基于PRO/E的新型齿轮泵设计

1、现有泵结构与性能分析

　　原有外啮合齿轮泵工作原理是两外啮合齿轮反向转动,在吸油腔内轮齿逐渐分离,油液在大气压作用下,进入吸油腔后随齿轮旋转带到压油腔。然后轮齿逐渐啮合,压力升高后油液被挤出输送到压力回路中。其传动原理如图1所示。

图1　齿轮泵传动原理

　　这种齿轮泵存在以下不足:

　　(1)密封容积小,故流量小且不可调,工作效率低;

　　(2)工作中每一对轮齿啮合时容积变化不均匀。会形成较大流量和压力脉动,并产生振动及噪声;

　　(3)齿轮泵泄漏较多,能量损失较大;

　　(4)齿轮轴及轴承所承受的径向力不平衡,可能导致传动轴弯曲变形,齿顶和泵体内壁产生摩擦。

　　为了克服这些不足,作者设计了一种新型齿轮泵,可以增大泵的流量,提高泵的工作稳定性。

2、异形齿轮泵设计

2.1、异形齿轮泵组成

　　异形齿轮泵组成如图2所示。

图2　异形齿轮泵结构

2.2、工作原理

　　花键轴一端与外部设备电动机相连接。另一端是花键槽,它与主动齿轮相配合带动主动齿轮转动, 6个从动齿轮与主动齿轮形成外啮合。主动轮顺时针转动时6个从动轮逆时针转动,相当于6组普通齿轮泵同时工作。由于6个从动轮在主动轮的周围对称分布,工作时产生的径向力能相互抵消,噪声和振动比传统齿轮泵有明显降低。在此设计了一种双模数的异形齿轮传动代替传统齿轮传动。由于大齿轮的作用,齿轮泵流量提高。异形齿轮结构如图3所示,异形齿轮泵工作原理如图4所示。

图3　异形齿轮结构图        图4　异形齿轮泵工作原理

2.3、异形齿轮泵的各项性能参数

2.3.1、异形齿轮泵各项参数

　　通过设计,确定齿轮泵的各项技术参数为:

(1)从动轮主要技术参数

　　大齿模数m大=2.25mm, 小齿模数m小=0.75mm,从动轮小齿齿数Z小=24,从动轮齿槽数n′=3,从动齿轮个数n=6,从动轮齿顶圆直径da=21.75mm,从动轮齿根圆直径df=20.25mm,从动轮开槽深度h=3.375mm=主动轮大齿齿高,从动轮宽度B=主动轮宽度=20mm。

(2)主动轮主要技术参数

　　大齿模数m大=2.25mm, 小齿模数m小=0.75mm,主动轮小齿齿数Z小=72,主动轮大齿齿数Z大=8,主动轮个数n=1,主动轮小齿齿顶圆直径da1=55.5mm,主动轮小齿齿根圆直径df=52.125mm, 主动轮大齿齿顶圆直径da2=58.5mm。

2.3.2、异形齿轮泵的排量

　　齿轮泵排量是指按泵的密封腔几何尺寸变化计算而得的泵每转排出液体的体积。齿轮泵排量等于齿轮所有齿槽容积之和。

　　假若齿槽容积等于轮齿体积,则齿轮泵排量等于1个齿轮的齿槽容积和轮齿的总和。实际上齿槽容积稍大于轮齿体积,故Φ 取为3.33,计算可得异形泵排量:　

式中V ———异形泵排量, mL/r
　　n′———从动轮的齿槽数, n=3
　　B ———从动轮的宽度,B=20mm

　　通过试验,对异形齿轮泵的各项参数进行了测量,测量结果见表1。

表1　异形齿轮泵的技术参数