一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽的制作方法

本实用新型主要涉及外啮合齿轮泵领域，具体涉及一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽。

背景技术：

外啮合齿轮泵(简称齿轮泵)是一种用于泵送工作油液的动力泵，有着极其广泛的应用。但由其结构所决定的随转速线性加深的困油现象，不仅影响着泵的工作性能和使用寿命，而且制约着泵高速化的进一步发展。目前有关困油现象的研究与控制，一方面涉及其主因——困油流量的最小化研究，即通过最优化的齿形参数，使困油流量最小，从源头上缓解困油现象，提高困油性能；另一方面则通过卸荷槽创新，实现困油压力的充分缓解与控制。传统卸荷槽大多采用圆形卸荷槽或者矩形卸荷槽，由于自身的结构设计的限制以及齿轮外啮合过程所产生的特殊形状的密闭困油空间，传统卸荷槽并不能有效解决困油现象，尤其卸荷槽即将关闭的位置附近的困油现象，无法有效解决。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，设计者提出一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，其目的在于：通过对卸荷槽形状结构的再创新，采用牙形卸荷槽，增大主体的卸荷面积，采用里端楔，增大卸荷槽关闭位置附近的卸荷面积，从而提高卸荷槽全程的工作效率。

一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，其特征在于：包括卸荷槽主体，牙形卸荷槽，所述卸荷槽主体设置有主动齿轮轴孔、从动齿轮轴孔，所述牙形卸荷槽设置在卸荷槽主体上，所述牙形卸荷槽包括槽面牙外弧、槽面里端直线段、槽面牙内弧、槽面远端弧、槽底牙外弧、槽底里端弧、槽底牙内弧、槽底远端弧，所述槽面牙外弧、槽面里端直线段、槽面牙内弧、槽面远端弧依次连接构成牙形卸荷槽的槽面封闭区域，槽底牙外弧、槽底里端弧、槽底牙内弧、槽底远端弧依次相连构成牙形卸荷槽的槽底封闭区域，所述槽面里端弧和槽底里端弧设置有斜楔面，所述槽面里端直线段与槽面牙外弧的交点通过齿轮最小困油位置时的啮合点，所述槽面里端直线段外切于对应的齿廓过渡曲线。

优选的，所述槽面里端弧和槽底里端弧设置的斜楔面的角度为30°。

优选的，所述牙形卸荷槽包括四组，分别关于轮心线、流向线对称，所述轮心线与流向线垂直，所述牙形卸荷槽在远离轮心线一端与油腔连通，其中，吸油口侧的牙形卸荷槽连通低压油腔，出油口侧的牙形卸荷槽连通高压油腔。

优选的，所述槽面牙外弧，槽面牙内弧，槽底牙外弧，槽底牙内弧的弧心为对应侧的齿轮轴孔轴心。

有益效果：本实用新型通过对卸荷槽形状结构的再创新，采用牙形卸荷槽，所述牙形卸荷槽槽面里端直线段与槽面牙外弧的交点通过齿轮最小困油位置时的啮合点，所述槽面里端直线段外切于对应的齿廓过渡曲线，充分利用齿轮啮合特点，增大全程的卸荷面积，提高卸荷槽的全程工作效率。

附图说明

图1为本实用新型卸荷槽主体结构示意图。

图2为本实用新型牙形卸荷槽槽底结构图。

图3为本实用新型斜楔面示意图。

图4为本实用新型在齿轮啮合时的实际位置结构图。

图5为小侧隙圆形卸荷槽，矩形卸荷槽，牙形卸荷槽三种卸荷槽下的卸荷面积示意图。

图6为牙形卸荷槽，矩形卸荷槽，圆形卸荷槽在实施例下的卸荷面积数据对比图。

图7为牙形卸荷槽，矩形卸荷槽，圆形卸荷槽在实施例下的卸荷压力数据对比图。

图8为本实用新型在不同转速下的卸荷压力数据图。

其中：1、主动齿轮轴孔 101、主动齿轮 2、从动齿轮轴孔 201、从动齿轮 3、牙形卸荷槽 301、槽面牙外弧 302、槽面牙内弧 303、槽面里端直线段 304、槽面远端弧 305、斜楔面 306、槽底牙外弧 307、槽底牙内弧 308、槽底里端弧 309、槽底远端弧 4、流向线 5、过渡曲线 6、轮心线 7、啮合点 8、困油区 9、切点 10、主动齿转向线 11、圆形卸荷槽 12、矩形卸荷槽 13、面积一 14、面积二 15、面积三 α、斜角 αi、槽面里端角 αo、槽底牙心角。

具体实施技术方案

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图4所示，一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，包括卸荷槽主体，牙形卸荷槽3，所述卸荷槽主体设置有主动齿轮轴孔1，从动齿轮轴孔2，所述主动齿轮轴孔1轴心和从动齿轮轴孔2轴心连线为轮心线6，所述齿轮泵在工作时，液体流向指示线为流向线4，所述轮心线6与流向线4相互垂直。所述牙形卸荷槽3设置在卸荷槽主体上，牙形卸荷槽3包括槽面牙外弧301，槽面里端直线段303，槽面牙内弧302，槽面远端弧304，槽底牙外弧306，槽底里端弧308，槽底牙内弧307，槽底远端弧309，所述槽面牙外弧301，槽面里端直线段303，槽面牙内弧302，槽面远端弧304依次连接构成牙形卸荷槽3的槽面封闭区域。所述槽底牙外弧306，槽底里端弧308，槽底牙内弧307，槽底远端弧309依次相连，构成牙形卸荷槽3的槽底封闭区域。所述槽面里端直线段303和槽底里端弧308设置有斜楔面305，所述斜楔面305将主流道与困油区8连通，简化主流道的加工并且可以提供最小困油位置更大卸荷面积。所述斜楔面305的斜角α为斜楔面305和水平面所形成的夹角。所述槽面里端直线段303与槽面牙外弧301的交点通过齿轮最小困油位置时的啮合点7，所述槽面里端直线段303外切于齿轮啮合时啮合点7对应的齿廓过渡曲线，外切点9。在小侧隙时，槽面里端角αi为齿距圆心角的一半，槽底牙心角αo大小等于齿距圆心角。

具体工作原理

一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，齿轮泵在工作时依靠双齿轮的不断啮合实现工作目的。在吸油口出，齿轮的啮合区域不断打开，造成低压油腔使得外界油液被压进油腔内；在出油口处，双齿轮不断啮合，挤压油腔内空间，形成高压油腔，将油液不断压出去。在这一工作过程中要求总是有两对齿轮同时啮合，这就有一部分油液被围困在两对齿轮所形成的封闭腔内，形成困油现象。主动齿轮101转动带动从动齿轮201转动，在出油口侧的高压油腔区域先形成困油区8，然后随着齿轮的不断啮合，困油区8不断缩小至最小。在这一过程中困油区8的密闭空间不断被压缩，形成高压，此时由于牙形卸荷槽3远离轮心线的一端与出油口油腔连通，困油区8内的高压油液可以通过牙形卸荷槽3流入出油口处，实现减压避免因困油区8的高压油液从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用，极易损害机器部件。随着齿轮的不断啮合，由于所述槽面里端直线段303与槽面牙外弧301的交点通过齿轮最小困油位置时的啮合点7，所述槽面里端直线段303外切于对应的齿廓过渡曲线，在整个压缩过程中，都可以实现困油区8的减压。在困油区8被压缩至最小时，出油口侧的牙形卸荷槽到达封闭的临界位置，同时进油口侧的牙形卸荷槽3也到达连通困油区8的临界位置。随着齿轮的继续啮合，困油区8会不断扩大，如果无法对困油区8补充油液，会使得困油区8内部形成局部真空，容易使油液产生气穴，引起噪声、震动和气蚀。此时进油口侧的牙形卸荷槽3实现了困油区8和进油口侧油腔的连通，而且由于所述槽面里端直线段303与槽面牙外弧301的交点通过齿轮最小困油位置时的啮合点7，所述槽面里端直线段303外切于对应的齿廓过渡曲线，实现了在困油区8体积扩大至困油区8结束的全程都可以连通进油口侧油腔，避免了因困油区8体积扩大所产生的不利影响。

实施例一

如图5所述，一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，在最大困油位置下，三种卸荷槽所分别对应的最大卸荷面积不同。其中，圆形卸荷槽的最大卸荷面积为面积一13；矩形卸荷槽的最大卸荷面积为面积一13和面积二14的总和；所述牙形卸荷槽的最大卸荷面积为面积一13和面积二14以及面积三15三块面积的总和。所述一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽相比较传统卸荷槽拥有更大的卸荷面积。

实施例二

如图6至图7所示，一种外啮合齿轮泵用里端楔牙形卸荷槽，原始参数取出口压力po=3×10⁶ Pa，进口压力pi=10⁵ Pa，转速3000 r/min，模数3 mm，齿数10，齿顶高系数1.16，顶隙系数0.25，压力角20°，啮合角29.6°，齿宽15 mm，齿侧间隙0.03 mm，介质密度870 Kg/m3，介质的流量系数0.62；介质内混入空气的气化压力pv=－0.2 MPa。

在最大困油位置到最小困油位置再到最大困油位置的“先压缩后膨胀”的一个困油周期内，由三维模型旋转和重叠面积测量方法，所得到的牙形卸荷槽3、矩形卸荷槽12和圆形卸荷槽11下的卸荷面积s⌒、s□、s○，单位为mm2。其中，s表示困油位置变量，即啮合点到啮合线端点的距离。牙形卸荷槽较矩形卸荷槽，最大卸荷面积增加30%左右，而且在最小困油位置的附近，卸荷面积具有近似的直线特征，所述牙形卸荷槽3解决了矩形卸荷槽12、圆形卸荷槽11的卸荷面积比较平坦的共性问题，在该位置提供了更大的卸荷面积，从而有效地缓解了困油压力的峰值冲击。对应的困油压力卸荷结果也可以反映出牙形卸荷槽的卸荷效果非常明显。对于不同转速下的实际数据，采取3000、6000、9000三种转速。通过实验数据得到所述牙形卸荷槽的卸荷效果，而且在6000转下所述牙形卸荷槽3能避免气穴现象的发生。由此可见，里端楔牙形槽能适应高速下的卸荷要求。

综上，本实用新型达到预期效果。