一种具有无间隙外啮合齿形的高压螺旋齿轮泵的制作方法

本发明属于齿轮式液压泵技术领域，涉及一种高压泵，更具体地说，它涉及一种具有无间隙外啮合齿形的高压螺旋齿轮泵。

背景技术：

目前市场上常见的外啮合齿轮式液压泵都采用渐开线式直齿齿轮，由于渐开线直齿齿轮中存在着顶隙和底隙，在啮合过程中，相互啮合的齿顶和齿根之间一直存在着容积变化的封闭空间，形成困油现象，因此在运转过程中会产生冲击载荷，增加功率损失，并引起振动和噪音、流量和压力脉动，降低了工作的平稳性和使用寿命，而且这些对于液压系统是十分不利的。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供了一种具有无间隙外啮合齿形的高压螺旋齿轮泵。

一种具有无间隙外啮合齿形的高压螺旋齿轮泵，包括主动齿轮轴1、从动齿轮轴2、泵体3、轴承组件4、前盖组件5和后盖组件6；所述泵体3腔体内设有截面形同8字孔的中空结构，用于安装主动齿轮轴1、从动齿轮轴2和轴承组件4，泵体3的一端连接前盖组件5，另一端连接后盖组件6；泵体3的一侧设有进口腔31、另一侧设有出口腔32。

所述主动齿轮轴1上设有主动螺旋齿轮11，所述从动齿轮轴2上设有从动螺旋齿轮21，所述主动螺旋齿轮11为右旋，所述从动螺旋齿轮21为左旋，两者轴线平行布置，两者转动方向相反，相互啮合，两者的端面齿形相同，每个齿的端面齿形曲线由齿顶圆弧aa'、渐开线ab和a'b'、齿根圆弧bc和b'c'组成，每一段曲线在连接处均为相切连接，形成无间隙外啮合齿形，渐开线ab和a'b'在啮合过程中传递力矩。

使用时，被输送介质从进口腔31进入，通过主动螺旋齿轮11、从动螺旋齿轮21的齿槽与泵体3的8字孔形成的密闭空间输送到出口腔32。

进一步限定的技术方案如下：

所述主动螺旋齿轮11和从动螺旋齿轮21端面齿形的齿顶圆da、齿根圆df、分度圆dj以及齿形中渐开线的基圆db为同心圆，且齿顶圆弧半径和齿根圆弧半径相等，均为r_o。

所述主动螺旋齿轮11和从动螺旋齿轮21的端面齿形由Z个齿沿圆周均布，优先选用齿数Z为5～19；所述端面齿形的端面重合系数为ε_α=0.5，轴向重合系数为ε_β=1.0，总重合系数1.5。

所述主动螺旋齿轮11和从动螺旋齿轮21的齿宽B相等，导程T也相等，并且导程T等于齿宽B乘以齿数Z，即T=B×Z。

所述主动齿轮轴1的结构包括主动螺旋齿轮11、主动第一轴颈12、主动第二轴颈13和轴头14；所述主动螺旋齿轮11、主动第一轴颈12、主动第二轴颈13、轴头14为同心轴；主动第一轴颈12和主动第二轴颈13位于主动螺旋齿轮11的两侧，用于和轴承组件4配合，主动第一轴颈12和主动第二轴颈13的直径相等；所述轴头14和主动第一轴颈12相连接，轴头14上设有键槽141，用于和原动机相连接。

所述从动齿轮轴2的结构包括从动螺旋齿轮21、从动第一轴颈22和从动第二轴颈23；所述从动螺旋齿轮21、从动第一轴颈22和从动第二轴颈23为同心轴；从动第一轴颈22和从动第二轴颈23位于从动螺旋齿轮21的两侧，用于和轴承组件4配合；从动第一轴颈22和从动第二轴颈23的直径相等。

所述主动第一轴颈12、主动第二轴颈13、从动第一轴颈22、从动第二轴颈23均配合安装有滑动轴承42，所述滑动轴承42与泵体3之间设有轴套41。

所述后盖组件6包括后盖61、定位销62、主动齿轮平衡块63、从动齿轮平衡块64、密封圈65和后盖螺钉66；所述后盖61的结构包括两个销孔611、八个安装孔612、高压油孔613、主动齿轮平衡孔614、从动齿轮平衡孔615、梯形润滑油槽616、密封圈槽617；所述主动齿轮平衡孔614对应主动齿轮轴1，孔内装有主动齿轮平衡块63；所述从动齿轮平衡孔615对应从动齿轮轴2，孔内装有从动齿轮平衡块64；所述的高压油孔613将主动齿轮平衡孔614和从动齿轮平衡孔615与泵的出口腔32连通；梯形润滑油槽616连接泵的进口腔31。

所述主动齿轮平衡块63受到出口腔32高压油的作用推动主动齿轮轴1的尾部继而平衡主动齿轮轴1上的轴向力；所述从动齿轮平衡块64受到出口腔32高压油的作用推动从动齿轮轴2的尾部继而平衡从动齿轮轴2上的轴向力。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

（1）本发明首先从齿形这一根本因素上消除了困油现象，齿顶和齿根无间隙啮合，避免了齿顶和齿根之间产生容积变化的密封腔，且齿形所有相邻的曲线在连接处相切，因此在主从齿轮在啮合过程中工作平稳，噪音低，无脉动，确保在工作寿命中保持稳定的容积效率，使用寿命长。

（2）本发明的最高工作压力可达32MPa，并且噪音低于60dBA，特别适用于对噪音有严格要求的场合。

（3）螺旋齿轮的整个齿形所有相邻的曲线在连接处相切，在主、从动螺旋齿轮型面的加工过程中，使成形铣刀或磨削砂轮的耐磨性显著提高，使用寿命延长。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构剖面示意图。

图3为本发明图2的A-A剖视图。

图4为主、从动螺旋齿轮轴啮合示意图。

图5为本发明单个齿形示意图。

图6为本发明主、从动螺旋齿轮的啮合过程示意图。

图7 为不同齿数时主、从动螺旋齿轮端面齿形啮合对比图。

图8为本发明后盖结构示意图。

图9为常规渐开线直齿轮啮合示意图。

上图中序号：

主动齿轮轴1、主动螺旋齿轮11、主动第一单齿111、主动第二单齿112、主动第一轴颈12、主动第二轴颈13、轴头14、键槽141；

从动齿轮轴2、从动螺旋齿轮21、从动第一单齿211、从动第二单齿212、从动第一轴颈22、从动第二轴颈23；

泵体3、进口腔31、出口腔32；

轴承组件4、轴套41、滑动轴承42；

前盖组件5；

后盖组件6、后盖61、销孔611、安装孔612、高压油孔613、主动齿轮平衡孔614、从动齿轮平衡孔615、梯形润滑油槽616、密封圈槽617、定位销62、主动齿轮平衡块63、从动齿轮平衡块64、密封圈65、后盖螺钉66；

主动直齿轮7、从动直齿轮8。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图9，现有外啮合齿轮式液压泵都采用渐开线式直齿齿轮，在主动直齿轮7和从动直齿轮8啮合的过程中，会在两者之间形成一个封闭空间K，封闭空间K容积大小随着直齿轮的转动发生变化，由于输送的液压油具有不可压缩性，形成困油现象，因此该封闭空间K容积的变化会产生冲击载荷，增加功率损失，并引起振动和噪音、流量和压力脉动，降低了工作的平稳性和使用寿命，而且这些对于液压系统是十分不利的。

参见图1～图5，一种具有无间隙外啮合齿形的高压螺旋齿轮泵，主要由主动齿轮轴1、从动齿轮轴2、泵体3、轴承组件4、前盖组件5和后盖组件6组成。泵体3腔体内设有截面形同8字孔的中空结构，用于安装主动螺旋齿轮轴1、从动螺旋齿轮轴2和轴承组件4，泵体3的一端连接前盖组件5，另一端连接后盖组件6；泵体3的一侧设有进口腔31、另一侧设有出口腔32。

所述主动齿轮轴1的结构包括主动螺旋齿轮11、主动第一轴颈12、主动第二轴颈13和轴头14；所述主动螺旋齿轮11、主动第一轴颈12、主动第二轴颈13、轴头14为同心轴；主动第一轴颈12和主动第二轴颈13位于主动螺旋齿轮11的两侧，用于和轴承组件4配合，主动第一轴颈12和主动第二轴颈13的直径相等；所述轴头14和主动第一轴颈12相连接，轴头14上设有键槽141，用于和原动机相连接。

所述从动齿轮轴2的结构包括从动螺旋齿轮21、从动第一轴颈22和从动第二轴颈23；所述从动螺旋齿轮21、从动第一轴颈22和从动第二轴颈23为同心轴；从动第一轴颈22和从动第二轴颈23位于从动螺旋齿轮21的两侧，用于和轴承组件4配合；从动第一轴颈22和从动第二轴颈23的直径相等。

所述主动第一轴颈12、主动第二轴颈13、从动第一轴颈22、从动第二轴颈23均配合安装有滑动轴承42，所述滑动轴承42与泵体3之间设有轴套41。

所述主动螺旋齿轮11为右旋，所述从动螺旋齿轮21为左旋，两者轴线平行布置，两者转动方向相反，无间隙啮合，组成平行轴外啮合的螺旋副，形成共轭关系。

参见图8，所述后盖组件6包括后盖61、定位销62、主动齿轮平衡块63、从动齿轮平衡块64、密封圈65和后盖螺钉66；所述后盖61的结构包括两个销孔611、八个安装孔612、高压油孔613、主动齿轮平衡孔614、从动齿轮平衡孔615、梯形润滑油槽616、密封圈槽617；所述主动齿轮平衡孔614对应主动齿轮轴1，孔内装有主动齿轮平衡块63；所述从动齿轮平衡孔615对应从动齿轮轴2，孔内装有从动齿轮平衡块64；所述的高压油孔613将主动齿轮平衡孔614和从动齿轮平衡孔615与泵的出口腔32连通；梯形润滑油槽616连接泵的进口腔31。

所述主动齿轮平衡块63受到出口腔32高压油的作用推动主动齿轮轴1的尾部继而平衡主动齿轮轴1上的轴向力；所述从动齿轮平衡块64受到出口腔32高压油的作用推动从动齿轮轴2的尾部继而平衡从动齿轮轴2上的轴向力。

梯形润滑油槽616用于存储液压油给滑动轴承42润滑；密封圈槽617用于安装橡胶密封圈，起到密封作用。

参见图5，所示为本发明单个齿形示意图。主动螺旋齿轮11和从动螺旋齿轮21端面齿形的齿顶圆da、齿根圆df、分度圆dj以及齿形中渐开线的基圆db为同心圆，且齿顶圆弧半径和齿根圆弧半径相等，均为r_o。主动螺旋齿轮11和从动螺旋齿轮21的端面齿形相同，都由Z个齿沿圆周均匀分布，单个齿形关于垂直轴对称，由以下五段曲线相接而成：

c'b'：齿根圆弧； b'a'：渐开线； a'a：齿顶圆弧； ab：渐开线； bc：齿根圆弧；

上述各段曲线在连接处均相切。在啮合过程中，齿形中的齿顶圆弧和齿根圆弧无间隙啮合；齿形中渐开线互为共轭曲线，起到传递力矩的作用，主动螺旋齿轮11将力矩传递到从动螺旋齿轮21上，从而带动从动螺旋齿轮21一起旋转。所述端面齿形的端面重合系数为ε_α=0.5，轴向重合系数为ε_β=1.0，总重合系数1.5。所述主动螺旋齿轮11、从动螺旋齿轮21的齿宽B相等，导程T也相等，并且导程T等于齿宽B乘以齿数Z，即T=B×Z。

参见图6（a）、图6（b）和图6（c），所示为本发明主、从螺旋齿形的啮合过程图。主动螺旋齿轮11顺时针旋转，从动螺旋齿轮21逆时针旋转，在图6（a）的状态时，主动螺旋齿轮11的主动第一单齿111和主动第二单齿112之间的齿根圆弧正好与从动螺旋齿轮21的从动第一单齿211齿顶圆弧相重合，实现无间隙啮合；主、从螺旋齿轮进一步旋转至图6（b）状态，主动螺旋齿轮11的主动第一单齿111和主动第二单齿112之间的齿根圆弧与从动螺旋齿轮21的从动第一单齿211齿顶圆弧脱开，主动螺旋齿轮11的主动第二单齿112的渐开线推动着从动螺旋齿轮21的从动第一单齿211的渐开线转动，两者渐开线相互共轭；当主动螺旋齿轮11的主动第二单齿112渐开线完成啮合时，正好处于图6（c）状态，主动螺旋齿轮11的主动第二单齿112的齿顶圆弧正好与从动螺旋齿轮21的从动第一单齿211和从动第二单齿212之间的齿根圆弧相重合，实现无间隙啮合；这样主、从螺旋齿轮端面齿形完成了一组单齿的啮合，由于是螺旋齿形，该啮合过程还不断实现着重复，从而保证主、从螺旋齿轮啮合的连续性。主、从螺旋齿形的啮合过程平顺，齿顶和齿根之间不存在封闭空间，实现无间隙啮合，这样从根本上消除了困油现象，因此工作平稳，噪音低，无脉动，并且效率高、使用寿命长。另外，由于整个齿形所有相邻的曲线在连接处相切，因此在加工过程中，成形铣刀或磨削砂轮的耐磨性显著提高，使用寿命延长。

参见图7（a）、图7（b）、图7（c），在相同基圆db和分度圆dj条件下，齿数Z分别等于7、8和9时螺旋齿轮端面齿形啮合对比图。本发明中螺旋齿轮的齿形由Z个齿沿圆周均布，理论上齿数Z可以是2到无穷多个，在实际应用中的优先选用齿数Z为5~19。在实际的工程应用中，可根据不同的工况选取齿数。在分度圆、渐开线基圆、齿宽和转速固定的情况下，齿数越多，形成的密封腔越多，压力提升性能也越强；齿数越少，容积腔越大，排出流体的体积越多。

使用时，参见图3，主动齿轮轴1和从动齿轮轴2连续不断地啮合运转，被输送介质从进口腔31进入，通过主动螺旋齿轮11、从动螺旋齿轮21的齿槽与泵体3的8字孔形成的密闭空间输送到出口腔32。

以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。