技术领域
[0001] 本
发明属于
流体传动领域，具体涉及一种大
排量低脉动的卵形齿轮泵。
背景技术
[0002] 卵形齿轮泵采用一对共轭的卵形齿
轮作为
转子，当泵内腔半径一定时，卵形齿轮泵相对普通圆齿轮泵的排量，可以增大4倍以上，因此是一种大排量轻
质量的高性能泵。但卵形齿轮泵在排量增大的同时流量脉动也随之增大，导致其振动和噪声大幅提高，无法正常应用，因此有效的平抑流量脉动成为制约卵形齿轮泵实用化的关键问题。
[0003] 谭伟明等采用三个椭圆齿轮转子
串联的结构，通过两个排油腔流量互补，使总输出流量脉动减小；另外,他还提出将两个卵形齿轮泵并联的方案，其本质也是通过流量互补实现平抑效果,这两种方法在降低脉动的同时还可增大排量，对椭圆齿轮泵的性能提升具有积极的意义，但引入新转子后，泵结构变得复杂，制造难度加大，整体重量也随之上升。
[0004] 林超等提出了高阶椭圆
锥齿轮泵，通过对比发现该泵相对于圆柱齿轮泵和非圆柱齿轮泵的排量最大，但并没有对其流量脉动进行平抑。
[0005] 除此之外，人们针对普通圆齿轮泵，提出通过改变齿数、
压力角、齿高等几何参数或采用弧齿、斜齿及非对称齿等特殊齿形的方法来减
小齿轮泵的流量脉动，但卵形齿轮泵的脉动主要来源于卵形转子的节曲线形状，这些方法的效果将十分有限。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵，在不改变泵体结构的前提下，大幅平抑卵形齿轮泵的瞬时流量脉动，实现大排量稳定输出，进而有效抑制泵体的振动及噪声。
[0007] 本发明主要包括
电机、变速器和卵形齿轮泵。其中，电机与卵形齿轮泵之间设有卵形齿轮变速器，电机通过
联轴器A与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联轴器B与卵形齿轮泵相连。电机的
输出轴与联轴器A的一端相连，联轴器A的另一端与卵形齿轮变速器的
输入轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴与主动卵形齿轮通过键相连，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮相互
啮合，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮置于变速器壳体的内部，从动卵形齿轮通过键与卵形齿轮变速器的输出轴相连，卵形齿轮变速器的输入轴、卵形齿轮变速器的输出轴、主动卵形齿轮、从动卵形齿轮和变速器壳体组成变速器。卵形齿轮变速器的输出轴与联轴器B的一端相连，联轴器B的另一端与齿轮泵的输入轴相连，齿轮泵的输入轴与在主动卵形齿轮转子通过键连接，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子相互啮合，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子置于齿轮泵的壳体内部。卵形齿轮泵的输入轴、主动卵形齿轮转子、从动卵形齿轮转子和卵形齿轮
泵壳体组成卵形齿轮泵。
[0008] 卵形齿轮泵中的主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子，其节曲线方程为：
[0009]
[0010] 式中，e1为卵形齿轮转子的偏心率，a1为卵形齿轮转子节曲线的基轴， 为主动卵形齿轮转子的转角，r1、r2分别为主动卵形齿轮转子和从动卵形齿轮转子的节曲线向径，主动卵形齿轮安装在卵形齿轮泵的输入轴上。
[0011] 变速器中的主动卵形齿轮与从动卵形齿轮，其节曲线方程为：
[0012]
[0013] 式中，e2为卵形齿轮的偏心率，a2为卵形齿轮节曲线的基轴， 为主动卵形齿轮的转角，r3、r4分别为主动卵形齿轮和从动卵形齿轮的节曲线向径。
[0014] 主动卵形齿轮转子的长轴与从动卵形齿轮的长轴相互平行；偏心率e2取值范围为0.4e1～0.6e1。
[0015] 在一些实施方式中，卵形齿轮变速器中的卵形齿轮与一对圆齿轮副串联，圆齿轮副中的从动齿轮与卵形齿轮固定在一根轴上，圆齿轮副中的主动齿轮固定在变速器的输入轴上。
[0016] 与
现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] 本发明在不改变泵体结构的
基础上，通过一对外置卵形齿轮机构驱动卵形齿轮转子变速转动实现流量脉动平抑，与将两个卵形齿轮泵并联的方式，本发明结构简单，安装方便，制造成本低，而且流量更加均匀；与改变卵形齿轮转子的几何参数或齿形等方法相比，本发明的脉动平抑效果显著提高。
附图说明
[0018] 图1是卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵机构简图；
[0019] 图2卵形齿轮泵的剖视图
[0020] 图3变速器和齿轮泵中卵形齿轮的节曲线
[0021] 图4是齿轮泵转子偏心率e1＝0.2时的瞬时流量曲线
[0022] 附图标号:1-主动卵形齿轮转子；2-从动卵形齿轮转子；3-主动卵形齿轮；4-从动卵形齿轮；5-卵形齿轮泵；6-变速器；7-联轴器A；8-电机；9-联轴器B；10-卵形齿轮变速器的输入轴；11-卵形齿轮变速器的输出轴；12-齿轮泵的输入轴。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图及
实施例对本发明作进一步的说明。
[0024] 卵形齿轮变速器驱动的卵形齿轮泵具体结构如图1所示，电机8与卵形齿轮泵之间设有卵形齿轮变速器，电机通过联轴器A7与卵形齿轮变速器相连，卵形齿轮变速器通过联轴器B9与卵形齿轮泵相连。电机的输出轴与联轴器A的一端相连，联轴器A的另一端与卵形齿轮变速器的输入轴10相连，卵形齿轮变速器的输入轴与主动卵形齿轮3通过键相连，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮4相互啮合，主动卵形齿轮与从动卵形齿轮置于变速器壳体的内部，从动卵形齿轮通过键与卵形齿轮变速器的输出轴11相连，卵形齿轮变速器的输入轴、卵形齿轮变速器的输出轴、主动卵形齿轮、从动卵形齿轮和变速器壳体组成变速器6。卵形齿轮变速器的输出轴与联轴器B9的一端相连，联轴器B的另一端与齿轮泵的输入轴12相连，卵形齿轮泵的输入轴与在主动卵形齿轮转子1通过键连接，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子2相互啮合，主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子置于卵形齿轮泵的壳体内部。卵形齿轮泵的输入轴、主动卵形齿轮转子、从动卵形齿轮转子和齿轮泵壳体组成卵形齿轮泵5。
[0025] 卵形齿轮泵中的主动卵形齿轮转子与从动卵形齿轮转子，其剖视图如图2所示，卵形齿轮的节曲线方程为
[0026]
[0027] 式中，e1为卵形齿轮转子的偏心率，a1为卵形齿轮转子节曲线的基轴， 为主动卵形齿轮转子的转角，r1、r2分别为主动卵形齿轮转子和从动卵形齿轮转子的节曲线向径，主动卵形齿轮安装在齿轮泵的输入轴上。本实施例中，齿轮泵中卵形齿轮转子的参数为：
[0028] 表1 卵形齿轮泵转子参数
[0029]
[0030] 根据表1和公式3可计算出本实施例中卵形齿轮转子1、2节曲线上的数据，如表2所示，以此得到卵形齿轮转子节曲线如图3中的虚线所示。
[0031] 表2 轮泵中卵形齿轮节曲线数据
[0032]
[0033] 变速器中的主动卵形齿轮与从动卵形齿轮，其节曲线方程为
[0034]
[0035] 式中，e2为卵形齿轮的偏心率，a2为卵形齿轮节曲线的基轴， 为主动卵形齿轮的转角，r3、r4分别为主动卵形齿轮和从动卵形齿轮的节曲线向径。
[0036] 本实施例中，变速器6中卵形齿轮的参数为：
[0037] 表3 卵形齿轮变速器中卵形齿轮参数
[0038]
[0039] 根据表2和公式4可计算出本实施例中卵形齿轮3、4节曲线上的数据，如表4所示，以此得到卵形齿轮3、4节曲线如图3中的虚线所示。
[0040] 表4 变速器中卵形齿轮的节曲线数据
[0041]
[0042] 为了使变速器对齿轮泵的平抑效果最好，卵形齿轮转子和卵形齿轮在安装时，要保证二者的节曲线长轴相互平行，此时卵形齿轮泵的瞬时流量方程为
[0043]
[0044] 式中，q1为有变速器时卵形齿轮泵的瞬时流量，B为卵形齿轮转子的宽度，ω3为电机转速，r1为主动卵形齿轮转子的节曲线向径，r3为主动卵形齿轮的节曲线向径，R为卵形齿轮泵内腔半径，a1为卵形齿轮转子节曲线的基轴，a2为卵形齿轮节曲线的基轴。
[0045] 无卵形齿轮变速器时，电机
直接驱动卵形齿轮泵的瞬时流量公式为[0046]
[0047] 式中，q2为无变速器时卵形齿轮泵的瞬时流量，B为卵形齿轮转子的宽度，ω3为电机转速，r1为主动卵形齿轮转子的节曲线向径，R为卵形齿轮泵内腔半径，a1为卵形齿轮转子节曲线的基轴。
[0048] 根据表1，表2中的参数和公式(5)-(6)，可得卵形齿轮泵的瞬时流量数据，如表5所示，以此得到有、无变速器时的卵形齿轮泵流量曲线，分别如图4中的曲线a和曲线b所示。
[0049] 表5 卵形齿轮泵转子e1＝0.2时的瞬时流量(L/min)
[0050]
[0051]
[0052] 从图4中的对比可以看出，通过卵形齿轮变速器驱动卵形齿轮泵后，其瞬时流量脉动情况得到了明显的改善，从流体机械的根源上解决流量脉动的原因，降低了脉动冲击与噪音，有利于机械系统的稳定。
