[其他]非对称型径向浮动式齿轮泵、齿轮马达

说明书

本发明涉及一种非对称型径向浮动式外啮合齿轮泵、齿轮马达，用于液压传动系统中。

外啮合齿轮泵是液压传动的关键部件，已经有了很长一段历史。从其发展过程看，早在三、四十年代就已经实现了轴向浮动补偿。解决径向补偿问题却一直是个难题，尽管出现了多种径向浮动式的结构，但由于突不破具体的结构问题，至今得不到一个令人满意的径向浮动补偿方案。另外，现有的径向浮动补偿结构都是清一色的对称型结构，这也使得人们的构思限于局限性。对称型结构的固有缺点是难以保持径向浮动块的径向平衡，泵的性能也就难以稳定。

本发明的目的在于突破现有的对称型结构。提出一种非对称型的径向浮动装置，以优化齿轮泵，齿轮马达的性能。

为了突出本发明的特征，下面将从原理上分析对称型径向浮动装置的缺陷，并说明本发明的非对称径向浮动装置的原理和结构特点。

从图1上可以看出，所谓对称型径向浮动装置是指径向密封块d的二段园弧中心连线O₂O₁段园弧端点分别至二个中心O₂，O₁的连线所形成的夹角（以下称开口角）θ₂＝θ₁。顾名思义，非对称型的径向浮动装置的开口角θ₂≠θ₁。

首先分析对称型径向浮动装置存在的问题：

图1中的a、b是一对相互啮合的齿轮付，a为主动齿轮，b为被动齿轮，c是壳体，在齿轮付和壳体间插装了一个径向密封块d，当齿轮付按图示方向旋转时，a、b的齿凹将油液带入齿轮付与径向密封块之间形成的密封区，油液经齿轮的挤压成为高压油，从径向密封块的中央通道径油泵出口排出。由于齿顶和径向密封块之间的油压作用，径向密封块受到一个使其离开齿顶的推力，这个推力被称之为径向分离力（图1中的F₁（Ⅰ）或F₁（Ⅱ）。为了平衡这个径向分离力，在径向密封块的背面设置了一个背压室，并用密封环h密封。背压室形成补偿力F₂。以平衡径向分离力F₁（Ⅰ）或F₁（Ⅱ）。这是径向浮动的基本原理。图1（Ⅰ）表示被动齿轮中某一个齿（如图中的齿X）的齿顶刚刚离开密封园弧端点的瞬时状态，图1（Ⅱ）表示主动齿轮中某一个齿顶（如图中的齿y）刚刚离开密封园弧端点的瞬时状态。由前述可知，齿轮泵靠齿凹把油带入密封区，并经齿的挤压而形成高压，直至达到油泵的出口压力。位置（1）中由于齿X齿顶已离开径向密封块的密封园弧的端点，齿x的齿凹与p区连通，其中的油压达到了油泵的输出压力。由于齿轮传动位置差的关系，齿y还未离开密封区。很明显，此时被动齿轮一边较主动齿轮一边的高压区大，因此径向分离合力的位置不在对称中心线g上，而是偏在被动齿轮一边，如图1（Ⅰ）中的F₁（1）的位置。同理，当运转到图1（Ⅱ）的状态时，径向分离力的合力偏在主动齿轮一边，如图1（Ⅱ）中的F₁（Ⅱ）的位置，可见齿轮泵在运行过程中，其径向分离力F₁的位置是时刻在变化的。F₁从被动齿轮一边变化到主动齿轮一边，又变回到被动齿轮一边，如此往复，按照n·z的频率周期性的变化着（n：齿轮泵的转速，Z：齿轮的齿数）。但背压室的位置固定不变，背压腔内油压所产生的径向补偿力F₂的位置永远在对称中心线g上，F₁和F₂两个力虽然都作用在径向密封块上，但不在一条直线上，无法互相抵销。这就是对称型径向浮动装置存在不稳定，左右摆动的根源，造成了异常磨损和效率下降。