一种爪式泵转子工装、爪式泵转子安装工艺的制作方法

本发明涉及燃料电池汽车的氢循环系统，具体涉及一种爪式泵转子工装、爪式泵转子安装工艺。

背景技术：

随着环境和能源问题的日益突出，新能源的应用引起了人们的广泛关注，其中氢燃料电池汽车以其高效率和近零排放被普遍认为具有广泛的发展前景。为保证汽车的连续可靠运行，通常氢气的供应量会大于消耗量，未反应完的氢气则通过氢循环系统回到燃料电池入口。爪式泵作为一种非接触式回转机械，具有结构简单、加工便利和可靠性高等优点，并且具有一定内压缩过程，可无油运行，是氢循环系统应用中极有潜力的机型。

爪式泵是一种转子是爪型的变容积式压缩机，当电机开始工作时，电机带动主动轴转动，通过同步齿轮啮合带动从动轴一起转动，主动轴和从动轴分别带动主动和从动转子一起转动，进而实现气体的压缩过程。从吸气管道吸入的气体经过主从动转子与机壳形成的封闭腔体进行压缩，压力升高，随后通过排气口从排气管道排出。

爪式泵的效率高低很大程度上取决于转子间的齿间间隙与转子与机壳间的端面间隙。间隙过小会导致转子受热膨胀后相互摩擦甚至卡死；间隙过大会导致气体泄漏严重，极大地降低爪式泵的容积效率，从而导致经济效益的降低。因此，为保证爪式泵处在理想的工作状态，必须对齿间间隙与端面间隙的大小进行严格控制。

因此，爪式泵在装配时对精度要求较高，目前还没有一种可以有效控制爪式泵齿间间隙和端面间隙的工装。

技术实现要素：

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种爪式泵转子工装，其可以可通过机械限位有效控制爪式泵转子间的齿间间隙以及端面间隙，并且结构简单、可靠性高、适应性强、成本低、安装方便。

本发明实现上述功能的技术方案是：一种爪式泵转子工装，其特殊之处在于：

包括底板、第一支撑柱、第二支撑柱、支撑块、压板和工装板；

所述第一支撑柱、第二支撑柱高度相同，且垂直设置在底板上；所述支撑块也设置在底板上，且位于第一支撑柱、第二支撑柱之间；

所述工装板上设有两组定位销孔，每组定位销孔的数量至少为两个；所述支撑块的上表面设有两个圆孔。

进一步地，上述第一支撑柱、第二支撑柱、支撑块通过螺栓固定在底板上。

另外，基于上述爪式泵转子工装，本发明还提出一种爪式泵转子安装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过定位销将主动转子和从动转子固定在工装板上，实现对于主动转子和从动转子之间齿间间隙的控制；

2)对步骤1)中的主动转子、从动转子、工装板进行加热；

3)将第一轴承、第一同步齿轮、第三轴承装在主动轴上，将第二轴承、第二同步齿轮、第四轴承装在从动轴上；

4)分别将主动轴与从动轴的上部伸入机壳的两个圆孔，在径向方向实现定位；

5)分别将主动轴与从动轴的下部伸入支撑块的上表面两个圆孔，且使第三轴承与第四轴承的下表面贴合支撑块的上表面；

6)使第一轴承的上表面和下表面分别贴合机壳与主动轴，第二轴承的上表面和下表面分别贴合机壳与从动轴；

7)将步骤2)中加热好的固定在工装板上的主、从动转子的孔分别对准主、从动轴，手工垂直向下推动工装板，从而推动主、从动转子部分装入主、从动轴；

8)将压板放在工装板上，使用压力机竖直向下推动压板，进一步推动主、从动转子与主、从动轴进行配合，直到压板的下表面碰到第一支撑柱和第二支撑柱的上表面，所述第一支撑柱的高度l为主动转子下表面与机壳上端面的轴向间隙d、支撑块高度l1、第三轴承下端面与机壳上端面之间的距离l2、主动转子厚度l3、工装板的厚度l4之和；此时主、从动转子完全被推入主、从动轴，通过机械限位保证机壳与主、从动转子之间的轴向间隙。

本发明的优点：

(1)本发明一种爪式泵转子工装可通过两根支撑柱的机械限位有效控制主从动转子与机壳之间的端面间隙，同时通过工装板与主从动转子上的销孔以及定位销有效控制转子之间的齿间间隙；

(2)本发明零件数量少，可靠性高；

(3)端面间隙和齿间间隙的控制对于爪式泵的性能起到至关重要的作用，间隙过大会导致爪式泵的容积效率显著降低，间隙过小则会导致转子在运行过程中受热膨胀后摩擦甚至卡死，本发明一种爪式泵转子工装、爪式泵转子安装工艺可显著提高爪式泵的容积效率与比功率，进而提高爪式泵的经济性；

(4)本发明一种爪式泵转子工装结构简单，爪式泵转子安装工艺易施行，具有可普遍推广的特点。

附图说明

图1为本发明爪式泵转子工装的结构图；

图2为本发明使用时的轴测图；

图3为本发明使用时的爆炸图；

图4为螺纹连接示意图；

图5为正面剖视图(装转子与工装板前)；

图6为正面剖视图(装转子与工装板后)；

图7为转子与工装板(安装前)；

图8为转子与工装板(安装后)；

图9为发明轴向间隙控制方法；

图10为图9中a处放大图。

图中标号说明：1、压板；2、工装板；3、主动转子；4、从动转子；5、主动轴；6、从动轴；7、第一轴承；8、第二轴承；9、第一同步齿轮；10、第二同步齿轮；11、第三轴承；12、第四轴承；13、支撑块；14、底板；15、第一支撑柱；16、第二支撑柱；17、定位销；18、机壳；19、螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参见图1至10，一种爪式泵转子工装，包括压板1、工装板2、第一支撑柱15、第二支撑柱16、支撑块13和底板14。

所述第一支撑柱15、第二支撑柱16高度相同，且垂直设置在底板14上；所述支撑块13也设置在底板14上，且位于第一支撑柱15、第二支撑柱16之间；所述工装板2位于第一支撑柱15、第二支撑柱16之上，所述压板1位于工装板2之上。

所述工装板2上设有两组定位销孔；每组定位销孔的数量至少为两个，优选两个；销孔用于定位主动转子3和从动转子4，控制主动转子3和从动转子4之间的齿间间隙，同时确定主动转子3和从动转子4之间的啮合角度。

所述支撑块13的上表面设有两个圆孔。参见图4，所述第一支撑柱15、第二支撑柱16、支撑块13通过螺栓19固定在底板14上，形成一个整体。

一种爪式泵转子安装工艺，包括以下步骤：

1)通过定位销17将主动转子3和从动转子4固定在工装板2上，实现对于主动转子3和从动转子4之间齿间间隙的控制，同时确定主动转子3和从动转子4之间的啮合角度；

2)由于主动转子3与主动轴5、从动转子4与从动轴6之间的配合为过盈配合，故需加热主动转子3与从动转子4，使转子的孔膨胀后再将转子压入轴中。因此，对步骤1)中的主动转子3、从动转子4、工装板2放入加热炉中加热进行加热；

3)参见图5，将第一轴承7、第一同步齿轮9、第三轴承11装在主动轴5上，将第二轴承8、第二同步齿轮10、第四轴承12装在从动轴6上；

4)分别将主动轴5与从动轴6的上部伸入机壳18的两个圆孔，在径向方向实现定位；

5)分别将主动轴5与从动轴6的下部伸入支撑块13的上表面两个圆孔，且使第三轴承11与第四轴承12的下表面贴合支撑块13的上表面；

6)使第一轴承7的上表面和下表面分别贴合机壳18与主动轴5，第二轴承8的上表面和下表面分别贴合机壳18与从动轴6；

7)戴上隔热手套，将步骤2中加热好的固定在工装板2上的主动转子3、从动转子4从加热炉中，将主动转子3、从动转子4的孔分别对准主动轴5、从动轴6，手工垂直向下推动工装板2，从而推动主动转子3、从动转子4部分装入主动轴5、从动轴6；

8)将压板1放在工装板2上，使用压力机竖直向下推动压板1，进一步推动主动转子3、从动转子4与主动轴5、从动轴6进行配合，直到压板1的下表面碰到第一支撑柱15和第二支撑柱16的上表面，所述第一支撑柱15的高度l为主动转子3下表面与机壳18上端面的轴向间隙d、支撑块13高度l1、第三轴承11下端面与机壳18上端面之间的距离l2、主动转子3厚度l3、工装板2的厚度l4之和，如图9、10所示；此时主动转子3、从动转子4完全被推入主动轴5、从动轴6，通过机械限位保证机壳18与主动转子3、从动转子4之间的轴向间隙。

为保证机壳18与主、从动转子之间轴向间隙的准确性，机壳18下表面，工装板2上表面和下表面，支撑块13上表面和下表面，底板14上表面和下表面与两支撑柱上表面和下表面应打磨光滑。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。