基于PRO/E的新型齿轮泵设计(2)

3、异形齿结构设计

3.1、键的设计

　　在异形齿轮泵前端盖与调整片之间巧妙设计了1个与传统键有很大差别的键。首先是形状上的差别,普通平键上下两面相互平行,在此设计成中间高两边低的形状;其次是作用上差别,该键主要是调整压力。调整片一面与6个从动轮轴向相接触,以调整轴向间隙;另一面与前端盖底面相接触。在前端盖上开1个键槽,并在其调整片对应位置上钻2个小孔。齿轮泵工作时,腔内压力升到一定值后油液就会经过调整片上的一个小孔流入上端盖底面的环行槽内。当腔内压力不断上升时,压力油就会把键槽中键的某一端顶起。这样油液就可从调整片另一个油孔流出而调整压力。从而保证调整片按一定压力压在齿轮端面,尽可能减低泵的端面泄漏。

3.2、后端盖上回油路设计

　　后端盖上回油路设计是异型齿轮泵的一个亮点。首先在后端盖侧面钻1个长孔(孔长至少要保证超过与顶盖接触面上的2个环型槽,且与钻孔螺栓底部孔同轴) ,待孔加工好后再将钻孔处孔口用密封装置密封,然后在下端盖上表面与顶盖接触面的2 个环型槽对应位置上再钻2 个孔(与侧面长孔相贯) ,利用弹簧、钢球和铜帽,组成同向单向阀。这样顶盖上表面轴承间隙处油液就可通过钻孔螺栓→长孔→单向阀→进油路。

3.3、异形齿轮设计

　　异形齿轮泵最大特点是齿轮设计。为解决传统齿轮泵径向力不平衡和流量脉动大的缺点,使齿轮泵径向力相互抵消,就必须得到一个大小相同方向相反的力才行。所以在从动轮对方再加1个从动轮,使径向力相互抵消(因不能完全抵消,故采用多个从动轮在大齿轮周围进行对称分布,从而使径向力能够尽量相互抵消) 。为了提高泵的流量首先应考虑将所有齿做得较大些。这样就增加了齿槽宽和流量。但齿数相应减少,齿轮泵脉动相应增大。经反复计算,将齿轮设计成为异形齿轮。

　　异形齿轮采用渐开线齿廓的大、小轮齿组合。主动轮大齿与从动轮大齿啮合,主动轮小齿与从动轮小齿啮合。能满足齿轮传动的啮合基本定律,瞬时传动比为定值且传动平稳。主动轮大齿与从动轮小齿啮合过渡,应如何保证瞬时传动比为定值且传动平稳呢? 可将大齿齿廓与小齿齿廓设计为相同渐开线,即主动轮大、小齿基圆半径相等,m小Z小cosα =m大Z大cosα;同时为了大齿齿廓与小齿齿廓应啮合能顺利过渡,研究发现:大齿齿厚s大应为小齿齿厚s小的( 2n+1)倍, 即s大=(2n+1)s小, n = 1、2、3。大齿模数m大应为小齿模数m小的(2n+1)倍, 小齿齿数Z小应为大齿齿数Z大的(2n+1)倍。同理设计从动轮的大、小齿轮。结论是异形齿轮小齿模数和大齿模数成一定的比例关系,小齿齿数和大齿齿数成一定的比例关系。最终设计结果为:从动轮小齿齿数为27,小齿模数为0.75mm,大齿模数为2.25mm,且在每隔8个齿的位置上开1个齿槽。主动轮小齿齿数为64,并在每隔7个小齿处设计1个大齿,小齿模数为0.75mm,大齿模数为2. 25mm。1个大齿所占空间是1个小齿加2个齿槽的宽度,由此形成的异形齿轮泵不仅增大了流量而且提高了工作稳定性。

4、结语

　　基于PRO/E新型异形齿轮泵的优点并不是外观设计,而是其独特的内部结构设计。该齿轮泵之所以称之为异形齿轮泵,是因为采用了异形齿轮作为工作元件,从而克服了传统齿轮泵的不足。

　　异形齿轮泵不仅是对传统齿轮泵中的齿轮进行了优化设计,同时在其前端盖与调整片之间巧妙地增加了1个键。后端盖上回油路设计也是其亮点所在。异型齿轮泵与传统齿轮泵相比,流量有所增大,工作稳定性有所提高,具有一定的推广应用价值。