专利汇可以提供非对称双圆弧齿形中高压齿轮泵专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种非对称双圆弧中高压 齿轮 泵 ,主动轴上的两个齿轮周向错开半个齿形 角 ,两对相互 啮合 齿轮的内侧端面之间设有隔板,外侧端面与左右端盖之间设有浮动压 力 侧板,齿顶与 泵壳 体内腔圆弧面 接触 密封配合,两对相互啮合的齿轮,其中主动轴上2个齿轮通过键联接,从动轴上1个齿轮通过键联接,另一个齿轮套在从动轴上,两对啮合齿轮可为 螺旋角 大小相等、旋向相反的斜齿圆柱齿轮。本 发明 的优点是:非对称双圆弧齿形可提高齿轮寿命,两对啮合齿轮之间的隔板防止窜油,齿顶与泵壳体内腔为圆弧面接触,再配合两端部的浮动压力侧板侧向密封,实现了齿轮泵中高压传送,而本发明的工作压力达到6Mpa以上,由于采用周向交错齿结构,本发明与渐开线齿轮泵相比,泵流量脉动率降低了75%,工作更平稳,噪音更低。,下面是非对称双圆弧齿形中高压齿轮泵专利的具体信息内容。
背景技术 在液压传动与控制技术中,齿轮泵占有极其重要的位置,它被广 泛应用于机床、建筑、油田等液压系统中,现今的圆弧齿轮泵虽然具有齿 数少、体积小、无根切、无脉动、传动平稳、噪音低等优点,但只能在低 压下工作,应用范围不够广泛。
发明内容 本发明的目的在于克服现有技术中不足之处,提出了新的非对称 双圆弧齿形,并设计出一种非对称双圆弧齿形中高压齿轮泵。除保持原有 圆弧齿轮泵优点外,将压力提高到中高压,即属于创新的啮合制。由于齿 形是非对称的,故可分为工作侧和非工作侧,通常压力角大的一侧作为工 作侧,该侧由于压力角大耐疲劳强度、接触强度、耐点蚀强度均高,从而 可提高齿轮承载能力和寿命,压力角小的一侧为非工作侧,本来这一侧也 可采用与工作侧同样大的压力角,但这样齿顶会过早变尖,由于这一侧不 工作,故这侧强度稍低不会影响泵的性能,两侧压力角大小可经优化设计 后选取,啮合时齿形工作侧与工作侧相啮合,非工作侧随动。
相啮合的非对称双圆弧两齿轮均采用同一齿形,其齿形由两段圆弧组 成,齿顶部分为凸圆弧,齿根部分为凹圆弧。因此,非对称双圆弧齿轮传 动就相当于两对单圆弧齿轮复合在一起工作。传动过程中,一对是凸齿带 动凹齿工作,有一个瞬时接触点,另一对是凹齿带动凸齿工作,瞬时产生 一个接触点。因此,在传动过程中,在节点前后同时有两条啮合线,且瞬 时两接触点分别位于两个不同的端面内。目前在生产中应用的双圆弧齿轮 有公切线式和分阶式两种形式:本发明采用分阶式双圆弧齿轮,将凸、凹 齿廓进行切向变位,则形成分阶式双圆弧齿轮基本齿廓。分阶式双圆弧齿 轮用圆弧连接凸、凹工作齿面,所以其过渡部分呈台阶形式。结合非对称 双圆弧齿轮的设计思想,实际设计了一种非对称双圆弧中高压齿轮泵:泵 壳体左右两端设有端盖,主动轴上的两个齿轮周向错开半个齿形角,两对 相互啮合齿轮的内侧端面之间设有隔板,外侧端面与左右端盖之间设有套 在主动轴和从动轴上的浮动压力侧板,由齿顶扫膛构成齿顶与泵壳体内腔 圆弧面接触径向密封配合。两对啮合齿轮,其中主动轴上2个齿轮通过键 联接,从动轴上1个齿轮通过键联接,另一个齿轮套在从动轴上。两对啮 合齿轮为螺旋角大小相等、旋向相反的斜齿圆柱齿轮。
本发明与现有技术相比具有如下优点:非对称双圆弧齿形可提高齿轮 耐疲劳强度、耐点蚀强度、接触强度,进而可提高齿轮寿命,两对啮合齿 轮之间的隔板防止窜油,圆弧齿轮进行了扫膛设计,齿顶与泵壳体内腔为 圆弧面接触,从而改变了线接触的缺点,再配合两端部的浮动压力侧板侧 向密封,实现了齿轮泵中高压传送,即现有圆弧齿轮泵额定工作压力在 0.6Mpa左右,而本发明的工作压力达到6Mpa以上,由于采用周向交错齿 结构,本发明与渐开线齿轮泵相比,泵流量脉动率降低了75%,工作更平 稳,噪音更低。
附图说明
图1是本发明齿轮泵工作原理图。
图2是本发明非对称双圆弧齿轮齿形图。
图3是本发明结构示意图。
图4是图3的A-A剖视图。
具体实施方式 现结合附图对本发明作进一步说明,参照图1,一对齿轮互 相啮合,由于齿轮的齿顶和泵壳体内表面间隙极小,齿轮端面和浮动压力 侧板间隙也很小,因而把吸油腔e和压油腔f隔开。当啮合齿轮按图示方 向旋转时,齿轮啮合点右侧啮合着的齿逐渐退出啮合,空间增大,形成局 部真空,油箱中的油在外界大气压作用下进入吸油腔,齿轮啮合点左侧的 齿逐渐进入啮合,把齿间的油液挤压出来,从压油腔强迫流出,这就是齿 轮泵的吸油和压油的过程,当齿轮不断地转动时,齿轮泵就不断地吸油和 压油。
图2给出了本发明齿轮泵的非对称双圆弧齿轮齿形,该齿轮泵的技术 条件是:
(1)该泵设计排量68ml/r
(2)原动机额定转速1450r/min原动机最高转速1800r/min
(3)工作压力(额定)6.3Mpa最高工作压力10Mpa
(4)效率90%
本发明的排量依据泵标准确定的,在本发明的排量确定之后,便可以 得出该非对称双圆弧齿轮的参数z、m、b等,如法面模数mn=5齿数Z=12 时,则可得到如下非对称双圆弧齿轮齿形参数:
工作侧压力角 α1=24°
非工作侧压力角 α2=15°
齿全高 h
齿顶高 ha
齿根高 hf
凸齿齿廓圆弧半径 ρa
凹齿齿廓圆弧半径 ρf
凸齿接触点处弦齿厚 sa
凹齿接触点处弦齿厚 sf
凹齿接触点处槽宽 ef
凸齿齿廓圆心偏移量 la
凹齿齿廓圆心偏移量 lf
凸齿齿廓圆心移距量 xa
凹齿齿廓圆心移距量 xf
凸齿工艺角 δ=6 20 52″
凹齿工艺角 δ=9 19 30″
接触点到节线的距离 hk
连接圆弧和凸齿圆弧的切点到节线的距离 hja
连接圆弧和凹齿圆弧的交点到节线的距离 hjf
齿腰连接圆弧半径 rj
齿根圆弧半径 rg
图2表明非对称双圆弧齿轮齿形由两段圆弧组成,齿顶部分为凸圆弧, 齿根部分为凹圆弧,并用圆弧连接凸凹工作齿面,其过渡部分呈台阶形式。
图3是本发明齿轮泵的结构示意图,该非对称双圆弧齿轮参数如下: 法面模数mn=5齿数Z=12螺旋角β=8°工作侧压力角α1=24°泵体由左 端盖1、中间泵壳体3、右端盖9组成的三片式结构。三片式结构具有毛坯 制造容易,便于使用,便于机械加工,便于布置双向液压补偿等优点。两 对啮合齿轮的内侧端面之间设有防止窜油的隔板7,外侧端面通过垫片5、 13与左右端盖之间设有浮动压力侧板4、11,主动轴10上的两个齿轮6、 8周向错开半个齿形角,两对啮合齿轮为螺旋角大小相等、旋向相反的斜 齿圆柱齿轮,主动轴上齿轮通过键与其轴相联接,从动轴齿轮14通过键与 其从动轴12联接,从动轴齿轮16套在其从动轴上,目的是为了避免干涉。 由齿顶扫膛构成齿顶与泵壳体内腔圆弧面接触径向密封配合。左右端盖与 泵壳体之间设有密封圈2、15。
中高压齿轮泵和低压齿轮泵的工作原理是相同的,但低压泵却不能在 中高压下使用。其原因是:(1)由于低压齿轮泵齿轮的端面间隙和径向间隙 都是定值,当工作压力提高后,其间隙的泄漏量大大增加,使容积效率显 著下降,以致建立不起中高压。(2)随着工作压力的提高,不平衡的径向力 也随之增大,以致轴承不能正常工作。
在中高压齿轮泵中,为了改善容积效率一般均采用轴向间隙的自动补 偿装置,即“浮动压力侧板”,本泵采用为8字形的浮动压力侧板,如图4 所示。此种补偿装置的优点是:由于补偿面积的对称中心与主、从动轮的 端面的对称中心重合,所以液压压紧力(即补偿液压力的合力)的作用线 通过浮动压力侧板的中心,而浮动压力侧板另一侧的液压反推力的合力作 用线离开侧板中心向压油腔偏离,这两个力对侧板就形成了力偶,易使侧 板倾斜,不仅会增大单元面积,增加泄漏,还会使侧板浮动不灵活及局部 磨擦,为克服上述缺点应将侧板与壳体的配合长度加大,并提高精度。
轴承是齿轮泵的主要零件之一,齿轮泵的使用寿命主要取决于所用轴 承的寿命,因此选用轴承是齿轮泵设计的关键工序,必须解决好。本发明 采用滑动轴承(首选DU轴承),DU滑动轴承具有结构简单,安装方便,抗 冲击性能好,工作噪音低、价格便宜等优点。滑动轴承的材料常用的有青 铜、低锡铝合金、白色轴承合金、铝锡合金及粉末冶金等。近年来,GS-1 聚四氟乙烯塑料复合材料(国外称DU材料),做为齿轮泵滑动轴承已被应 用。由于GS-1材料兼有金属和聚四氟乙烯塑料的优点,具有良好的机械物 理性能和减摩耐磨性能,因此做为滑动轴承,具有承载能力高,耐污染, 使用温度范围大,使用寿命长,价格便宜等优点。轴承与轴颈间的间隙大 小,是一个十分关键的问题。间隙过大影响泵的效率,过小则极易将轴承 和轴颈烧坏。对于滑动轴承间隙值一般可取0.04-0.10mm,对于大排量泵, 其滑动轴承的间隙,应通过多次实验,进行优选,以达到效率高寿命长的 效果。选用普通系列,内径d=30,外径D=38倒角c=0.6宽度L=22。对 于主动轴,需做成阶梯轴,上面设有键槽。
在泵壳体的设计过程中应该注意以下几方面的问题,(1)泵壳体上须开 进出油口。(2)泵体的尺寸(沿轴向)的确定,受几个方面的制约。由于本 泵采用的是三片式结构,因而泵壳体的沿轴向尺寸受轴长度的制约,这里说 的是从动轴,为了将从动轴完全处于泵壳体之内,因而其尺寸应大于或等 于从动轴的尺寸。这里取为128mm。又由于泵壳体上有通孔,这就需要设计 壁厚;且通孔为φ18,泵壳体与左右两端盖应有一定的配合,因而需对泵 体左右两侧而进行加工,这样能够配合得很好,避免漏油,泵体的内壁须 与浮动压力侧板相配合。因而须有相当高的加工精度,并且齿轮在运动过 程中须挡膛。因而其加工精度相当高。左右端盖与泵体之间要有良好的密 封,这样才有助于实现中高压,并且要求中高压区低压区隔开。密封圈的 厚度应当与端盖上的槽深相符合,过高时泵体与左右两端盖之间会留下缝 隙,这样不好,过低时密封起不到隔离中高压与低压的目的,而且对于左 右两端盖与泵壳体的密封也毫无意义,一般要求其厚度略大于槽深,有一 定的压缩量,便于密封与隔离。对于右端盖与主动轴之间采用内包骨架旋 转轴唇形密封圈。
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