可变量低脉动齿轮泵的制作方法

本发明涉及液压系统的泵油装置，具体地指一种具有流量调节功能的可变量低脉动齿轮泵。

背景技术：

液压传动作为现代液压技术的一个重要方面，其应用领域十分广泛。在液压传动系统中，液压泵将动力机械输出的机械能，转化为流动液体的压力能，驱动系统中的液压执行装置，完成各项输出动作。液压泵是液压系统的动力源，若没有液压泵的能量转化环节，则执行元件将无法工作。齿轮泵的结构和工艺在各类液压泵中最为简单，并具有价格低、可靠性高、寿命长、抗污染以及自吸能力强等多方面优势，因此在液压传动与控制技术中，齿轮泵的应用占很大比重，它广泛应用于机床、轻工、冶金、矿山、船舶航空、石油化工等机械产品的液压系统中。

齿轮泵同时存在诸多缺点，主要是流量和压力脉动大，存在内部泄露，噪声较大，动态性能差，排量不可变，高温效率低，等。其中流量脉动问题尤为突出，它严重制约着齿轮泵的应用，因为泵的流量脉动大，不仅会使液压缸运动的平稳性、液压马达回转的均匀性变差，而且会引起压力脉动，进而使管道、阀门乃至整个系统振动，严重时会产生共振，引发强烈的噪声，这对轴、轴承、接头及密封都有破坏性的影响。如何减小齿轮泵的脉动已成为各国学者深入研究的课题。

目前，在一些压力平稳性要求较高的液压系统中，很少采用齿轮泵。为了减小齿轮泵的压力脉动，通常采用多级并联的形式，同时输出流量进行叠加，从而使该系统的总体输出流量脉动降低，相比同规格普通齿轮泵压力脉动率下降了25%。但是多级并联系统装配困难，并且占用空间较大，结构紧凑性差。另外，通过在齿轮泵外部系统中安装滤波器，合理改善泵外系统阻抗，也能够降低齿轮泵的压力脉动。但是，这种方法是从改善液压系统的性能出发，并没有对齿轮泵本生进行优化。

技术实现要素：

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种可变量低脉动齿轮泵，通过多个啮合单元依次啮合的方式降低齿轮泵的压力脉动，以满足液压系统的压力平稳性要求。

为了实现上述目的，本发明所设计的可变量低脉动齿轮泵，其特殊之处在于：由一个主动齿轮和多个从动齿轮组成泵油机构，所述主动齿轮的齿数为奇数，所述从动齿轮以主动齿轮为中心，按照角度等分的方式排列在主动齿轮的周围，与主动齿轮啮合，构成多个独立的啮合单元；所述泵油机构安装在由中壳、低压腔体机构、高压腔体机构构成的腔体中，所述低压腔体机构上设置有多个与泵油机构相通的低压腔出口，所述低压腔出口的个数与从动齿轮个数相同且位置对应，所述低压腔出口由调流螺栓控制开启与关闭；所述高压腔体机构上设置有多个与泵油机构相通的高压腔进口，所述高压腔进口的个数与从动齿轮个数相同且位置对应。

进一步地，所述低压腔体机构包括进口侧密封板和进口侧端盖，所述进口侧密封板安装在中壳一端部，其中，主动齿轮的轮轴和从动齿轮的轮轴安装在进口侧密封板上；所述进口侧端盖设置在进口侧密封板外侧，与进口侧密封板之间形成有低压腔，所述进口侧端盖上设置有连通低压腔的进油口，所述低压腔出口设置进口侧密封板上，用于连通泵油机构和低压腔。

更进一步地，所述高压腔体机构包括出口侧密封板和出口侧端盖，所述出口侧密封板安装在中壳另一端部，主动齿轮的轮轴和从动齿轮的轮轴安装在出口侧密封板上，所述出口侧端盖与出口侧密封板之间形成有高压腔，所述高压腔进口设置在出口侧密封板上，用于连通泵油机构和高压腔，所述出口侧端盖上设置有用于连通高压腔的出油口。

再进一步地，所述低压腔出口位于每个啮合单元中的主动齿轮与从动齿轮啮合终止位之后，所述高压腔进口位于每个啮合单元中的主动齿轮与从动齿轮啮合起始位之前。

再进一步地，所述主动齿轮的两端安装有轴承，主动轴从密封的壳体伸出，与动力设备相连接。

优选地，所述从动齿轮的数量为4~10个，通过进口侧密封板和出口侧密封板上的从动齿轮轴孔实现固定。本发明减小压力脉动的具体原理如下：

若从动齿轮数量为n个，该齿轮泵在运转过程中，主动齿轮转动一周，将分别于各从动齿轮完成一次啮合运动；而主动齿轮齿数为奇数，按照角度等分后，每个啮合单元的啮合相位相差360/(z×n)度；根据轮齿容积的变化规律可知，可变量低脉动齿轮泵的压力脉动频率为普通齿轮泵的n倍，压力脉动的幅值为普通齿轮泵的1/n倍；因此，齿轮单元的数量越多，压力脉动的幅值越小、频率越大，因此齿轮泵的输出更加连续、平稳。

本发明的优点在于：

1、与普通齿轮泵相比，可变量低脉动齿轮泵的压力脉动幅值低、频率高，流量输出平稳、连续，可用于对压力平稳性要求较高的液压系统。

2、与多级齿轮泵并联消减压力脉动的方法相比，可变量低脉动齿轮泵的操作更方便，并且具有体积小、重量轻、结构紧凑的优势。

3、通过调流螺栓可实现每个啮合单元入口的关闭功能，在不改变齿轮泵转速的条件下，能够对齿轮泵的流量进行调节。

4、从动齿轮泵按角度等分布置在主动齿轮周围，可以将主动齿轮轴上的径向力抵消，提高齿轮泵的运行寿命。

附图说明

附图1为本发明的齿轮布置端面示意图。

附图2为本发明的主动齿轮啮合位点示意图。

附图3为本发明的轴向剖面示意图。

附图4为本发明的分解视图。

附图5为本发明的低压进油机构的结构剖视图。

附图6为本发明的低压进油机构的又一结构剖视图。

附图7为本发明的高压出油机构的结构剖视图。

附图8为本发明的高压出油机构的又一结构剖视图。

附图9为本发明低压腔出口和高压腔进口位置的一般视图。

附图10为本发明低压腔出口和高压腔进口位置的端面视图。

附图11为本发明的完整装配视图。

图中：1.主动齿轮、11.主动轴；2.从动齿轮组；3.中壳；4.进口侧密封板、41.低压腔出口、42.从动齿轮轴孔；5.出口侧密封板、51.高压腔进口、52.从动齿轮轴孔；6.进口侧端盖、61.进油口、62.低压腔；7.出口侧端盖、71.出油口、72.高压腔；8.调流螺栓；9.轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如附图1~2所示，本发明的主动齿轮1的齿数为奇数，在主动齿轮1的周围，布置有6个相同的从动齿轮2，每两个相邻从动齿轮2的角度间距为60度。主动齿轮1和啮合的从动齿轮2共同构成泵油机构，由所有齿轮组成的泵油机构放置在中壳3中，中壳3的厚度与各齿轮的齿宽相同，每个齿轮的齿顶面与中壳3的内壁面紧密接触，以减小齿轮泵工作过程中的径向泄露。泵油机构一端设置有低压腔体机构，另一端设置有高压腔体机构，中壳3、低压腔体机构和高压腔体机构共同形成泵油封闭腔室。其中，低压腔体机构包括进口侧密封板4和进口侧端盖6和调流螺栓8，高压腔体机构包括出口侧密封板5和出口侧端盖7。

如附图3~4所示，进口侧密封板4和出口侧密封板5安装在中壳3的两端，与中壳3形成泵油机构的封闭腔室。同时，两密封板与各齿轮的端面紧密接触，以减小齿轮泵工作过程中的轴向泄露。在主动齿轮1的端面两侧安装有轴承9，轴承9固定在进口侧密封板4和出口侧密封板5的轴承安装孔中；6个从动齿轮2的转轴两端分别安装进口侧密封板的从动齿轮轴孔42和出口侧密封板的从动齿轮轴孔52中。进口侧密封板的从动齿轮轴孔42和出口侧密封板的从动齿轮轴孔52需进行表面硬化处理，也可安装滑动轴承。

如附图5~6所示，进口侧端盖6与进口侧密封板4之间形成有齿轮泵的低压腔62，进口侧端盖6侧边上设置有连通低压腔62的进油口61，油液通过进油口61直接进入低压腔62。进口侧密封板4上开有6个低压腔出口41，低压腔62通过低压腔出口41与齿轮泵的工作腔体连通；6个调流螺栓8通过进口侧端盖6上的螺纹孔延伸至低压腔出口41处，通过调节调流螺栓8的拧入深度，可以控制低压腔出口41开关，从而控制相对应的啮合单元是否泵油，最终达到控制流量的目的。出口侧端盖7与出口侧密封板5之间形成有轮泵的高压腔72，齿轮泵的出油口71位于出口侧端盖7的中心；出口侧密封板5上开有6个高压腔进口51，齿轮泵的工作腔体通过高压腔进口51与高压腔72连通，高压油液从各高压腔进口51中流出，在高压腔72中汇集，最后从出油口71中流出。优选地，低压腔出口41位于每个啮合单元中的主动齿轮1与从动齿轮2啮合终止位之后，所述高压腔进口51位于每个啮合单元中的主动齿轮1与从动齿轮2啮合起始位之前。

本发明的优点如下：

1、与普通齿轮泵相比，可变量低脉动齿轮泵的压力脉动幅值低、频率高，流量输出平稳、连续，可用于对压力平稳性要求较高的液压系统。

2、与多级齿轮泵并联消减压力脉动的方法相比，可变量低脉动齿轮泵的操作更方便，并且具有体积小、重量轻、结构紧凑的优势。

3、通过调流螺栓可实现每个啮合单元入口的关闭功能，在不改变齿轮泵转速的条件下，能够对齿轮泵的流量进行调节。

4、从动齿轮泵按角度等分布置在主动齿轮周围，可以将主动齿轮轴上的径向力抵消，提高齿轮泵的运行寿命。