[發(fā)明專利]軟硬配合的大螺旋角極少齒斜齒輪副及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110447216.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN113638878A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯國(guó)祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F04C2/16
• 分類號(hào): F04C2/16;F04C15/00
• 代理公司: 北京欣永瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11450
• 代理人: 王菲;張慶敏

本發(fā)明先涉及一種軟硬配合的大螺旋角極少齒斜齒輪副，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的齒形輪廓相同，旋向相反，所述主動(dòng)齒輪為金屬材質(zhì)，所述從動(dòng)齒輪為金屬內(nèi)芯、并在金屬內(nèi)芯外包覆一層彈性體材料。接著提供包括上述斜齒輪副的極少齒斜齒輪水泵，尤其適合船用。本發(fā)明首先在從動(dòng)齒輪表面包覆一層彈性體，實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)齒輪的軟硬接觸和過盈配合能夠有效提升水泵的效率以及運(yùn)行過程中的振動(dòng)與噪聲；中心對(duì)稱的泵體結(jié)構(gòu)和全對(duì)稱的斜齒輪副能夠?qū)崿F(xiàn)雙向工作；大包角極少齒的設(shè)計(jì)能夠保證在低轉(zhuǎn)速下獲得大的流量，保證輸出的可靠性，與泵體結(jié)構(gòu)相配合的卸荷槽，能減小進(jìn)出流阻力，解決困油現(xiàn)象，降低高轉(zhuǎn)速下的噪聲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種斜齒輪副結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種軟硬配合的大螺旋角極少齒斜齒輪副及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

極少齒斜齒輪泵為外嚙合齒輪泵的一種，它是依靠齒輪的輪齒嚙合空間的容積變化來輸送液體的，屬于回轉(zhuǎn)容積式泵。齒輪泵工作時(shí)，主動(dòng)齒輪隨電動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)從動(dòng)齒輪跟著旋轉(zhuǎn)。當(dāng)吸入室一側(cè)的嚙合齒逐漸分開時(shí)，嚙合腔逐漸擴(kuò)大形成的局部真空，可以產(chǎn)生自吸效應(yīng)，將管中的液體吸入泵內(nèi)；吸入液體分兩路在齒槽內(nèi)被齒輪推送到排出室。液體進(jìn)入排出室后，由于兩個(gè)齒輪的輪齒不斷嚙合，嚙合腔逐漸縮小形成的擠壓作用將液體排入管中。

但是容積式泵在運(yùn)輸水這種低粘度流體時(shí)，會(huì)對(duì)泄露提出更高的要求；此外由于水的壓縮性相比于油來說更差，因此對(duì)困油現(xiàn)象也更加敏感。一般的齒輪泵作為水泵使用時(shí)很難獲得大流量、高壓頭的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明首先提供一種軟硬配合的大螺旋角極少齒斜齒輪副，包括主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的齒形輪廓相同，旋向相反，所述主動(dòng)齒輪為金屬材質(zhì)，所述從動(dòng)齒輪為金屬內(nèi)芯、并在金屬內(nèi)芯外包覆一層彈性體材料。優(yōu)選地，所述彈性體材料為聚氨酯。

所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪在使用時(shí)，分別由主動(dòng)齒輪軸和從動(dòng)齒輪軸驅(qū)動(dòng)。在加工時(shí)可以一體加工，即主動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪軸為單一金屬材料整料加工。從動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪軸是先加工一與主動(dòng)齒輪旋向相反，形狀尺寸嚴(yán)格相似的金屬內(nèi)芯，再制作模具，在內(nèi)芯外部包覆一層彈性體材料(優(yōu)選為聚氨酯材料)，再經(jīng)過加工使得最終的從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪幾何外形一致。本發(fā)明在從動(dòng)齒輪表面包覆一層彈性體(優(yōu)選是聚氨酯彈性體，具有很好的抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、耐沖擊性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性)讓斜齒輪副成為硬與軟的組合，可以帶來三個(gè)好處。一是利于實(shí)現(xiàn)零間隙，減少泄漏提高效率，二是嚙合時(shí)間增長(zhǎng)利于降低嚙合沖擊減少震動(dòng)，三是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，利于減小能量與轉(zhuǎn)矩的輸入需求，減小反應(yīng)時(shí)間。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的大螺旋角極少齒斜齒輪副，所述主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的齒輪數(shù)為四個(gè)，螺旋角為38.15°，包角角度為180°。該齒輪僅有四個(gè)齒，但是有38.15°的大螺旋角，這使得四個(gè)齒的斜齒輪在每一瞬間都有三個(gè)齒處在嚙合狀態(tài)，從而使泵運(yùn)行平穩(wěn)。主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪都為極少齒斜齒輪，包角為180°，泵內(nèi)部液體受到擠壓時(shí)就直接流向出口，減少了流體內(nèi)部雜質(zhì)與齒輪的接觸時(shí)間，對(duì)固態(tài)雜質(zhì)不敏感，大幅度減小了齒輪斜齒的磨損。該齒輪型線的面積利用率接近50％，可以在較低轉(zhuǎn)速獲得大流量，而低轉(zhuǎn)速又可以為減小振動(dòng)降低噪聲創(chuàng)造有利條件。故而本發(fā)明的大螺旋角極少齒斜齒輪副特別適用于液壓水泵，可以帶來提高水泵工作效率、降低運(yùn)行噪聲而且能夠迅速地實(shí)現(xiàn)注水與排水的角色轉(zhuǎn)換的技術(shù)效果。

本發(fā)明繼續(xù)提供一種低速大流量的極少齒斜齒輪水泵，包括外殼裝置、功能部件和密封裝置，所述功能部件包括上述的大螺旋角極少齒斜齒輪副。所述水泵的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相互嚙合，并與泵體外殼相互配合形成一柱形腔室。主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪都為極少齒斜齒輪包角為180°，泵內(nèi)部液體受到擠壓時(shí)就直接流向出口，減少了流體內(nèi)部雜質(zhì)與齒輪的接觸時(shí)間，對(duì)固態(tài)雜質(zhì)不敏感，大幅度減小了齒輪斜齒的磨損。斜齒輪副齒數(shù)為4，螺旋角為38.15°，斜齒輪的齒寬為2～2.5倍的齒輪副中心距；小的齒數(shù)可以保證輪齒的剛度與強(qiáng)度，提高面積利用率；大螺旋角使四個(gè)齒的斜齒輪在每一瞬間都有三個(gè)齒處在嚙合狀態(tài)，從而使泵運(yùn)行平穩(wěn)減小脈動(dòng)；大的齒寬可以減少齒彎曲量有利于降低噪聲，也可以使得該泵能在較低的轉(zhuǎn)速下獲得大的流量，為降低噪聲創(chuàng)造的條件。