[發明專利]三葉齒輪變速器驅動的三葉齒輪泵

有效

• 申請號: 201610280072.5
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105927534B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 劉大偉;楊文華
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F04C2/12
• 分類號: F04C2/12;F04C15/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明屬于流體傳動領域，具體涉及一種大排量低脈動的三葉齒輪泵。

背景技術

三葉齒輪泵采用一對共軛的三葉齒輪作為轉子，當泵內腔半徑一定時，三葉齒輪泵相對普通圓齒輪泵的排量，可以增大4倍以上，因此是一種大排量輕質量的高性能泵。但三葉齒輪泵在排量增大的同時流量脈動也隨之增大，導致其振動和噪聲大幅提高，無法正常應用，因此有效的平抑流量脈動成為制約三葉齒輪泵實用化的關鍵問題。

譚偉明等采用三個橢圓齒輪轉子串聯的結構，通過兩個排油腔流量互補，使總輸出流量脈動減小；另外,他還提出將兩個三葉齒輪泵并聯的方案，其本質也是通過流量互補實現平抑效果,這兩種方法在降低脈動的同時還可增大排量，對橢圓齒輪泵的性能提升具有積極的意義，但引入新轉子后，泵結構變得復雜，制造難度加大，整體重量也隨之上升。

林超等提出了高階橢圓錐齒輪泵，通過對比發現該泵相對于圓柱齒輪泵和非圓柱齒輪泵的排量最大，但并沒有對其流量脈動進行平抑。

除此之外，人們針對普通圓齒輪泵，提出通過改變齒數、壓力角、齒高等幾何參數或采用弧齒、斜齒及非對稱齒等特殊齒形的方法來減小齒輪泵的流量脈動，但三葉齒輪泵的脈動主要來源于三葉轉子的節曲線形狀，這些方法的效果將十分有限。

發明內容

本發明的目的是提供一種三葉齒輪變速器驅動的三葉齒輪泵，在不改變泵體結構的前提下，大幅平抑三葉齒輪泵的瞬時流量脈動，實現大排量穩定輸出，進而有效抑制泵體的振動及噪聲。

本發明主要包括電機、變速器和三葉齒輪泵。其中，電機與三葉齒輪泵之間設有三葉齒輪變速器，電機通過聯軸器A與三葉齒輪變速器相連，三葉齒輪變速器通過聯軸器B與三葉齒輪泵相連。電機的輸出軸與聯軸器A的一端相連，聯軸器A的另一端與三葉齒輪變速器的輸入軸相連，三葉齒輪變速器的輸入軸與主動三葉齒輪通過鍵相連，主動三葉齒輪與從動三葉齒輪相互嚙合，主動三葉齒輪與從動三葉齒輪置于變速器殼體的內部，從動三葉齒輪通過鍵與三葉齒輪變速器的輸出軸相連，三葉齒輪變速器的輸入軸、三葉齒輪變速器的輸出軸、主動三葉齒輪、從動三葉齒輪和變速器殼體組成變速器。三葉齒輪變速器的輸出軸與聯軸器B的一端相連，聯軸器B的另一端與齒輪泵的輸入軸相連，齒輪泵的輸入軸與在主動三葉齒輪轉子通過鍵連接，主動三葉齒輪轉子與從動三葉齒輪轉子相互嚙合，主動三葉齒輪轉子與從動三葉齒輪轉子置于齒輪泵的殼體內部。三葉齒輪泵的輸入軸、主動三葉齒輪轉子、從動三葉齒輪轉子和三葉齒輪泵殼體組成三葉齒輪泵。

三葉齒輪泵中的主動三葉齒輪轉子與從動三葉齒輪轉子，其節曲線方程為：

式中，e₁為三葉齒輪轉子的偏心率，a₁為三葉齒輪轉子節曲線的基軸，為主動三葉齒輪轉子的轉角，r₁、r₂分別為主動三葉齒輪轉子和從動三葉齒輪轉子的節曲線向徑，主動三葉齒輪安裝在三葉齒輪泵的輸入軸上。

變速器中的主動三葉齒輪與從動三葉齒輪，其節曲線方程為：

式中，e₂為三葉齒輪的偏心率，a₂為三葉齒輪節曲線的基軸，為主動三葉齒輪的轉角，r₃、r₄分別為主動三葉齒輪和從動三葉齒輪的節曲線向徑。

主動三葉齒輪轉子的長軸與從動三葉齒輪的長軸相互平行；偏心率e₂取值范圍為0.4e₁～0.6e₁。

在一些實施方式中，三葉齒輪變速器中的三葉齒輪與一對圓齒輪副串聯，圓齒輪副中的從動齒輪與三葉齒輪固定在一根軸上，圓齒輪副中的主動齒輪固定在變速器的輸入軸上。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明在不改變泵體結構的基礎上，通過一對外置三葉齒輪機構驅動三葉齒輪轉子變速轉動實現流量脈動平抑，與將兩個三葉齒輪泵并聯的方式，本發明結構簡單，安裝方便，制造成本低，而且流量更加均勻；與改變三葉齒輪轉子的幾何參數或齒形等方法相比，本發明的脈動平抑效果顯著提高。

附圖說明

圖1是三葉齒輪變速器驅動的三葉齒輪泵機構簡圖；

圖2三葉齒輪泵的剖視圖

圖3變速器和齒輪泵中三葉齒輪的節曲線

圖4是齒輪泵轉子偏心率e₁＝0.2時的瞬時流量曲線