[发明专利]无脉动高阶椭圆形凸轮泵

说明书

无脉动高阶椭圆形凸轮泵，主要包括电机，变速器和凸轮泵三部分组成，凸轮泵由高阶椭圆凸轮转子A、高阶椭圆凸轮转子B、高阶椭圆齿轮泵主动轴、高阶椭圆齿轮泵从动轴、主动同步高阶椭圆齿轮、从动同步高阶椭圆齿轮以及泵体组成，变速器由主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、变速器输入轴、变速器输出轴以及变速器壳体组成，变速器输入轴的一端通过联轴器B与电机的输出轴相连。本发明在不改变泵体结构的基础上，通过一对外置非圆齿轮机构驱动高阶椭圆凸轮转子变速转动实现流量脉动平抑，与传统的齿轮泵相比，本发明在泵腔内径和输入转速相同的情况下排量更大；与摆线转子泵相比，本发明的转子更易于加工；与偏心蠕动式转子泵相比，本发明的瞬时流量更加平稳。

技术领域

本发明属于流体传动领域，具体涉及一种大排量无脉动的高阶椭圆形凸轮泵。

背景技术

高阶椭圆形凸轮泵采用一对共轭的高阶椭圆凸轮作为转子，当泵内腔半径一定时，高阶椭圆形凸轮泵相对普通圆齿轮泵的排量，可以增大4倍以上，同时，相较于普通的圆弧型转子凸轮泵，高阶椭圆形凸轮泵转子形状更易于加工。但高阶椭圆形凸轮泵在排量增大、易于加工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高阶椭圆形凸轮泵实用化的关键问题。

张军提出了一种二阶椭圆转子泵，给出了椭圆转子泵的工作原理以及结构原理图，并与其他常见转子泵进行比较，表明该泵具有流量大、存在较大流量脉动的特点，但并未提出如何平抑流量脉动。

谭伟明等为了平抑椭圆转子泵的流量脉动采用了流量互补的方法，包括三个椭圆转子串联以及两个卵形转子并联,这两种方法在降低脉动的同时还可增大排量，对椭圆凸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，内泄漏也随之增加。

杨国来等对圆弧转子泵进行了研究，建立了转子型线的数学方程，但由于型线方程为分段函数给加工带来了一定的不便。

除此之外，人们还提出了椭圆齿轮转子泵、摆线型转子泵、偏心蠕动式转子泵等其他类型的转子泵，但都存在着流量脉动、加工不便以及容积利用系数不高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种非圆齿轮变速器驱动的高阶椭圆形凸轮泵，在不改变泵体结构的前提下，大幅平抑高阶椭圆形凸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。

本发明主要包括电机和高阶椭圆形凸轮泵，高阶椭圆齿轮泵中包含一对相同的高阶椭圆凸轮转子，其轮廓方程为：

式中，ε为高阶椭圆凸轮转子的偏心率，a为高阶椭圆凸轮转子节曲线的基轴，为高阶椭圆凸轮转子A的极角，为高阶椭圆凸轮转子B的极角，n为高阶椭圆凸轮的阶数，r₁、r₂分别为高阶椭圆凸轮转子A和高阶椭圆凸轮转子B的节曲线向径，高阶椭圆凸轮A安装在高阶椭圆形凸轮泵的主动轴上。

泵体外侧装有同步齿轮，同步齿轮的节曲线与高阶椭圆凸轮转子的轮廓方程相同，主动高阶椭圆齿轮1安装在高阶椭圆形凸轮泵的主动轴上，其最长向径与高阶椭圆凸轮转子A的最长向径平行；从动高阶椭圆齿轮安装在高阶椭圆形凸轮泵的从动轴上，其最长向径与高阶椭圆凸轮转子B的最长向径平行。