一種齒輪箱專(zhuān)用油泵介紹

曾祥亮

摘要：根據(jù)某型號(hào)齒輪箱的基本技術(shù)要求，選用一款標(biāo)準(zhǔn)齒輪油泵，在不改變其機(jī)械原理的前提下，對(duì)其結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，最終，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使油泵的性能得到了改良，并更加適合齒輪箱的應(yīng)用，形成了這個(gè)齒輪箱的專(zhuān)用油泵。

Abstract： According to the basic technical requirements of certain type of gearbox， a standard gear oil pump is selected to improve its structure and size without changing its mechanical principle. Finally， through the improvement of its structure， the performance of the pump is improved and more suitable for the application of the gearbox， forming a special oil pump for this gearbox.

關(guān)鍵詞：專(zhuān)用油泵;齒輪箱;齒輪泵;人字齒

Key words： special oil pump;gearbox;gear pump;herringbone gear

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.212+.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A  ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0062-02

1? 背景介紹

有一款新研發(fā)的用于燃?xì)廨啓C(jī)的齒輪箱上需要一個(gè)齒輪泵，該泵的技術(shù)要求是：額定轉(zhuǎn)速為2942r/min，供油壓力為0.6MPa，流量為600L/min。

根據(jù)上述技術(shù)要求，市場(chǎng)上沒(méi)有能滿足要求的標(biāo)準(zhǔn)齒輪泵。目前市場(chǎng)上大流量、中等壓力的齒輪油泵轉(zhuǎn)速最大為1420r/min，常見(jiàn)的安裝形式為臥式安裝，齒輪為直齒，噪聲較大。

本油泵是選用一款滿足流量與壓力的國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪油泵KCB-300，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)后，最終滿足了齒輪箱的基本技術(shù)要求，改進(jìn)后的油泵型號(hào)定為 KCB-GD-300/600，含意為：此油泵是在型號(hào)為KCB-300油泵的基本結(jié)構(gòu)尺寸基礎(chǔ)上改進(jìn)為滿足低噪聲、轉(zhuǎn)速2942r/min、供油壓力為0.6MPa和流量600L/min這些技術(shù)要求的齒輪箱專(zhuān)用油泵。

2? KCB-300標(biāo)準(zhǔn)齒輪油泵介紹

本油泵是借鑒一種型號(hào)為KCB-300的標(biāo)準(zhǔn)齒輪油泵進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

KCB-300是一種標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)工業(yè)齒輪泵，主要由泵體、前蓋、后蓋、齒輪、軸、安全閥、軸端密封所組成。KCB-300齒輪泵的轉(zhuǎn)速為1420r/min，油泵流量300L/min，安裝形式為臥式安裝。

通過(guò)優(yōu)化KCB-300的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，使其轉(zhuǎn)速達(dá)到2942r/min，同時(shí)油量也達(dá)到600L/min，并優(yōu)化設(shè)計(jì)油泵的接口結(jié)構(gòu)，使之能適用在齒輪箱上的安裝。

KCB-300是一款常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)的齒輪泵，根據(jù)用戶對(duì)用途、工質(zhì)、工況、壓力、流量的要求，可以選擇不同的規(guī)格與型號(hào)。常見(jiàn)齒輪泵的基本特點(diǎn)如下：

①泵頭的結(jié)構(gòu)由泵體、前蓋 、后蓋、直齒輪、軸和安全閥等部件組成;

②泵頭的安裝型式一般為臥式，常見(jiàn)的是分體的安裝座;

③提供泵的動(dòng)力源常見(jiàn)的是電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min、980r/min、740r/min、500r/min等，大流量齒輪油泵最高轉(zhuǎn)速都在1450r/min以下，泵和電機(jī)聯(lián)接釆用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器聯(lián)接，以平鍵來(lái)傳遞扭矩;

④標(biāo)準(zhǔn)的齒輪泵，往往采用直齒，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，維護(hù)方便，其用途十分廣泛;

⑤齒輪泵的共同缺點(diǎn)是噪聲大，尤其是直齒齒輪泵，一般情況下是只適用低轉(zhuǎn)速（1450r/min）以下，或?qū)υ肼暉o(wú)特別要求的工況。

KCB-300結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

3? 技術(shù)分析

針對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)泵的基本特點(diǎn)和齒輪箱油泵的技術(shù)要求，除該泵的結(jié)構(gòu)原理、每一轉(zhuǎn)的容積流量和進(jìn)出口管道口徑（決定于出口壓力）之外，其他都滿足不了箱體齒輪泵的應(yīng)用要求。為了滿足箱體齒輪泵的要求，需要在KCB-300的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)的進(jìn)行了如下的改進(jìn)：

①取消了前蓋，更改了泵體的結(jié)構(gòu)，使油泵便于立式安裝;

②泵的動(dòng)力由齒輪箱提供，將泵主動(dòng)軸圓柱為1：8的錐體，平鍵聯(lián)接改半圓鍵聯(lián)接，這樣，在泵的主動(dòng)軸錐體上用半圓鍵來(lái)安裝傳送動(dòng)力的齒輪（油泵齒輪），錐體的結(jié)構(gòu)保證安裝油泵齒輪裝配時(shí)能自動(dòng)定心，裝拆方便;

③油泵立式安裝在齒輪箱輸出軸側(cè)的箱體上，中間增加一個(gè)安裝法蘭，只需要改變法蘭的接口尺寸，該泵就可以安裝于不同的齒輪箱;

④為了降低提高轉(zhuǎn)速后的噪聲，油泵齒輪由直齒改為人字齒，同時(shí)將齒輪的加工精度由8 GB/T 10095提高到6 GB/T 10095;

⑤油泵齒輪采用人字齒后，還可能有少量不定向的脈動(dòng)軸向力，脈動(dòng)會(huì)導(dǎo)致齒側(cè)磨損，因此，在輸入軸前端增加設(shè)計(jì)了深溝球軸承來(lái)克服脈動(dòng)軸向力;

⑥由于油泵接口（主動(dòng)軸處）和箱體連接，因此取消了主動(dòng)軸端的密封裝置 ，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)的同時(shí)，泵內(nèi)的泄漏油還可為深溝球軸承提供潤(rùn)滑;

⑦為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，方便調(diào)節(jié)，將安全閥體設(shè)計(jì)在泵的后端 。

具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

4? 技術(shù)方案

技術(shù)方案詳細(xì)結(jié)構(gòu)介紹如下：

4.1 基本構(gòu)造

如圖3所示，箱體齒輪泵由殼體、后蓋、主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、深溝球軸承、軸瓦、緩沖閥體、彈簧座、彈簧、調(diào)壓螺桿、閥門(mén)蓋、鎖緊螺母、保護(hù)蓋和安裝法蘭等組成。

4.2 工作原理

如圖3所示，油泵齒輪安裝在主動(dòng)軸上的錐度部位，使用錐度定心，半圓鍵傳扭，通過(guò)一個(gè)油泵齒輪與齒輪箱里面的附件齒輪嚙合來(lái)獲得動(dòng)力，安裝法蘭與齒輪箱的箱體配合，使油泵立式的安裝在箱體壁上。油泵內(nèi)的齒輪設(shè)計(jì)為人字齒結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速可以提高到3000r/min，油量達(dá)到600L/min，壓力為0.6MPa，相對(duì)原來(lái)的直齒結(jié)構(gòu)，人字齒的傳動(dòng)更加平穩(wěn)，可以實(shí)現(xiàn)較好的降低噪音。

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使油泵的性能得到了改良或更加適合齒輪箱的應(yīng)用，但是其基本工作原理和KCB-300齒輪泵的是一致的。

4.3 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和特點(diǎn)

①將泵體、前蓋設(shè)計(jì)為整體的結(jié)構(gòu)，即設(shè)計(jì)成一個(gè)零件——?dú)んw，便于將臥式安裝改為立式安裝;②主動(dòng)軸的接口為錐度結(jié)構(gòu)，安裝油泵齒輪時(shí)能自動(dòng)定心;③采用立式安裝，將安裝處改為主動(dòng)軸處，油泵通過(guò)齒輪傳動(dòng)借助了齒輪箱的動(dòng)力，并且取消了主動(dòng)軸端的密封裝置，適用于齒輪箱;④將油泵內(nèi)的齒輪由直齒改為人字齒結(jié)構(gòu)，提高油泵轉(zhuǎn)速和流量的同時(shí)，還降低了工作噪音;⑤在主動(dòng)軸上增加了深溝球軸承設(shè)計(jì)，克服了人字齒結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的少量不定向的脈動(dòng)軸向力，使油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定。

5? 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)齒輪箱的基本技術(shù)要求，選用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)齒輪油泵KCB-300，對(duì)其結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，最終，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使油泵的性能得到了改良并更加適合齒輪箱的應(yīng)用，形成了這個(gè)專(zhuān)用油泵，與標(biāo)準(zhǔn)泵比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、工藝性好、制造成本低;②能適用高轉(zhuǎn)速（3000轉(zhuǎn)/min）的工作條件;③采用人字齒結(jié)構(gòu)，提高油泵轉(zhuǎn)速和流量的同時(shí)降低了工作噪音;④接口結(jié)構(gòu)和安裝形式適用于齒輪箱;⑤該泵結(jié)構(gòu)、允許工況、齒輪結(jié)構(gòu)、安裝形式、動(dòng)力接口等都作了改變，填補(bǔ)了用于齒輪箱的專(zhuān)用油泵的技術(shù)空白。

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