專(zhuān)利名稱(chēng)：液壓齒輪泵中的大壓力角負(fù)變位齒形齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪，具體地說(shuō)，涉及一種液壓齒輪泵中的大壓力角負(fù)變位齒形齒輪。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的液壓齒輪泵，其齒輪大都采用普通標(biāo)準(zhǔn)的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪，在液壓齒輪泵的設(shè)計(jì)中，排量計(jì)算一般都采用公式q＝2πzm2B*10-3進(jìn)行排量計(jì)算以確定齒輪的參數(shù)，式中q-泵的排量單位ml/rZ-齒輪的齒數(shù)m-齒輪的模數(shù) 單位mmB-齒輪的寬度 單位cm從上述公式中可知，排量q與齒數(shù)z的一次方正比，與模數(shù)的平方成正比，與齒輪寬度成正比。當(dāng)需增大排量時(shí)，若增加齒數(shù)會(huì)使齒輪泵體積增大，若增加齒輪寬度，一方面會(huì)使泵的體積增大，還會(huì)增加齒輪泵軸承負(fù)荷，影響齒輪泵壽命。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的壓力角為 20°，齒頂高系數(shù)ha＝1，齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)Zmin＝2×1/sin220°＝17。兩只齒輪相嚙合的理論中心距A＝m×z，為了達(dá)到較大排量，增加模數(shù)m和齒數(shù)z都會(huì)使齒輪泵體積增大，安裝齒輪泵需要較大空間，空間小將無(wú)法使用。
目前使用的齒輪泵，普遍存在瞬時(shí)流量脈動(dòng)過(guò)大的缺點(diǎn)，降低了液壓系統(tǒng)中元件工作的平穩(wěn)性和均勻性，甚至?xí)a(chǎn)生壓力脈沖，從而使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生很強(qiáng)的噪聲污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種齒數(shù)少，模數(shù)大的齒輪，制造的液壓齒輪泵不僅能滿(mǎn)足流量的要求，又能做到體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，不根切，噪聲低。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)的液壓齒輪泵漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的齒形為30°壓力角齒形負(fù)變位。


附圖為齒輪圓周壓力的近似分布曲線(xiàn)。
本發(fā)明的積極效果是采用大壓力角負(fù)變位齒形漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪制造的液壓齒輪泵，體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、噪聲低，齒輪不產(chǎn)生根切，其排量、額定壓力，容積效率，總效率及噪音都達(dá)到國(guó)標(biāo)一等品的標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
一、齒輪參數(shù)及計(jì)算案例1、齒形參數(shù)(1)齒數(shù) Z＝10(2)模數(shù) m＝5.75(3)齒形壓力角 α＝30°2、設(shè)計(jì)計(jì)算公式(1)理論中心距 a＝mz＝57.5(2)實(shí)際中心據(jù) a′＝55(3)分度圓直徑 d＝mz＝57.5(4)基圓直徑 db＝mzcosα＝49.8(5)嚙合角α′由公式cosα′＝a/a’*cosα得α′＝arcc(a/a’*cosα)＝arccos57.5/55*cos30°＝25.12°(6)變位系數(shù) x＝z(ivnα′-ivnα)/2tgα＝-0.202(7)中心距分離系數(shù) y＝(a’-a)/m＝(55-57.5)/5.75＝-0.435(8)齒頂高變動(dòng)系數(shù) Δy＝(x1+x2)-y＝-0.404+0.435＝0.031(9)齒頂高 ha＝(ha*+x-Δy)m＝(1-0.202-0.031)*5.75＝4.41(10)齒根高 hf＝(ha*+cn*-x)m取cn*＝0.17hf＝(1+0.17+0.202)×5.75＝7.89(11)齒頂圓直徑 da＝d+2ha＝57.5+4.441*2＝66.32取66.5(12)齒根圓直徑 df＝d-2hf＝57.5-7.89*2＝41.72(13)齒頂圓壓力角αa＝arccosdb/da＝arccos49.8/66.5＝41.5°(14)重合度 ε＝1/2π*[2z(tgαa-tgα′)]＝1.32(15)公法線(xiàn)長(zhǎng)度 w＝mzcosα[(k-0.5)+zinvα]+2xmsinα式中K為夸齒數(shù)K＝30z/180+0.5＝2.16取k＝2則w＝5.75*10*cos30°[(2-0.5)π+10inv30°]-2*0.202*5.75sin30°＝24.998

圖1為標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪外嚙合示意圖；圖2為齒輪圓周壓力的近似分布曲線(xiàn)。
圖中d、分度圓直徑，ha、齒頂高，hf、齒根高，h、全齒高，da、齒頂圓直徑，d、分度圓，df、齒根圓直徑，a、中心距，α、齒頂圓壓力角，F(xiàn)ty、嚙合力在y軸方向的分力，Rb、齒輪基圓半徑，Ra、齒頂圓半徑，R、齒輪分度圓半徑。
二、采用大壓力角負(fù)變位齒形的實(shí)施方案1、減小了軸承所承受的徑向力如圖1圖2所示，作用在從動(dòng)齒輪軸上的徑向力F2是沿齒輪圓周液體壓力產(chǎn)生的徑向力Fp和由齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力Ft組成的，其中由齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力FT在y軸上的分力為Fty＝BΔP/Rb*(Ra-R)cosα式中Fty嚙合力在y軸方向的分力Rb齒輪基圓半徑Ra齒頂圓半徑R齒輪分度圓半徑α齒輪壓力角由上式及齒輪圓周壓力的近似分布曲線(xiàn)圖可以看出由于壓力角α增大，從動(dòng)齒輪在y軸方向所承受的徑向力降低，從而減輕了軸承負(fù)荷，降低了機(jī)械損失。有利于齒輪泵的機(jī)械效率和使用壽命的提高。
2、避免了齒輪根切由機(jī)械原理可知漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪在加工中不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)為Zmin＝2ha*/Sin2α其中Zmin漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)ha*齒頂高系數(shù) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ha*＝1α齒輪壓力角 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定α＝20°由上式可知當(dāng)齒頂高系數(shù)ha*＝1 α＝20°時(shí)不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)Zmin＝2*1/Sin220°＝17而齒輪泵由于體積的限制不可能將齒數(shù)增加到17。我們采用了Z＝10、m＝5.75、α＝30°的齒形參數(shù)后，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)Zmin＝2*1/Sin230°＝8。盡管我們采取了負(fù)變位，由不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)公式X≥ha*-zSin2α/2＝-0.25可知，變位系數(shù)X＝-0.202＞-0.25，由此證明當(dāng)采用α＝30°的壓力角后在Z＝10，修正系數(shù)X＝-0.202的條件下不會(huì)產(chǎn)生根切，即保證輪齒的強(qiáng)度，且減少了齒輪泵的體積。
3、降低齒輪泵流量不均勻系數(shù)液壓齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在瞬間流量脈動(dòng)的缺點(diǎn)。如果流量脈動(dòng)大會(huì)降低液壓系統(tǒng)中元件工作的平穩(wěn)性和均勻性，甚至?xí)a(chǎn)生壓力脈動(dòng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)生很強(qiáng)的噪音。
齒輪泵流量不均勻系數(shù)為σQ＝3π2Cos2α/12(Z+1)π2Cos2α式中σQ流量不均勻系數(shù)Z齒輪齒數(shù)α齒輪壓力角由上式可以看出采用大壓力角齒形可以降低齒輪泵流量不均勻系數(shù)，從而提高系統(tǒng)元件工作的平穩(wěn)性，降低軸承的負(fù)荷，提高齒輪泵的綜合品質(zhì)和使用壽命。
綜上所述，采用大壓力角負(fù)變位齒形可以縮小齒輪泵的體積，減輕軸承負(fù)荷，降低流量不均勻系數(shù)和噪音，從而提高齒輪泵的機(jī)械效率和使用壽命。推薦使用該齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)制造的齒輪泵，其主要技術(shù)參數(shù)排量 q＝20-110ml/r額定壓力P＝20MPa最高壓力Pmax＝25MPa額定轉(zhuǎn)速n＝2000r/min最高轉(zhuǎn)速nmax＝2500r/min容積效率ηv≥92％總效率η總≥83％噪聲dB(A)≤8權(quán)利要求
1.一種用于液壓齒輪泵中的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪，其特征在于齒輪的齒形為30°大壓力角負(fù)變位齒形。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種液壓齒輪泵上使用的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪，其齒型為負(fù)變位30°壓力角。使用本齒型的生產(chǎn)的液壓齒輪泵，體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、不根切、噪聲低，其排量、額定壓力，容積效率，總效率及噪聲都達(dá)到國(guó)標(biāo)一等品的要求，有很好的推廣使用價(jià)值。
文檔編號(hào)F04C2/00GK1743673SQ200510094519
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者韓永進(jìn), 徐云濤, 劉洪森, 林國(guó)英, 袁世維, 王小兵 申請(qǐng)人:徐州科源液壓有限公司