[发明专利]一种强化齿轮端面动压润滑效应的外啮合齿轮泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种外啮合齿轮泵，特别是涉及一种强化齿轮端面动压润滑效应的外啮合齿轮泵。 

背景技术：

外啮合齿轮泵一般用于工作油液的输送、泵运，该装置主要包括泵体，泵体内设有一对外啮合的齿轮，泵体一侧设有进油口，另一侧设有排油口，泵体上设有与齿轮的端面相配合的浮动侧板，齿轮轴经轴承安装在端盖上设置的轴承座内，其中主动齿轮的齿轮轴穿过端盖与驱动机构传动连接。 

外啮合齿轮泵内主要存在四对摩擦副，它们分别是泵体的内表面与主动齿轮轴和从动齿轮轴的齿顶圆间形成的摩擦副（摩擦副1）、齿轮端面与浮动侧板内表面间形成的摩擦副（摩擦副2）、主动齿轮和从动齿轮在齿轮啮合处形成的摩擦副（摩擦副3）和轴与轴承间形成的摩擦副（摩擦副4）。曾有文献对28件失效的外啮合齿轮泵做了一个统计，其中摩擦副4的失效率为17.8%；摩擦副2的失效率为67.9%；摩擦副1的失效率为28.6%；摩擦副3的失效率为3.5%（注：对于同样一个外啮合齿轮泵，引起的失效形式可能有多种）。由此可见，外啮合齿轮泵的失效与摩擦副的失效有很大的关联，尤其摩擦副2引起的失效率最高。 

从摩擦学角度看，摩擦副2内的良好润滑能够有效地降低磨损和提高寿命。目前，主要通过改善浮动侧板的材料来提高摩擦副2内的润滑性能，如公告号为CN102359447A的专利申请公开的利用连续浇注铜合金侧板的齿轮泵等。目前还未见通过合理的结构设计来提高润滑性能的报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种强化齿轮端面动压润滑效应的外啮合齿轮泵，该齿轮泵通过改变浮动侧板内侧表面的形状来强化齿轮端面动压润滑效应，继而使泵的润滑性能得到改善。 

本发明提供的强化齿轮端面动压润滑效应的外啮合齿轮泵，包括主动齿轮、轴、泵体、浮动侧板和从动齿轮，浮动侧板的内侧面紧贴主、从动齿轮端面，浮动侧板上加工有卸荷槽，所述浮动侧板的内侧面由上、中、下三部分构成，其中位于主动齿轮中心以上的部分为上部分，位于从动齿轮中心以下的部分为下部分，其余为中间部分，所述上部分和下部分为一斜面，该斜面从靠近排油腔的一侧向靠近吸油腔的一侧逐渐向远离主、从动齿轮端面的方向倾斜，从而在主、从动齿轮的端面间隙内形成具有收敛特性的油楔结构，所述中间部分为竖直平面，卸荷槽设于中间部分上，其位于吸油侧的卸荷槽与轴孔及端面间隙的大口连通。 

现有外啮合齿轮泵由于浮动侧板端面与齿轮的轴向端面平行，因此由旋转的齿轮端面和静止的侧板端面所引起的动压效应为零。这时在该摩擦副内就只存在着两种效应的组合润滑，一种是由浮动侧板的轴向振动力W所引起的挤压效应，此时的油膜厚度h是取决于W的动态变化量，属于流体动压润滑范畴，如图4a所示。为了降低泵的振动与噪音，设计上都希望抑制浮动侧板的轴向振动，因此这一部分的润滑效果将大幅降低，油膜厚度h大幅减小，导致磨损增加，失效概率高。 

另一种是由泵排油口与吸油口之间的压差Δp=(p₀-p₁)所引起的压差效应，此时的油膜厚度h为取决于Δp的确定值，属于流体静压润滑范畴，如图4b所示。其中，p₀表示泵排油口压力，p₁表示吸油口压力。 

在图5a中，当位于吸油区的齿谷在装满油液后，随着齿轮的旋转被带到排油区，在转移的过程中，齿谷内的油液由吸油区的低压将逐步增压到 排油区的高压，由此在齿轮轴上就产生了如图5a所示的液压径向力F₁、F₂，液压径向力不仅直接影响轴承的寿命，而且使齿轮轴变形，导致齿顶刮削泵体内圆。为了平衡径向力F₁、F₂，常在浮动侧板上开设平衡槽，如图5b所示，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与吸油腔和排油腔对应的液压径向力起平衡作用。还有就是扩大吸油腔，只保留靠近压油腔的1到2个齿起密封作用，如图5c中Ⅰ-Ⅱ齿所示。 

当采用如图5b所示的平衡槽时，图5b中打”●”轮齿两侧的压差为零，故丧失了该部分的流体静压润滑的压差效应，导致油膜力降低，油膜厚度减小。同样，当采用如图5c所示的Ⅰ-Ⅱ齿密封时，随着图5c中打”●”轮齿数量的增多，压差效应的丧失最严重，油膜力降低和油膜厚度减小明显，导致磨损增加，失效率高。因此，如能充分发挥旋转齿轮端面和静止侧板端面间的动压效应，就有可能通过增加其间的油膜力和提高油膜厚度，达到减少磨损和提高摩擦副的使用寿命。