[其他]变量齿轮泵

说明书

变量齿轮泵是属于机械工程中液压传动的液体变容式机械。

齿轮泵分为内啮合与外啮合二种方式。齿轮泵具有结构简单、工作可靠、自吸性能好、转速范围大等特点。目前使用的齿轮泵，一般都是定量泵，当泵的转速不变时，齿轮泵的流量是不变的。美国专利4097204号专利发表的一种变量齿轮泵，是以偏心距的变化而改变齿轮泵的流量，除此之外还没有发现其它形式的变量齿轮泵。在齿轮泵中，外啮合齿轮泵，通常在有间隙啮合情况下，由于同时啮合的齿数大于一对，因而位于齿轮泵的吸油与压油区之间的过渡区域的封闭容积发生变化时，就产生困油现象。我们以两个齿轮的中心线为界，靠近压油区一侧，愈接近中心连线封闭容积愈小。使油液受到压挤，产生瞬时高压;在靠近吸油区一侧，离开中心线愈远，封闭容积愈大，因而形成局部真空。前者造成轴与轴承承受周期性的冲击负荷的作用而产生疲劳损坏，并且会造成功率损失，引起发热。后者会使溶于油液中的空气和水与油液分离，引起流量不均匀，产生振动和噪音。虽然现在定量齿轮泵的前、后端盖开有卸荷槽，但并没有彻底解决困油现象。特别对于要求高精度、高平稳性的机械加工中，定量齿轮泵是不能满足要求的。

本发明的目的，就是为了提高齿轮泵的性能，在内部结构中采用密压囊来改变齿轮泵的流量，可用于高精度、高平稳性的机械加工。并彻底解决了齿轮泵的困油现象，降低振动和噪音，扩大齿轮泵的使用范围。

本发明的变量齿轮泵，是通过改变啮合齿轮轮齿的结构，形成主齿啮合传动，副齿相对移动的一种新的工作形式，以达到变量的目的。变量齿轮泵齿轮轮齿的结构如图5所示，齿轮轮齿是由主齿、副齿和密压囊组合而成。其中密压囊是在主、副齿之间。密压囊是由耐油性、耐压性和具有一定弹性的橡胶制成。在主、副齿上都开有环形槽，而密压囊则用粘接剂粘于环形槽内，使三者成为一体。密压囊中的油液，是经过开在副齿上的反馈油口9进入的。密压囊另一种粘接形式如图6所示，是将齿轮泵的齿轮轮齿一侧切掉一部份，切去的大小是根据变量的范围而定。例如切去轮齿的一半，在剩下的轮齿面上粘接上密压囊，以囊代替副齿。这时进入密压囊的油液是经过开在留下部份的轮齿的反馈油口9进入的。本变量齿轮泵就是靠密压囊的变形来改变齿轮轮齿间的容积，形成新的工作形式，以改变齿轮泵的流量。

现在以外啮合齿轮泵为例说明变量齿轮泵的工作原理和结构，如图1所示。变量齿轮泵是由一对组合齿轮、泵体、前端盖、后端盖、轴、螺钉、定位销等组成。组合齿轮的轮齿厚度要比标准齿轮的轮齿厚度减少n·S/m，S是标准齿轮齿厚，组合齿轮是由主齿、副齿和密压囊组合而成的。由于齿轮的齿顶与泵体之间的间隙很小，齿轮端面与端盖之间的间隙也很小，所以，将吸油腔和压油腔隔开，当齿轮泵按图2所示旋转方向工作时，在啮合点的右侧啮合着的轮齿逐渐退出啮合，齿间的容积增大，形成真空，油箱中的油液在外界大气压力的作用下，进入吸油腔。在啮合点的左侧的齿轮逐渐进入啮合，齿间的容积减少，把齿间的油液挤压出去，经过压油腔进入工作系统。由于负载的变化，系统的压力也随之变化，将变化的压力油通过反馈油口9，反馈到密压囊中。密压囊中的油压为p，在油压的作用下，主齿与副齿分别受到一个压力，力的大小我们定为P，当P大于密压囊的弹性力时，密压囊开始涨开，涨开的大小随P而变化。这时与密压囊相粘接的主、副齿就发生相对转动，齿间的周向位移变化量为eX，使啮合的组合齿轮齿间容积变小，泵的流量也随之变小。反之，如果P开始降低，弹性力大于P，密压囊就收缩，主、副齿也随着产生相对转动，齿间容积变大，泵的流量也就随之增大，以达到变量的目的。变量的范围是总流量的n/m。图3是变量齿轮泵的压力流量特性曲线。其变量齿轮泵的理论瞬时流量计算公式如下：

Q_shmin＝Bω〔2R₁（h₁+h₂）+h²₁±R₁h²₂/R₂-（1±R₁/R₂）f²〕/2

式中：

B-齿轮的宽;

ω-齿轮的角速度;

R₁和R₂-外啮合时为主、被动齿轮的分度园半径;

内啮合时小齿轮和内齿环的分度园半径;

h₁和h₂-外啮合时为主、被动齿轮的齿顶高;