[其他]非對稱型徑向浮動式齒輪泵、齒輪馬達

在審

• 申請號: 101985000007186
• 申請日: 1985-09-29
• 公開（公告）號: CN85107186B
• 公開（公告）日: 1988-11-16
• 發明（設計）人: 程安強
• 申請（專利權）人: 程安強
• 代理公司: 機械工業部專利代理服務處
• 代理人: 張心琳

本發明涉及一種非對稱型徑向浮動式外嚙合齒輪泵、齒輪馬達，用于液壓傳動系統中。利用非對稱型的理論，加大低壓區，縮小高壓區，采用具有非對稱型的軸向、徑向浮動補償裝置，從而優化了齒輪泵、齒輪馬達的性能。由于實現了軸向、徑向的浮動補償，獲得了較高的容積效率；采用整體式結構，獲得了較高的機械效率和減少了噪聲；穩定的徑向浮動裝置，實現了高壓的徑向密封；縮小高壓區，減少了徑向力，提高了齒輪泵、齒輪馬達的壽命。它使齒輪式液壓機械實現高壓化，達到３２１公斤／厘米²的指標。

本發明涉及一種非對稱型徑向浮動式外嚙合齒輪泵、齒輪馬達，用于液壓傳動系統中。

外嚙合齒輪泵是液壓傳動的關鍵部件，已經有了很長一段歷史。從其發展過程看，早在三、四十年代就已經實現了軸向浮動補償。解決徑向補償問題卻一直是個難題，盡管出現了多種徑向浮動式的結構，但由于突不破具體的結構問題，至今得不到一個令人滿意的徑向浮動補償方案。另外，現有的徑向浮動補償結構都是清一色的對稱型結構，這也使得人們的構思限于局限性。對稱型結構的固有缺點是難以保持徑向浮動塊的徑向平衡，泵的性能也就難以穩定。

本發明的目的在于突破現有的對稱型結構。提出一種非對稱型的徑向浮動裝置，以優化齒輪泵，齒輪馬達的性能。

為了突出本發明的特征，下面將從原理上分析對稱型徑向浮動裝置的缺陷，并說明本發明的非對稱徑向浮動裝置的原理和結構特點。

從圖1上可以看出，所謂對稱型徑向浮動裝置是指徑向密封塊d的二段園弧中心連線O₂O₁段園弧端點分別至二個中心O₂，O₁的連線所形成的夾角（以下稱開口角）θ₂＝θ₁。顧名思義，非對稱型的徑向浮動裝置的開口角θ₂≠θ₁。

首先分析對稱型徑向浮動裝置存在的問題：

圖1中的a、b是一對相互嚙合的齒輪付，a為主動齒輪，b為被動齒輪，c是殼體，在齒輪付和殼體間插裝了一個徑向密封塊d，當齒輪付按圖示方向旋轉時，a、b的齒凹將油液帶入齒輪付與徑向密封塊之間形成的密封區，油液經齒輪的擠壓成為高壓油，從徑向密封塊的中央通道徑油泵出口排出。由于齒頂和徑向密封塊之間的油壓作用，徑向密封塊受到一個使其離開齒頂的推力，這個推力被稱之為徑向分離力（圖1中的F₁（Ⅰ）或F₁（Ⅱ）。為了平衡這個徑向分離力，在徑向密封塊的背面設置了一個背壓室，并用密封環h密封。背壓室形成補償力F₂。以平衡徑向分離力F₁（Ⅰ）或F₁（Ⅱ）。這是徑向浮動的基本原理。圖1（Ⅰ）表示被動齒輪中某一個齒（如圖中的齒X）的齒頂剛剛離開密封園弧端點的瞬時狀態，圖1（Ⅱ）表示主動齒輪中某一個齒頂（如圖中的齒y）剛剛離開密封園弧端點的瞬時狀態。由前述可知，齒輪泵靠齒凹把油帶入密封區，并經齒的擠壓而形成高壓，直至達到油泵的出口壓力。位置（1）中由于齒X齒頂已離開徑向密封塊的密封園弧的端點，齒x的齒凹與p區連通，其中的油壓達到了油泵的輸出壓力。由于齒輪傳動位置差的關系，齒y還未離開密封區。很明顯，此時被動齒輪一邊較主動齒輪一邊的高壓區大，因此徑向分離合力的位置不在對稱中心線g上，而是偏在被動齒輪一邊，如圖1（Ⅰ）中的F₁（1）的位置。同理，當運轉到圖1（Ⅱ）的狀態時，徑向分離力的合力偏在主動齒輪一邊，如圖1（Ⅱ）中的F₁（Ⅱ）的位置，可見齒輪泵在運行過程中，其徑向分離力F₁的位置是時刻在變化的。F₁從被動齒輪一邊變化到主動齒輪一邊，又變回到被動齒輪一邊，如此往復，按照n·z的頻率周期性的變化著（n：齒輪泵的轉速，Z：齒輪的齒數）。但背壓室的位置固定不變，背壓腔內油壓所產生的徑向補償力F₂的位置永遠在對稱中心線g上，F₁和F₂兩個力雖然都作用在徑向密封塊上，但不在一條直線上，無法互相抵銷。這就是對稱型徑向浮動裝置存在不穩定，左右擺動的根源，造成了異常磨損和效率下降。