[发明专利]一种可实现分区轴向补偿的内啮合齿轮泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮泵，特别是涉及一种高压工况下可实现分区轴向补偿的内啮合齿轮泵。

背景技术

高压液压系统在铸造机、注塑机和锻造机等诸多设备中有着广泛的应用。当前，伴随着军用设备与海洋钻井平台等高端装备的发展，液压系统进一步的高压化成为了一种必然趋势，其中最大的挑战在于优质高压泵的研制。

内啮合齿轮泵具有噪声低、困油小、结构紧凑和稳定性好等突出特点而被广泛用于各类工程机械，但目前仍无法满足超高压液压系统的工作需求。其主要原因在于高压下泵的内泄漏迅速加大，并主要表现在齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏、齿轮齿顶与月牙块间的间隙泄漏、两齿轮齿面啮合处的间隙泄漏三方面。因此，研制新型的高压微泄漏内啮合齿轮泵有着重要的意义。

齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏通常占总泄漏量的一半以上，当齿轮端面与侧板发生磨损时，轴向间隙泄漏将迅速增大。因该类型泄漏是制约高压内啮合齿轮泵（尤其是高压水液压泵）发展的关键。传统主要采用轴向补偿方法加以抑制，专利200710042035.1公开的一种内啮合齿轮泵或马达，通过油压作用使柔性侧板变形，由此贴合在齿轮端面进行轴向补偿，该方案结构简单，但侧板变形量难以控制，导致间隙大小偏差大、可靠性不足;专利201210056514.X公开的一种具有分离式齿轮缸的直线共轭内啮合齿轮泵及其加工方法，通过前后盖端面内侧加工旋向相反的螺旋状纹理，利用端面与齿轮产生相对运动，油液经纹理内向外连续甩油，达到轴向补偿，但其高压下效果不佳、轴向补偿作用弱。

因此，专利US5354188和专利201110351330.1所公开的泄漏量少、适应性好的浮动侧板轴向补偿装置成为了当前的主要选择。该方案在侧板一端面加工有背压腔，通过小孔将高压区油液引入，然后利用两端面压力作用使侧板浮动贴合在齿轮端面，由此实现轴向补偿。该装置进一步减小了齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏，但仍存在以下一些不足，主要表现为：

1）侧板端面磨损不均匀，磨损区因无补偿导致轴向间隙与泵内泄漏增加，泵内压力提升遇到瓶颈。与齿轮副接触的侧板端面区域因相对运动造成侧板磨损，但与月牙块接触的侧板端面区域因无相对运动而不发生磨损，由此从而导致侧板与齿轮端面贴合不完全，内泄漏量随之变大。

2）高压下小平面支撑方式使侧板内形成应力集中，加大侧板断裂风险。伴随侧板的摩擦损坏，侧板由大平面支撑变为小平面支撑（月牙块接触区），且在磨损区与非磨损区之间产生集中应力，易使侧板产生裂纹，甚至引发侧板断裂。此外，侧板磨损后，支撑面积大幅减小，背压腔产生轴向力的合力中心发生偏移，侧板易产生倾覆力矩，泵内泄漏加大。

3）侧板润滑性能差，高速高压（尤其是水液压环境）下与齿轮轴联接处易发生胶合，由此导致泵疲劳破坏。随着齿轮轴在侧板孔内高速转动，齿轮轴和侧板在接触区内摩擦加大，当润滑不充分时易造成两者发生胶合失效，且在磨损处交变应力加大，将导致齿轮泵的疲劳破坏。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种有效减小泵的内泄漏、高压下受力状态好、可实现分区轴向补偿的内啮合齿轮泵。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种可实现分区轴向补偿的内啮合齿轮泵，包括泵体、由齿轮轴与内齿圈啮合而成的齿轮副和设置于齿轮副内的月牙块，所述月牙块与齿轮副两端面对称设有结构相同的左、右轴向补偿装置，所述轴向补偿装置包括一级侧板、二级侧板和三级侧板，其中一级侧板外端面开设有第一补偿槽、内端面开设有第二补偿槽，所述第一补偿槽内依次叠放有弹性密封圈、侧板垫片构成第一级轴向补偿系统，以实现一级侧板内端面与齿轮副端面接触处的磨损补偿；所述第二补偿槽内依次叠放有弹簧、二级侧板以构成第二级轴向补偿系统，所述二级侧板上依次叠放有密封块、三级侧板以构成第三级轴向补偿系统，所述第二、第三级轴向补偿系统保持三级侧板内端面与月牙端面的贴合，所述第一、二、三级轴向补偿系统共同保持一级侧板磨损区与三级侧板内端面平齐，以保持大平面支撑。

进一步的，所述一级侧板内端面开有可储存高压油的耳槽和可对低压油进行预升压的V型槽，所述V型槽的深度沿顺时针方向不断增加，且最大深度与耳槽的深度相等。

进一步的，所述一级侧板上开设有大、小通孔，大通孔内壁上开有圆环状储油槽和润滑油口，润滑油口与一级侧板外轮廓之间开设有倾斜的侧板凹口，在侧板凹口处可形成涡流，使油液从侧板凹口经润滑油口流入圆环状储油槽内。