本發(fā)明涉及液壓傳動，尤其涉及雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵及其靜壓支撐槽開槽方法。

背景技術(shù)：

1、容積調(diào)速系統(tǒng)是目前較為理想的途徑之一滿足液壓系統(tǒng)低速重載、高精度控制、高可靠性需求的解決方案。其中閉式容積調(diào)速系統(tǒng)擺脫掉繁重的油箱及部分冷卻系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的功重比及抗污染能力，廣泛應(yīng)用在軍工、冶金、工程機(jī)械、醫(yī)療化工等多個行業(yè)。

2、液壓泵是液壓系統(tǒng)中主要動力元件，實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為工作介質(zhì)的液壓能進(jìn)行輸出。閉式容積調(diào)速系統(tǒng)要求齒輪泵具有雙向高壓能力，對液壓泵提出更高的要求。齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛使用的一種液壓泵，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、獨(dú)特的吸排油結(jié)構(gòu)形式使其有更好密封效果、更低的環(huán)境噪聲、更小的流量脈動以及更高的吸油能力，是潛在的可用于閉式容積調(diào)速系統(tǒng)的液壓泵。

3、對于直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵而言，其核心部件是泵體內(nèi)采用直線共軛齒形相互嚙合的一對齒輪和齒圈，相互嚙合的齒輪與齒圈被月牙板分成兩個封閉容腔。內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)帶動齒圈同向旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動中封閉容腔發(fā)生面積變化完成吸排油動作。在實(shí)際閉式容積伺服調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用中，根據(jù)工況需求，直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵需要完成高低壓油口及旋向切換，由于齒圈高速旋轉(zhuǎn)且受到方向變化的油液壓差產(chǎn)生的不平衡徑向力，導(dǎo)致齒圈與座孔間潤滑油膜不穩(wěn)定，易發(fā)生摩擦膠合，引起發(fā)熱嚴(yán)重與配合間隙增大，泄漏增加，容積效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種可用于閉式容積伺服調(diào)速系統(tǒng)的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，能完整實(shí)現(xiàn)閉式容積伺服調(diào)速系統(tǒng)要求四象限運(yùn)行的雙向高低壓切換，并保證齒輪泵容積效率下，提高齒輪泵泵象限低速重載能力，延長內(nèi)嚙合齒輪泵使用壽命，確保內(nèi)嚙合齒輪泵四象限的穩(wěn)定運(yùn)行。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，包括：上殼體和下殼體，其中：

4、所述上殼體上開設(shè)有上殼體油孔、上殼體軸孔及上殼體端面孔；所述上殼體油孔用于上殼體側(cè)面油孔油液引入；所述上殼體軸孔用于安裝第一傳動軸；上殼體端面孔用于安裝軸承及前端蓋，完成上殼體元件密封；

5、所述下殼體上開設(shè)有下殼體油孔、下殼體座孔、靜壓支撐槽及下殼體端面孔；所述下殼體油孔用于下殼體側(cè)面油孔油液引入；下殼體座孔用于安裝外齒圈；下殼體座孔有圓弧形凸起月牙板；下殼體端面孔用于安裝后端蓋，完成下殼體元件密封；

6、所述上殼體和所述下殼體端面間由o型密封圈進(jìn)行密封；所述上殼體和下殼體端面間安裝定位銷進(jìn)行固定連接。

7、進(jìn)一步地，所述外齒圈通過直線共軛齒形與內(nèi)齒輪軸進(jìn)行嚙合；所述外齒圈內(nèi)壁面抵接所述月牙板的外側(cè)弧面；所述內(nèi)齒輪軸外壁抵接所述月牙板的內(nèi)側(cè)弧面，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嚙合傳動動作。

8、進(jìn)一步地，所述外齒圈外壁與下殼體座孔內(nèi)壁存在固定間隙，所述上殼體油孔與所述下殼體油孔引入油液進(jìn)入固定間隙中的軸對稱靜壓支撐槽，所述靜壓支撐槽用于匹配所述固定中心距引起的偏心不平衡徑向力。

9、進(jìn)一步地，所述內(nèi)齒輪軸一端安裝在下殼體座孔中，另一端與第一傳動軸通過花鍵連接；所述第一傳動軸上安裝有軸承及c型軸夾卡簧；所述第一傳動軸穿過前端蓋伸出連接其它元件。

10、本發(fā)明還包括一種雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵中靜壓支撐槽開槽方法，具體步驟包括：

11、s1、對直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵閉式泵控要求四象限工況下不平衡徑向力進(jìn)行求解；

12、s2、對時變下在嚙合過程中各個階段不平衡進(jìn)行求解；

13、s3、對不同嚙合過程下不平衡徑向力進(jìn)行矢量集合；

14、s4、通過不平衡徑向力矢量的大小和方向得出偏心區(qū)域及靜壓支撐槽開槽面積s；

15、s5、通過靜壓支撐槽面積s求解支撐槽開槽角度θ、開槽寬度h、開槽俯角γ、開槽深度δl；

16、s6、完成最優(yōu)靜壓支撐槽形狀設(shè)計(jì)，滿足雙向高壓四象限工況要求。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s1具體包括：

18、所述不平衡徑向力中包括嚙合偏心力和油液壓差偏心力，分別求解嚙合偏心力和油液壓差偏心力后擬合為不平衡徑向力；

19、s11、求解嚙合偏心力：

20、

21、其中，fqt為嚙合切向力；fqr為嚙合徑向力；fq為嚙合合力；t為嚙合傳動轉(zhuǎn)矩；α為分度圓壓力角；

22、s12、求解油液壓差偏心力：

23、

24、其中，fpx為油液壓差x方向分力；fpy為油液壓差y方向分力；fp為油液壓差偏心力合力；b為所述外齒圈齒寬；ra為所述外齒圈齒根圓半徑；p為系統(tǒng)工作壓力；為所述外齒圈低壓腔和高低壓腔之間的過渡區(qū)段包角之和；為所述外齒圈同低壓腔想接觸的區(qū)段包角。

25、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

26、本發(fā)明提供的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵及其靜壓支撐槽開槽方法，其結(jié)構(gòu)提高了液壓泵元件第一泵象限極限工況，采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)第一象限低速重載荷能力得到提高。

27、本發(fā)明提供的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵及其靜壓支撐槽開槽方法，可以完成閉式泵控要求四象限工況，即泵工況下不同旋向的高低壓方向切換，馬達(dá)工況下的不同旋向的高低壓方向切換。

28、本發(fā)明提供的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵及其靜壓支撐槽開槽方法，可以在實(shí)現(xiàn)四象限工況下容積效率滿足閉式容積伺服調(diào)速系統(tǒng)要求。

29、基于上述理由本發(fā)明可在液壓傳動技術(shù)領(lǐng)域廣泛推廣。

技術(shù)特征：

1.一種雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，包括：上殼體(5)和下殼體(11)，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述外齒圈(8)通過直線共軛齒形與內(nèi)齒輪軸(7)進(jìn)行嚙合；所述外齒圈(8)內(nèi)壁面抵接所述月牙板(14)的外側(cè)弧面；所述內(nèi)齒輪軸(7)外壁抵接所述月牙板(14)的內(nèi)側(cè)弧面，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嚙合傳動動作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述外齒圈(8)外壁與下殼體座孔內(nèi)壁存在固定間隙，所述上殼體油孔(6)與所述下殼體油孔(15)引入油液進(jìn)入固定間隙中的軸對稱靜壓支撐槽(13)，所述靜壓支撐槽(13)用于匹配所述固定中心距引起的偏心不平衡徑向力。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵，其特征在于，所述內(nèi)齒輪軸(7)一端安裝在下殼體座孔中，另一端與第一傳動軸(2)通過花鍵連接；所述第一傳動軸(2)上安裝有軸承(3)及c型軸夾卡簧(4)；所述第一傳動軸(2)穿過前端蓋(1)伸出連接其它元件。

5.一種雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵中靜壓支撐槽開槽方法，其特征在于，具體步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵中靜壓支撐槽開槽方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種雙向高壓直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵及其靜壓支撐槽開槽方法。本發(fā)明裝置包括：上殼體和下殼體，上殼體上開設(shè)有上殼體油孔、上殼體軸孔及上殼體端面孔；上殼體油孔用于上殼體側(cè)面油孔油液引入；上殼體軸孔用于安裝第一傳動軸；上殼體端面孔用于安裝軸承及前端蓋，完成上殼體元件密封；下殼體上開設(shè)有下殼體油孔、下殼體座孔、靜壓支撐槽及下殼體端面孔；下殼體油孔用于下殼體側(cè)面油孔油液引入；下殼體座孔用于安裝外齒圈；下殼體座孔有圓弧形凸起月牙板；下殼體端面孔用于安裝后端蓋，完成下殼體元件密封；上殼體和下殼體端面間由O型密封圈進(jìn)行密封；上殼體和下殼體端面間安裝定位銷進(jìn)行固定連接。本發(fā)明還提供了靜壓支撐槽的開槽方法。

技術(shù)研發(fā)人員：艾超,趙瑞,張?zhí)熨F,孫鋮一,孫琦,閆桂山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：燕山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6