[发明专利]一种椭圆非圆齿轮驱动的四叶片差速泵

说明书

技术领域

本发明属于容积泵技术领域，涉及叶片差速泵，具体涉及一种椭圆非圆齿轮驱动的四叶片差速泵。

背景技术

通用机械常用的液泵有活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、滚子泵和离心泵，其中：活（柱）塞泵具有较高的出口压力，但要求活塞与缸筒之间的密封可靠，且压力波动大；隔膜泵在多缸时能产生一个较平稳的液流，但是结构复杂；滚子泵的排量在转速稳定时是均匀的，随着压力的提高，泄漏量增加，泵的排液量及效率相应减小；离心泵结构简单，容易制造，但是它的排量大，压力低，用于工作压力要求不高的场合。这些泵存在各自的缺陷，还不能很好地满足部分特种机械要求的恒定流量、高压力的需求。

现有的差速泵根据驱动机构的不同主要有以下几种：

转动导杆—齿轮式叶片差速泵，其驱动系统承受交变载荷，产生齿轮啮合噪声，且各运动副间隙较大时也会引起冲击噪声。

万向节齿轮机构驱动叶片差速泵，其万向节机构的输入轴与输出轴的夹角是影响泵的性能的一个关键参数。该角越大，泵的排量也越大，但是，随着该角的增大，泵的流量脉动加剧和万向节的传动效率降低。

变形偏心圆非圆齿轮驱动叶片差速泵，其偏心圆非圆齿轮节曲线调整参数主要是偏心率和变形系数，调整量有限，调整精度不高，造成传动比优化、调整不方便，设计不灵活，不利于进一步优化设计，很难优化压力脉动、困液等问题。发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种椭圆非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，该叶片差速泵排量大、压力高、流量稳定、结构紧凑；驱动机构的不等速规律容易调整，方便性能优化；通过在叶片内安装单向泄压阀，压力超限时打通邻近封闭腔，有效解决现有差速泵困液问题。

本发明包括驱动部件和差速泵部件。

所述的驱动部件包括驱动齿轮箱、输入轴、输出轴、第一椭圆非圆齿轮、第二椭圆非圆齿轮、第一共轭椭圆非圆齿轮、第二共轭椭圆非圆齿轮和轴套。电机通过联轴器与输入轴连接，输入轴通过两个轴承支撑在驱动齿轮箱的两侧壁；所述的第一椭圆非圆齿轮和第二椭圆非圆齿轮均固定安装在输入轴上；输出轴的两端分别通过轴承支撑在驱动齿轮箱和泵壳的箱壁上，第一共轭椭圆非圆齿轮安装在输出轴上，并与第一椭圆非圆齿轮啮合；第二共轭椭圆非圆齿轮和第二叶轮都固结在轴套上，轴套活套在输出轴上，第二共轭椭圆非圆齿轮与第二椭圆非圆齿轮啮合。

所述的差速泵部件包括泵壳、第一叶轮、第二叶轮和单向泄压阀；所述的泵壳沿圆周方向依次开设有第一排液口、第一吸液口、第二排液口和第二吸液口；第一叶轮固定在输出轴上；所述的第一叶轮和第二叶轮均对称设置有两片叶片；沿圆周方向，第一叶轮的叶片与第二叶轮的叶片相间设置；所有叶片内部均安装一个单向泄压阀，单向泄压阀方向与叶轮转动方向一致。

根据泵的结构，给定第一椭圆非圆齿轮与第一共轭椭圆非圆齿轮的中心距初值a₀，再根据节曲线封闭条件和啮合条件，采用进退法搜索获得中心距a的精确值。具体计算如下：

第一椭圆非圆齿轮的节曲线表达式为：

其中，n₁为第一椭圆非圆齿轮的阶数，取值为2；A为椭圆的长轴半径，k₁为椭圆的偏心率，为第一椭圆非圆齿轮的转角，r₁()为第一椭圆非圆齿轮对应转角的向径。

根据非圆齿轮啮合原理，第一椭圆非圆齿轮旋转360°时，第一共轭椭圆非圆齿轮的角位移：

第一椭圆非圆齿轮和第一共轭椭圆非圆齿轮均为二阶非圆齿轮，因此，第一椭圆非圆齿轮旋转360°时，第一共轭椭圆非圆齿轮也旋转360°，可得计算中心距a的迭代式：

取中心距初值a₀采用进退法搜索算出中心距a的精确值。

所述的第一排液口与第二排液口对称设置，第一吸液口与第二吸液口对称设置。

所述的第一椭圆非圆齿轮和第二椭圆非圆齿轮的参数和结构完全一致，第一共轭椭圆非圆齿轮和第二共轭椭圆非圆齿轮的参数和结构完全一致，第一椭圆非圆齿轮、第二椭圆非圆齿轮、第一共轭椭圆非圆齿轮和第二共轭椭圆非圆齿轮均为二阶非圆齿轮；第一椭圆非圆齿轮与第二椭圆非圆齿轮的初始安装相位差、第一共轭椭圆非圆齿轮与第二共轭椭圆非圆齿轮的初始安装相位差均为90°。

第一椭圆非圆齿轮与第一共轭椭圆非圆齿轮的传动比为：

其中，n₂为第一共轭椭圆非圆齿轮及第二共轭椭圆非圆齿轮的阶数，取值为2；