CN103291609B - 双轴谐波式齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双轴谐波式齿轮泵，它包括传动轴(1)、心轴(2)、柔轮(3)、刚轮(4)、左右侧板(5、6)、密封块(13)、刚轮转臂(10)、柱销(11)、滚轮(15)、支撑臂(16)、轴端盖(20)、泵体(14)、泵盖(19)；传动轴(1)套装在心轴(2)的左端并可绕心轴(2)转动，柔轮(3)为薄壁柔性外齿轮，刚轮(4)为刚性内齿轮，两者同心且齿宽相等，支撑臂(16)固定在心轴(2)上；密封块(13)、左右侧板(5、6)、柔轮(3)及刚轮(4)形成两个对称的吸油腔(a)、两个对称的压油腔(b)，因此压力油作用于传动轴及其轴承上的径向力是平衡的，泵的寿命得以提高，有效地解决了现有齿轮泵存在的径向力问题。

Description

双轴谐波式齿轮泵

技术领域

本发明涉及齿轮泵技术领域，特别是涉及一种双轴谐波式齿轮泵。

背景技术

齿轮泵是液压***中应用最广的一种液压泵，在结构上不外乎外啮合和内啮合两种，它们都由主动齿轮、从动齿轮、传动轴、泵体、泵盖等组成，工作时只有一个吸油腔、一个压油腔，主动齿轮转动一周仅完成一次吸油、一次排油。

在齿轮泵工作过程中，油液作用在齿轮外缘的压力是不均匀的，从吸油腔到压油腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，传动轴和齿轮所受到的径向压力合力是不平衡的。这个不平衡的径向力总是把齿轮推向吸油腔一侧，使传动轴发生弯曲变形，这不仅加大了压油腔轮齿和壳体之间的径向间隙，使泄漏增加，泵的容积效率下降，而且会使吸油腔的齿轮与泵体发生刮擦或卡死，影响泵的正常工作。泵的工作压力越高，径向力也越大，其结果是加剧轴承的磨损，降低轴承使用寿命，造成泵提前报废。

长期以来，齿轮泵处于压力等级不高、工作可靠性差、使用寿命较短的状况，制约了齿轮泵性能的进一步提高及其应用范围，泵内主要元件承受较大的径向力是问题的症结。为了减小径向力的影响，研究人员采取过缩小排油口直径、在泵的端盖或轴承座圈上开设压力平衡槽、减小齿轮宽度、增加齿轮模数、减少齿数、将啮合力与液压力分开、采用滑动轴承或挠性支承、加强传动轴及轴承的承载能力等措施，虽然取得了一定的效果，但都未能从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有齿轮泵普遍存在的径向力问题，提供一种径向力平衡、泵油效率和使用寿命都得到提高的双轴谐波式齿轮泵。

本发明解决技术问题采用了将齿轮泵基本原理与谐波齿轮传动相结合的方案。本发明的双轴谐波式齿轮泵，包括传动轴、心轴、柔轮、刚轮、左右侧板、密封块、刚轮转臂、柱销、轴承座、滚轮、支撑臂、轴端盖、泵体、泵盖，其特征是：传动轴套装在心轴的左端，并可绕心轴转动；柔轮为可产生弹性变形的薄壁外齿轮，安装在滚轮的外圈上；刚轮为刚性内齿轮，其上设置有耳座；柔轮与刚轮啮合，两者同心且齿宽相等。

在所述传动轴上安装有刚轮转臂，其两端设置有柱销，柱销***耳座孔中可带动刚轮转动；在所述心轴上安装有支撑臂、左右侧板、油管，心轴通过轴端盖用螺钉固定在泵盖上。

所述滚轮及支撑臂组成波发生器部件，其总长大于上述柔轮的内孔直径，支撑臂两端安装有由滚动轴承构成的滚轮。

所述密封块位于上述柔轮的齿顶的圆弧面与刚轮的齿顶的圆弧面之间，并用止动销固定在所述右侧板上。

所述左、右侧板设置在上述柔轮与刚轮的两侧。

所述柔轮、刚轮与密封块、左右侧板形成两个对称的吸油腔、两个对称的压油腔。

在所述左侧板上对称设置有两个轴向吸油孔，分别对应上述吸油腔；在所述右侧板上对称设置有两个轴向排油孔，分别对应上述压油腔。

在所述左侧板上用螺钉固定有压板，压板上设置有与上述吸油孔对应的两个进油孔，两个进油孔用油管连通，该油管与所述心轴上设置的总进油孔连通；在所述泵盖上设置有与上述排油孔对应的两个出油孔、一个总出油口，两个出油孔相互连通。

本发明的有益效果是：双轴谐波式齿轮泵具有两个吸油腔、两个压油腔，且它们分别对称布置，因此压力油作用于传动轴及其轴承上的径向力是平衡的，从而改善了传动轴的受力情况，也减少了泄漏；泵的出口压力升高时，传动轴上的径向液压力依然是平衡的，轴承及泵的寿命得以提高；两个压油腔同时输出压力油，泵油效率高，合成流量的脉动降低；由于齿与齿的啮合是面接触，加上同时啮合齿数较多，所以单位面积载荷小，运行平稳。显然，本发明有效地解决了目前齿轮泵存在的径向力不平衡问题，其综合性能优于现有的齿轮泵，应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中1.传动轴，2.心轴，3.柔轮，4.刚轮，5.左侧板，6.右侧板，7.压板，8.螺钉，9.油管，10.刚轮转臂，11.柱销，12.止动销，13.密封块，14.泵体，15.滚轮，16.支撑臂，17.轴承座，18.轴承端盖，19.泵盖，20.轴端盖，21.螺钉，22.耳座，23.定位销，24.螺栓

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1和图2是本发明公开的一个实施例。本发明的双轴谐波式齿轮泵由传动轴1、心轴2、柔轮3、刚轮4、左侧板5、右侧板6、密封块13、刚轮转臂10、柱销11、轴承座17、滚轮15、支撑臂16、轴端盖20、泵体14、泵盖19等组成。传动轴1套装在心轴2的左端，并可绕心轴2转动；柔轮3为可产生弹性变形的薄壁外齿轮，安装在滚轮15的外圈上；刚轮4为刚性内齿轮，其上设置有耳座22；柔轮3与刚轮4啮合，两者同心且齿宽相等。

在上述传动轴1上安装有刚轮转臂10，其两端设置有柱销11，柱销11***耳座22孔中可带动刚轮4转动；在上述心轴2上安装有支撑臂16、左侧板5、右侧板6、油管9，心轴2通过轴端盖20用螺钉21固定在泵盖19上。

滚轮15及支撑臂16组成波发生器部件，其总长大于上述柔轮3的内孔直径，支撑臂16两端安装有由滚动轴承构成的滚轮15。

密封块13位于上述柔轮3的齿顶的圆弧面与刚轮4的齿顶的圆弧面之间，并用止动销12固定在右侧板6上。

左侧板5、右侧板6设置在柔轮3与刚轮4的两侧。

柔轮3、刚轮4与密封块13、左侧板5、右侧板6形成两个对称的吸油腔a、两个对称的压油腔b。

在上述左侧板5上对称设置有两个轴向吸油孔c，分别对应上述吸油腔a；在上述右侧板6上对称设置有两个轴向排油孔d，分别对应上述压油腔b。

在上述左侧板5上用螺钉8固定有压板7，压板7上设置有与上述吸油孔c对应的两个进油孔e，两个进油孔e用油管9连通，该油管9与上述心轴2上设置的总进油孔j连通；在泵盖19上设置有与上述排油孔d对应的两个出油孔f、一个总出油口k，两个出油孔f相互连通。

泵体14、轴承座17和泵盖19由定位销23定位，并用螺栓24固紧。

本发明的双轴谐波式齿轮泵的波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件，它由滚轮15及支撑臂16组成，波发生器的支撑臂16是一个固定在心轴2上的杆状部件，其两端装有由滚动轴承构成的滚轮15，滚轮15与柔轮3的内壁相互压紧。柔轮3为可产生较大弹性变形的薄壁外齿轮，其内孔直径小于波发生器部件的总长。当波发生器装入柔轮3后，波发生器的一对滚轮15将柔轮3撑成椭圆形，迫使柔轮3的分度圆变成椭圆，其长轴两端附近的齿与刚轮4的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮4完全脱开。由于波发生器的支撑臂16固定不动，刚轮4为主动轮时，柔轮3为从动轮。当传动轴1通过刚轮转臂10驱动刚轮4连续转动时，带动柔轮3同向转动，其变形不断改变，使上述可变形柔轮3上的外轮齿与刚轮4上的内轮齿的啮合状态也不断改变，实现啮出吸油、啮入排油的吸排油过程。

在本实施例中，本发明的双轴谐波式齿轮泵的配油方式是：低压油从心轴2上的总进油孔j、油管9流入压板7上的两个进油孔e，再经过左侧板5上的两个吸油孔c进入到两个对称布置的吸油腔a中；高压油从两个对称布置的压油腔b经过右侧板6上的两个排油孔d、泵盖19上的两个相互连通的出油孔f，由总出油口k排出。支撑臂16、左侧板5、右侧板6及油管9固定在心轴2上，而心轴2固定在泵盖19上，当传动轴1转动时，刚轮转臂10及刚轮4、柔轮3同向转动，确保吸油、排油过程的顺利进行。

本发明的双轴谐波式齿轮泵的工作过程是：当传动轴1通过刚轮转臂10两端的柱销11驱动刚轮4沿顺时针方向(图2所示的箭头方向)转动时，带动柔轮3在滚轮15上旋转，柔轮3与刚轮4进入同向转动的内啮合状态。在椭圆形柔轮3的长轴方向附近、柔轮3与刚轮4的轮齿逐渐脱开啮合处，齿轮的轮齿退出齿间，使齿间密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压力作用下，通过外部吸油管从心轴2上的总进油孔j经过油管9流入压板7上的两个进油孔e，再经过左侧板5上的两个吸油孔c进入到两个对称布置的吸油腔a中，将齿间槽充满，完成吸油过程；随着刚轮4继续旋转，吸入齿间的油液被带到两个对称布置的压油腔b，这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿间槽中的油液被挤出，通过右侧板6上的两个排油孔d、泵盖19上的出油孔f及总出油口k，将具有一定压力能的油液通过管道输出至外部执行机构。柔轮3与刚轮4啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。传动轴1由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是本发明的工作原理。

本发明的双轴谐波式齿轮泵的两个吸油腔a、两个压油腔b形成四个独立、对称的密封工作空间。由于结构对称且两个压油腔也是对称布置，因此作用在传动轴上的径向液压力相互抵消，从而减少了轴承上的负荷，从根本上解决了现有齿轮泵普遍存在的径向力不平衡问题，降低了泄漏损失，延长了齿轮泵的寿命。传动轴1每转一周，完成两次吸油和压油过程，两个压油腔可产生双倍的输出排量，提高了泵油效率。

Claims (6)

1.一种双轴谐波式齿轮泵，包括传动轴(1)、心轴(2)、柔轮(3)、刚轮(4)、左侧板(5)、右侧板(6)、密封块(13)、刚轮转臂(10)、柱销(11)、轴承座(17)、滚轮(15)、支撑臂(16)、轴端盖(20)、泵体(14)、泵盖(19)，其特征是：传动轴(1)套装在心轴(2)的左端，并可绕心轴(2)转动；柔轮(3)为可产生弹性变形的薄壁外齿轮，安装在滚轮(15)的外圈上；刚轮(4)为刚性内齿轮，其上设置有耳座(22)；柔轮(3)与刚轮(4)啮合，两者同心且齿宽相等。

2.根据权利要求1所述的双轴谐波式齿轮泵，其特征在于：在所述传动轴(1)上安装有刚轮转臂(10)，其两端设置有柱销(11)，柱销(11)***耳座(22)孔中可带动刚轮(4)转动；在所述心轴(2)上安装有支撑臂(16)、左侧板(5)、右侧板(6)、油管(9)，心轴(2)通过轴端盖(20)用螺钉(21)固定在泵盖(19)上。

3.根据权利要求1所述的双轴谐波式齿轮泵，其特征在于：所述滚轮(15)及支撑臂(16)组成波发生器部件，其总长大于所述柔轮(3)的内孔直径，支撑臂(16)两端安装有由滚动轴承构成的滚轮(15)。

4.根据权利要求1所述的双轴谐波式齿轮泵，其特征在于：所述密封块(13)位于所述柔轮(3)的齿顶的圆弧面与刚轮(4)的齿顶的圆弧面之间，并用止动销(12)固定在所述右侧板(6)上。

5.根据权利要求1所述的双轴谐波式齿轮泵，其特征在于：所述左侧板(5)、右侧板(6)设置在所述柔轮(3)与刚轮(4)的两侧。

6.根据权利要求1所述的双轴谐波式齿轮泵，其特征在于：所述柔轮(3)、刚轮(4)与密封块(13)、左侧板(5)、右侧板(6)形成两个对称的吸油腔(a)、两个对称的压油腔(b)；

在所述左侧板(5)上对称设置有两个轴向吸油孔(c)，分别对应两个吸油腔(a)；在所述右侧板(6)上对称设置有两个轴向排油孔(d)，分别对应两个压油腔(b)；

在所述左侧板(5)上用螺钉(8)固定有压板(7)，压板(7)上设置有与两个吸油孔(c)对应的两个进油孔(e)，两个进油孔(e)用油管(9)连通，该油管(9)与所述心轴(2)上设置的总进油孔(j)连通；在所述泵盖(19)上设置有与两个排油孔(d)对应的两个出油孔(f)、一个总出油口(k)，两个出油孔(f)相互连通。