一种用于高压大排量齿轮泵的浮动侧板的制作方法
【专利摘要】一种用于高压大排量外啮合齿轮泵的新型非对称浮动侧板，包括侧板本体、设于侧板本体反推面上的卸荷槽、过油孔、主动齿轮轴孔和从动齿轮轴孔以及设于浮动侧板补偿面的补偿力凹槽，浮动侧板的反推面上还设有耳型高压油槽，耳型高压油槽包括以水平横轴为中心对称设置的两组弧形槽，位于主动齿轮侧的弧形槽末端还设有阻尼槽结构，阻尼槽结构位于过渡区中。浮动侧板在反推面上用过开w型高压油槽的方式将（出油腔）高压区扩大到侧板的（吸油腔）低压区一侧，平衡齿轮轴，降低轴承径向力；同时在主动齿轮侧的高压油槽末端部开V型阻尼槽结构，改善侧板反推面侧表面压力分布，以实现浮动侧板反推面主从动侧的压力分布对称分布，最终实现浮动侧板的受力平衡。
【专利说明】—种用于高压大排量齿轮泵的浮动侧板
【技术领域】
[0001]本发明属于外啮合齿轮泵的一个部件，具体涉及一种浮动侧板。
【背景技术】
[0002]齿轮泵因其具有结构简单，体积小，重量轻、自吸能力强、对油液污染不敏感等优 点，在液压【技术领域】特别是工程机械行业具有广泛应用。目前，在工程机械领域，国内外主 机厂(如装载机、推土机等)对齿轮泵的排量和压力等级及使用寿命要求越来越高，而齿轮 泵侧板的磨损问题成为制约齿轮泵排量增大和提高压力等级的关键因素。
[0003]中部密封式齿轮泵在轴向密封上采用的是“8”字形补偿对称式结构浮动侧板(见 图1)，即全液压补偿对称式侧板结构。这种浮动侧板能够对由齿轮轴的挠性变形、材料的热 胀冷缩、零件的加工误差、零件的磨损等引起的轴向间隙变化进行自动补偿，使齿轮泵的轴 向密封保持最佳状态，较固定间隙的齿轮泵更具先进性，是齿轮泵技术发展的方向之一。
[0004]虽然以对称式浮动侧板结构作为轴向密封方式的齿轮泵已定型生产多年，但是现 有高压大排量全液压浮动侧板齿轮泵仍普遍存在径向压力难以平衡，侧板受力不均，力矩 不平衡导致磨损等问题，这些情况严重制约了齿轮泵的性能。综上所述，全液压补偿对称式 侧板力矩不平衡导致侧板齿轮侧端面磨损严重。该问题是齿轮泵行业现存的技术难关之 一。因此须采用合理的浮动侧板结构，以解决高压大排量齿轮泵浮动侧板磨损问题，提高齿 轮泵使用寿命。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高压大排量齿轮泵的浮动侧板，通过采用非对称的浮 动侧板结构，使侧板两端面的液压作用力推力稳定，可有效解决外啮合齿轮泵浮动侧板平 衡问题，具有减轻侧板磨损提高齿轮泵使用寿命的良好效果。
[0006]为达到上述目的，本发明的解决方案是:
[0007]—种用于高压大排量齿轮泵的浮动侧板，包括侧板本体、设于所述侧板本体反推 面上的卸荷槽、过油孔、主动齿轮轴孔和从动齿轮轴孔以及设于所述浮动侧板补偿面的补 偿力凹槽，所述浮动侧板的反推面上还设有耳型高压油槽，所述耳型高压油槽包括以水平 横轴为中心对称设置的两组弧形槽，两组弧形槽连接处的中心拐点与所述过油孔同心设 置，并与所述过油孔连通，弧形槽两端端部均位于的吸油腔一侧，将高压区扩大到侧板的低 压区一侧，所述位于主动齿轮侧的弧形槽末端还设有阻尼槽结构，所述阻尼槽结构位于过 渡区中，所述位于主动齿轮侧的弧形槽与所述阻尼槽结构连通。
[0008]所述阻尼槽结构为渐变的V型阻尼槽结构。
[0009]所述主动齿轮处V型阻尼槽结构槽底宽度为1.0mm?1.5mm,所述主齿轮轴孔圆心 分别与所述V型阻尼槽两端点形成的两直线之间的夹角角度范围为15.0°?20.0°。
[0010]所述位于主动齿轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210°?230°，所述位 于从动齿轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210°?230°。[0011]所述经过中心拐点与主齿轮轴孔圆心的直线与竖直纵轴之间的夹角0的角度为 27.0° ;所述经过中心拐点与从齿轮轴孔圆心的直线与竖直纵轴之间的夹角的角度为
27.0°。
[0012]所述补偿力凹槽为耳形凹槽。
[0013]由于采用上述方案，本发明的有益效果是:
[0014]1.扩大高压区。齿轮泵出油腔高压油通过在侧板密封面的w型高压油槽将压出 腔扩大到吸油腔侧，减少了齿轮轴和轴承沿X轴方向上的所受液压径向力，同时也减少了 浮动侧板沿Y轴方向上的倾覆力矩。
[0015]2.在浮动侧板的主动齿轮侧的高压槽末端，在过渡区处增加渐变形V形阻尼槽结 构，以改善高压侧的压力梯度，使得主动侧的压力梯度与从动侧的压力梯度对称分布。这样 可以使主从动侧的流场分布对称，使得侧板反推面的液压力呈关于X轴对称分布，从而减 小了浮动侧板所受倾覆力矩，避免侧板受到过大的倾覆力矩，从而减少侧板磨损。
[0016]3、通过w型高压油槽与V形阻尼槽结构阻尼结构的配合，改善了侧板补偿面和侧 板反推面的受力情况，使得两侧的受力均关于X轴对称分布，在两侧合力的平衡作用下，齿 轮端面与侧板之间的轴向间隙得到严格控制，齿轮泵的轴向密封始终保持最佳状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明一实施例的浮动侧板主视图；
[0018]图2为图1所示实施例的浮动侧板后视图；
[0019]图3为图1所示实施例齿轮泵装配的剖视图；
[0020]图4为图1所示实施例浮动侧板受力示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0022]如图1和图2所示一种用于高压大排量齿轮泵的浮动侧板，包括侧板本体、设于侧 板本体反推面上的卸荷槽3、过油孔7、主动齿轮轴孔和从动齿轮轴孔以及设于浮动侧板补 偿面的补偿力凹槽15，浮动侧板的反推面上还设有耳型高压油槽1，耳型高压油槽I包括以 水平横轴为中心对称设置的两组弧形槽，两组弧形槽连接处的中心拐点与过油孔6同心设 置，并与过油孔6连通，弧形槽两端端部均位于的吸油腔一侧，以将高压区扩大到侧板的低 压区一侧，同时，位于主动齿轮侧的弧形槽末端还设有阻尼槽结构，阻尼槽结构位于过渡区 5中，位于主动齿轮侧的弧形槽与阻尼槽结构连通。
[0023]本实施例中，阻尼槽结构为V型阻尼槽结构2，V型阻尼槽结构2宽度渐变，槽底 宽1.0mm?1.5mm, V型阻尼槽结构2的槽底宽为1.0mm?1.5mm，保证V阻尼槽结构2不 会过大，以防止出现浮动侧板面压力再度不对称，从而引起更大的倾覆力矩情况的发生。主 齿轮轴孔圆心分别与V型阻尼槽2两端点形成的两直线之间的夹角角度范围为15.0°? 25.0°。同时，位于主齿轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210°?230°，位于从齿 轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210°?230°。经过中心拐点与主齿轮轴孔圆心 的直线与竖直纵轴之间的夹角P的角度为27.0° ;经过中心拐点与从齿轮轴孔圆心的直 线与竖直纵轴之间的夹角角度为27.0° ;补偿力凹槽15为耳形凹槽。[0024]本发明所示的高压大排量齿轮泵的浮动侧板，在侧板本体反推面上开耳型高压油 槽1，将齿轮泵出油腔扩大到进油腔一侧，扩大了高压区包角，相对没有扩大高压区的浮动 侧板结构，这样设计减少了齿轮轴和轴承沿X轴方向上的所受液压径向力，同时也减少了 浮动侧板沿Y轴方向上的倾覆力矩。
[0025]如图1所示，通过在侧板本体反推面上开耳型高压油槽1，且耳型高压油槽I与过 油孔6连通设置，在浮动侧板的补偿面处，出油腔的高压油通过过油孔6引入到侧板轴承端 的压力补偿面一侧，如图2和图3所示，补偿力槽21区域安装耳形挡片13与耳型密封圈14， 高压油液进入到该侧板压力补偿面后由耳型密封圈14、耳型挡片13和补偿力凹槽15形成 的封闭油腔产生补偿力，将浮动侧板压紧在齿轮端面，侧板所受补偿力主要由高压油产生 的液压力和耳形挡片13与耳型密封圈14的预紧力两部分组成，该封闭油腔关于X轴对称， 产生的补偿力也关于X轴对称，可减少齿轮轴和轴承沿X轴方向上的所受液压径向力。此 夕卜，通过耳型高压油槽I将高压油引到过油孔6附近，可使得流体在侧板本体反推面分布相 对Y轴的非对称性降低了，这样会在一定程度上减少浮动侧板沿Y轴方向上的倾覆力矩。
[0026]同时，本发明所示的高压大排量齿轮泵的浮动侧板在主动齿轮侧的过渡区5附近 增加渐变形V形阻尼槽结构2，由高压腔通过V形阻尼槽结构2与过渡区5连接，在从动齿 轮侧的过渡区5内并不增加任何的槽结构。这样设计使得主动齿轮侧的高压槽包角大于从 动齿轮侧的高压槽包角，使得主动齿轮侧的流道发生变化，改善主动侧的流场，在齿轮泵的 运转过程中，主动齿轮侧的流场与从动齿轮侧的流场压力对称分布，侧板反推面表面的液 压力关于X轴对称分布。
[0027]原有的浮动侧板结构中，由于齿轮泵主从动齿轮受力完全不对称，导致主从动齿 轮侧的径向间隙呈现为关于X轴非对称分布，这样会导致主从动侧的浮动侧板表面的流场 压力不对称，因而浮动侧板两端受液压力不平衡，会产生倾覆力矩，使得侧板端面被压到 齿轮端面上，产生严重磨损。在浮动侧板的主动齿轮侧的高压槽末端，即过渡区5处增加渐 变形V形阻尼槽结构2，高压腔通过V形槽阻尼结构2与过渡区5连接，使得主动齿轮侧的 流道发生变化，主动侧的径向间隙变化得到补偿，改善高压侧的压力梯度，使得主动齿轮侧 的压力梯度与从动侧齿轮的压力梯度近似对称分布。这样可以使主从动侧的流场分布对 称，使得侧板反推面表面的液压力同样也关于X轴对称分布，减小了浮动侧板所受倾覆力 矩，从而减少侧板磨损。
[0028]浮动侧板在补偿面与反推面两侧合力的平衡作用下，齿轮端面与侧板之间的轴向 间隙得到严格控制，齿轮泵的轴向密封始终保持最佳状态，保证了齿轮泵在工作过程中出 油腔的高压区和进油腔的低压区之间有2个齿起密封作用，阻碍高低压区之间的泄漏，保 证齿轮泵的容积效率。
[0029]图4所示为本发明所示高压大排量齿轮泵浮动侧板的受力特点，其可实现侧板两 端面的浮动压力平衡，将浮动侧板的倾覆力矩Mx和My限定于允许范围内，减轻侧板磨损，提 高齿轮泵的使用寿命。
[0030]上述的对实施例的描述是为便于该【技术领域】的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于高压大排量齿轮泵的浮动侧板，包括侧板本体、设于所述侧板本体反推面上的卸荷槽、过油孔、主动齿轮轴孔和从动齿轮轴孔以及设于所述浮动侧板补偿面的补偿力凹槽，所述浮动侧板的反推面上还设有耳型高压油槽，所述耳型高压油槽包括以水平横轴为中心对称设置的两组弧形槽，两组弧形槽连接处的中心拐点与所述过油孔同心设置，并与所述过油孔连通，弧形槽两端端部均位于的吸油腔一侧，将高压区扩大到侧板的低压区一侧，其特征在于:所述位于主动齿轮侧的弧形槽末端还设有阻尼槽结构，所述阻尼槽结构位于过渡区中，所述位于主动齿轮侧的弧形槽与所述阻尼槽结构连通。
2.根据权利要求1所述的浮动侧板，其特征在于:所述阻尼槽结构为渐变的V型阻尼槽结构。
3.根据权利要求1所述的浮动侧板，其特征在于:所述主动齿轮处V型阻尼槽结构槽底宽度为1.0mm?1.5mm，所述主齿轮轴孔圆心分别与所述V型阻尼槽两端点形成的两直线之间的夹角角度范围为15.0°?20.0°。
4.根据权利要求1所述的浮动侧板，其特征在于:所述位于主动齿轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210°?230°，所述位于从动齿轮侧的弧形槽对应的圆心角角度范围为210。?230。。
5.根据权利要求1所述的浮动侧板，其特征在于:所述经过中心拐点与主齿轮轴孔圆心的直线与竖直纵轴之间的夹角β的角度为27.0° ;所述经过中心拐点与从齿轮轴孔圆心的直线与竖直纵轴之间的夹角β’的角度为27.0°。
6.根据权利要求1所述的浮动侧板，其特征在于:所述补偿力凹槽为耳形凹槽。
【文档编号】F04C15/00GK103591021SQ201310461518
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】王安麟, 刘巍, 张小路, 单学文, 姜涛 申请人:同济大学