时又避免产生力偶。 [0066] 在一实施例中，参见图2，所述前盖10内开有第一散热孔104，各所述中间泵体20内分别开有第二散热孔208，所述后泵体30内开有第三散热孔304，所述第一散热孔104、各所述第二散热孔208、所述第三散热孔依次连通304。所述第一散热孔104的前端通向第二衔接腔103，各所述第二散热孔208分别与相应所述第一衔接腔205连通，所述第三散热孔304的后端通向第三衔接腔303。这种结构便于齿轮泵内部热量的循环，提高产品的散热能力。具体实施中，所述第一散热孔104、各所述第二散热孔208、所述第三散热孔依次连通304沿着泵的轴向延伸。 [0067] 以图2例示的含有两个中间泵体的情况为例，本发明轻量化结构设计的多联重载齿轮泵相对于常规铸铁三联齿轮泵(两大带一小，参见图1，从前向后依次包括前盖a1、前泵体a2、前联接板a3、中泵体a4、中联接板a5、后泵体a6、后盖a7)，齿轮泵零部件数从7件减少到4件，主要体现在：本发明前盖较常规齿轮泵的前盖701，轴向尺寸更短，重量更轻；本发明第一个中间泵体集成了常规齿轮泵的前泵体a2和前联接板a3，结构更加紧凑，通过外形结构的设计，进一步减轻重量；本发明第二个中间泵体，集成了常规齿轮泵的中泵体a4和中联接板a5，整体紧凑型设计，结构更合理；本发明后泵体集成了常规齿轮泵的后泵体a6和后盖a7。整体部件数量由原来的7件减少到现有的4件，减少43％部件数，同时缩短了整体轴向尺寸，简化了安装与拆卸，减轻了产品自身自重；部件数量减少，也减小了产品的整体累计误差，提升了产品的安装精度。同时，较少的部件数也减少了平面密封的面数，从6个密封面减少到现有结构的3个，减少重载工况下结合面泄漏的概率，进一步提高了齿轮泵在重载工况下的可靠性。 [0068] 应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，并不用于限制本发明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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