专利名称：非圆齿轮行星变容液压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有非圆齿轮传动结构的变容式液压装置。
一般用于液压系统的泵都是容积式泵，即它们是依靠密封容积变化实现吸排液体的装置。也就是说，所有容积式泵是依靠密封容积变化产生的力吸排液体，所谓密封容积，对叶片泵，指的是由两个相邻的叶片定子、转子及两侧板构成的工作空间；对柱塞泵，指的是由柱塞和柱塞缸体所构成的工作空间；对齿轮泵，则指的是由两个相互啮合的齿轮和端盖所构成的工作空间。
上述的叶片泵流量较均匀，且噪声低，体积小，重量轻，使用寿命长。然而，由于叶片甩击力，吸油速度和磨损等因素的影响，泵的转速受到限制，且结构比较复杂。
柱塞泵的结构紧凑，单位功率体积小，工作压力高。但对油液污染很敏感，滤油精度要求高，对材质和加工精度要求也很高，使用和维修比较严，价格昂贵。
相比之下，齿轮泵结构简单紧凑，体积小，重量轻，自吸性能好，对污物不敏感，寿命长，成本低。
但其流量和压力脉动大，噪声大，由于齿轮啮合有摩擦、撞冲，并且还有困油的现象发生，所以油液易发热。加之由于齿轮轴所受的径向力不平衡，导致轴承磨损快，齿轮轴变形加大，易出现齿顶刮壳现象。
综上所述，各类泵都有自己的特点，其结构、功能和运转方式亦不相同，每种泵只适合在一定的工作条件下和一定的设备中。没有一种泵完全代替另一种泵。
本实用新型的目的是设计一种结构简单，工作压力高，流量大，容积效率高，噪音低，且对污染敏感性低的用途广泛的，用非圆齿轮转动的变容液压装置。
为此，本实用新型采取如下结构它由带齿的非圆转子(1)、行星齿轮(2)、内侧带齿的定子齿圈(3)、前、后端盖(4)(5)及转轴(6)组成。非圆转子(1)周围是行星齿轮(2)，其相互啮合。行星齿轮(2)周围是定子齿圈(3)，并 定子齿圈(3)内侧相互啮合。前、后端盖(4)(5)分别位于装置的前、后端。转轴(6)位于装置的中部，垂直穿过前、后端盖(4)(5)和其中的非圆转子(1)，并与非圆转子(1)固结一起。前、后端盖(4)(5)与非圆转子(1)、行星齿轮(2)和定子齿圈(3)之间形成密封空间。转轴(6)带动非圆转子(1)转动，与非圆转子(1)啮合的行星齿轮(2)随之转动，行星齿轮(2)一方面绕自身转轴自转，一方面在密封空间中位移，导致其内部密封空间的容积随着非圆转子(1)的转动而变化，从而产生吸压力。后端盖(5)上还设有进油口(7)和出油口(8)，非圆转子(1)外形是椭圆形、三边形、四边形或多边形。
由上所述，非圆转子(1)转动，导致本装置中密封容积的变化，此外，由于与行星齿轮(2)啮合的是非圆转子(1)与内侧是非圆形的定子齿圈(3)，将其应用于液压泵中，单位时间内容积变化大。所以其工作压力高，是一种中高压泵，故其液体排量也非常大。安装本装置的液压泵，最小规格的排量也在0.25升/转以上。因为其泄漏的渠道少，路径长，故容积效率也很高。加之齿轮传动是在非圆曲线所形成的密闭空间内进行，故本装置对油液污染的敏感性低，通常小于100μ。此外，其结构简单，单位功率造价低，使用寿命长，易维修，其应用范围广。例如现行的柱塞式液压马达，虽具有低转速大扭距的特点，但是它的结构非常复杂，维修不易，并且加工的精度要求高，成本高。然而用本装置制成的低转速大扭距液压马达在性能上完全可以取而代之，并且维修容易，使用寿命长、成本可节省约1/2。
图1为非圆转子(1)是椭圆形时的转子(1)、行星齿轮(2)、内侧为三边形定子齿圈(3)之间的结构示意图。
此时，椭圆转子(1)与内侧为三边形定子齿圈(3)间的行星齿轮(2)是5个。定子齿圈(3)内侧亦可是大于三的多边形，其相邻边过渡区域呈圆弧状行星齿轮(2)个数是2加上定子齿圈(3)内侧边数。
该图中的α为极角，相对于α，ρ1和ρ2分别为椭圆转子(1)和定子齿圈(3)三边形内侧的极径。
ρ1和ρ2实际上是椭圆转子(1)转动中心分别到椭圆和定子齿圈(3)三边形内侧相应节曲线的距离。考虑到对称性，对椭圆转子(1)的α角，只要给出0°～90°的范围内各角所对应的一组ρ1值，就可画出一个椭圆，对内侧三边形定子齿圈(3)的α角，只要给出0°～60°各角所对应的一组ρ2值就可画出相应三边形。当α等于0°时，椭圆转子(1)转动中心到椭圆和定子齿圈(3)三边形内侧的最短距离分别为A1和A2。
作为椭圆转子的一个实施例，给出下例α和ρ1的一组数值。
α(度) ρ1(mm) α(度)ρ1(mm)0.0000 47.910 4.9301 47.929610.137348.060415.507 48.388720.928048.964526.303549.799131.561350.871436.658052.138041.574053.543546.306155.0272
α(度)ρ1(mm) α(度)ρ1(mm)50.8596 56.527755.2452 57.986259.4765 59.349763.5706 60.579467.5497 61.623071.4432 62.476675.2886 63.124779.1327 63.570983.0307 63.832087.0443 63.942190.0000 63.9600园柱齿轮节园半径R＝14mm。
相应的定子齿圈(3)内侧三边形的一组α和ρ2的数据是α(度)ρ2(mm) α(度)ρ2(mm)0.000075.91002.823175.92705.367876.02697.747676.255810.0727 76.643612.4391 77.216814.9154 77.996517.5388 78.991320.3205 80.190123.2545 81.561126.3267 83.055029.5202 84.609732.8179 86.155736.2026 87.620839.6554 88.936043.1533 90.0413
α(度)ρ2(mm) α(度)ρ2(mm)46.6668 90.894350.158591.478153.5824 91.809056.883991.940460.0000 91.9600图2为三边形转子(1)与行星齿轮(2)、内侧四边形定子齿圈(3)的结构示意图。
此时行星齿轮(2)数是7个。定子齿圈(3)内侧亦可以是大于四的多边形，此时行星齿轮(2)数是三加定子齿圈(3)内侧多边形的边数。三边形转子(1)相邻两边过渡区域呈圆弧状，定子齿圈(3)内侧四边形或多边形的相邻两边过渡区域呈圆弧状，每边中部为凹弧形。
该图中的α角是三边形转子(1)和定子齿圈(3)内侧四边形的极角。板径ρ1和ρ2分别为三边形转子(1)转动中心到转子(1)外侧三边形和定子齿圈(3)内侧四边形相应的节曲线的距离。对三边形转子(1)和内侧四边形定子齿圈(3)，α角范围分别是0～60°和0°～45°。
作为三边形转子(1)一个实施例，给出下列一组α和ρ1的数值
α(度)ρ(mm) α(度)ρ(mm)0.000051.91002.912851.92426.056052.02139.348052.271712.7063 52.721416.0555 53.386519.3376 54.256422.5173 55.302225.5788 56.485228.5210 57.762731.3451 59.09124 34.0604 60.427936.6725 61.731839.1871 62.964641.6100 64.093343.9486 65.091546.2135 65.941348.4210 66.633750.5948 67.168152.7666 67.550954.9748 67.795067.2629 67.920359.6774 67.958460.0000 67.9600园柱齿轮节园半径R＝10mm。
相应的定子齿圈(3)内侧四边形的一组α和ρ2数值是α(度)ρ1(mm) α(度)ρ2(mm)0.000071.91001.857871.92183.485071.99024.963972.14486.378872.40557.806772.7938
α(度)ρ1(mm) α(度)ρ2(mm)9.306673.334510.913274.046412.6393 74.936214.482775.994716.4338 77.198018.481078.511020.6130 79.890822.820881.289425.0964 82.656627.432283.941729.8187 85.096032.242286.076934.6829 86.852037.113387.406639.4994 87.748841.801687.913043.9758 87.958345.000087.9600图3为四边形转子(1)与行星齿轮(2)、内侧五边形定子齿圈(3)之间的结构示意图，行星齿轮(2)个数为9。
定子齿圈(3)的内侧亦可以是大于五的多边形，此时行星齿轮(2)个数是四加定子齿圈(3)内侧多边形边数。
四边形转子(1)相邻两边过渡区域呈圆弧状，齿圈(3)内侧五边形或大于五边形的相邻动边过渡区域呈圆弧状，其每边中部呈凹弧形。
该图中α角是四边形转子(1)和定子齿圈(3)内侧五边形的极角。极径ρ1和ρ4分别为四边形转子(1)转动中心到四边形和定子齿圈(3)内侧五边形相应的节曲线的距离。对于四边形转子(1)和内侧五边形定子齿圈(3)，α角范围分别是0～45°和0～36°。
作为四边形转子(1)一个实施例，给出下列一组α和ρ1数值α(度) ρ1(mm) α(度) ρ2(mm)0.0000 53.46002.8664 53.48866.0860 53.68579.4783 54.182712.8691 55.030616.1348 56.201419.2219 57.622622.1263 59.209724.8640 60.878327.4514 62.546429.8998 64.135232.2149 65.573734.4013 66.805536.4692 57.796838.4447 68.539740.3792 69.049242.3500 69.353044.4520 69.487045.0000 69.5100园柱齿轮节园半径R＝8.45mm。
相应的定子齿圈(3)内侧五边形的一组α和ρ2数值是
α(度) ρ1(mm) α(度)ρ2(mm)0.0000 70.36001.765870.38103.1791 70.49184.423870.72945.6794 71.13867.073571.78358.6587 72.712510.4330 73.931312.3715 75.401614.4474 77.054816.6405 78.805118.9388 80.558021.3347 82.216123.8188 83.681526.3688 84.865328.9400 85.704931.4625 86.189933.8483 86.381936.0000 86.4100图4为图3所示位置的B-B剖视图。
此图也是本实用新型采用四边形转子(1)时的结构示意图。
其中9、10均为密封圈；11、12均为紧固螺钉共四个，前、后端盖(4)(5)各两个紧固螺钉。
上述的非圆转子(1)为n边形时，相邻两边的过渡区域是圆弧状，其相应的定子齿圈(3)内侧为(n+1)边形或是边数大于(n+1)的多边形，其相邻两边的过渡区域呈圆弧状，每边中部呈凹弧形，它们之间的行星齿轮(2)个数是非圆转子(1)边数与定子齿圈(3)内侧边数之和。
本实用新型也可将非圆转子(1)作为定子，定子齿圈(3)作为转子齿圈，此时转轴(6)则成为定轴。
权利要求1.一种非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，是由带齿的非圆转子(1)、位于其周围并与其啮合的行星齿轮(2)、位于行星齿轮(2)周围，内侧带齿的定子齿圈(3)、前、后端盖(4)(5)以及转轴(6)组成，行星齿轮(2)与定子齿圈(3)内侧啮合，转轴(6)位于装置的中部，垂直穿过前、后端盖(4)(5)和其内的非圆转子(1)，所述的前、后端盖(4)(5)与其内的非圆转子(1)、行星齿轮(2)、定子齿圈(3)之间形成密闭空间，此密闭空间容积随着非圆转子(1)的转动而变化，此外，后端盖(5)上设有进油口(7)和出油口(8)，所述的非圆转子(1)是椭圆形或大于二的多边形。
2.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，所述的非圆转子(1)是椭圆形时，其相应的定子齿圈(3)内侧呈三边形或大于三的多边形，相邻两边过渡区域呈圆弧状，它们间的行星齿轮(2)个数是二与定子齿圈(3)内侧边数之和。
3.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，所述的非圆转子(1)是三边形时，其相邻两边过渡区域呈圆弧状，相应的定子齿圈(3)内侧呈四边形或大于四的多边形，相邻两边的过渡区域呈圆弧状，每边中部呈凹弧形，它们间的行星齿轮(2)个数是三与定子齿圈(3)内侧边数之和。
4.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，所述的非圆转子(1)是四边形时，其相邻两边的过渡区域呈圆弧状，相应的定子齿圈(3)内侧为五边形或是大于五的多边形，相邻两边的过渡区域呈圆弧状，每边中部呈凹弧形，行星齿轮(2)个数是四与定子齿圈(3)内侧多边形边数之和。
5.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，所述的非圆转子(1)为n边形时，相邻两边的过渡区域呈圆弧状，其相应定子齿圈(3)内侧为(n+1)边形或是大于(n+1)的多边形，相邻两边的过渡区域呈圆弧状，每边中部呈凹弧形，它们间的行星齿轮(2)的个数是非圆转子(1)边数与定子齿圈(3)内侧边数之和。
6.根据权利要求1所述的非圆齿轮行星变容液压装置，其特征在于，所述的非圆转子(1)可成为定子，此时所述的定子齿圈(3)则成为转子齿圈，转轴(6)则成为定轴。
专利摘要一种具有非圆齿轮传动变容液压装置，非圆转子外是与其啮合的行星齿轮，而非圆齿圈内侧又与其内的行星齿轮啮合，还有前后端盖。其间是密封空间。转轴使转子转动，并带动行星齿轮自转与位移，导致密封空间容积变化。产生吸压力吸排液体。将其应用于液压泵中，单位时间内容积变化大，故其工作压力高，液体排量大，对油液的污染敏感性低，噪音小。其结构简单，用途广泛，使用寿命长。
文档编号F04C2/113GK2069495SQ9020866
公开日1991年1月16日 申请日期1990年6月11日 优先权日1990年6月11日
发明者王树波, 霍津海, 赵秋丽 申请人:天津市河东区津工新技术开发研究所, 王树波, 霍津海, 赵秋丽