摆线齿轮泵内转子加工工艺及工装设计

作者简介：孟华峰（1973—），男，江苏泰州人，讲师，主要从事机加
下道工序作好定位基准准备。摆线内转子材料为 20CrMo，热处理 工工艺教学、职业教育管理工作。
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图 1 中，电机输出模型分别设置了电机线电压检测模块和定 发现可能发生的电机故障，有针对性地进行维修，进而实现控制电
液压泵主要分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵 3 类。摆线类液压泵 归属齿轮泵类型。摆线齿轮泵结构紧凑，自吸能力强，传动平稳。摆 线转子油泵简称摆线泵，它与渐开线外啮合齿轮泵相比，具有结构 少、体积小、单位面积排量大、噪声低、流量脉动小、自吸性能好、适 于高转速等优点。在采煤机液压回路中，主要应用在辅助供油系统 回路中。内外转子（摆线齿轮泵）工作时最高压力为 25 kg/cm，属低 压工作。考虑瞬时启动及停车等情况产生的液压冲击，对内外转子 造成一定的短时高压力，因此工艺上应在提高齿形表面硬度的同 时提高内外转子的综合机械性能。由于以上优点，摆线转子泵广泛 应用于汽车、拖拉机、摩托车润滑油泵。
中，整体夹具一起固定去掉磁盘的 M7130 平面磨床工作台上，这
样就可以保证砂轮每次修整后都能与工件处于准确的范成运动位
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置上，工作台带动卡具往复运动磨削，砂轮头架上下为进给运动。
后，合适的磨削参数如下：砂轮转速＝1 700 r／min，粗磨径向进给 t1＝0.010～0.015 mm（半径），精磨径向进给 t2＝0.005～0.010 mm（半 径）。当转子回转角速度一定时，位于曲线拐点处范围的速度较齿顶 处为高，因为这部分齿面为主要受压区，进给速度选择以此处为准。 当砂轮直径和转速一定时，工件最佳回转速度为 1.736 r／min。
电机的状态监测与状态维修在很大程度上决定了电机真正的 节能效益及其服役寿命。电机能耗决定了其服役寿命，因此，不管 是要实现节能减排，还是要实现电机服役寿命最大化，都必须控制 电机能耗。本文探讨的电机软起动节能控制系统以及电机状态监 测、状态维修策略的应用，都能在一定程度上控制电机能耗，延长 电机服役寿命。
电机，尤其是大型电机，其运行状态与能耗有很大的关联性。 根据前人的相关研究，对电机实现运行状态的实时监测以及合理 的后期维护保养策略，能够在很大程度上改善电机的运行特性，并 能够有效节能（可以节能 26%）。为此，开展电机状态监测及状态维 修策略的应用很有必要。
对电机实施状态监测，就是对电机的输出特征参数进行实时 检测，如电机输出电压、输出电流、输出转矩等特征参数，通过设置 合理的传感器监测并采集这些参数，再纳入负反馈环节实现对电
内转子 5，也随心轴 4 作公转，同时内转子 5 又与定子针齿 13 相
啮合，受定子针齿的反作用，使内转子与心轴 4 又绕其自身轴线
O1，以 nZ 转速逆时针自转，因为 Z2－Z1=1，每当偏心套筒 9 转一周 时，内转子 5 就向相反方向转过一个齿，当偏心套转 Z1 转时，内转 子 5 将反转一周，心轴 4 右端的工件 11 于左端的内转子 5 运动相
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摆线齿轮泵内转子加工工艺及工装设计
孟华峰
（泰州机电高等职业技术学校，江苏 泰州 225300） 摘 要：摆线转子泵具有体积小、结构紧凑、零件少、重量轻、噪声低、工作平稳、自吸性强及良好的高转速特性等特点，广泛用于纺机、印机、 机床、轻工机械等需低压连续润滑或间断供油润滑的机械设备上。分析了内转子齿廓为短幅外摆线圆内等距线，而不宜采用普通外摆线及长幅 外摆线的原因，确定了磨削参数、机床的改装方法及专用工艺装备。 关键词：摆线齿轮泵；内转子；工艺；工装
圆柱镶于
壳体 8 上，成为定子，其齿数 Z2=7，心轴右端固定安装对刀样块 10，工件 14 用螺母固定在心轴 4 上。当电机 2 带动偏心套 9 转动
时，如偏心套筒转动方向为顺时针，转速为 nG=1.711 r／min，则心
轴 4 的轴心线将以 2.8 mm 偏心距为半径，绕 O2 圆心也以转速 nG=1.711 r／min 公转，转向亦为顺时针方向转动，心轴左端固联的
机的闭环控制，可以进一步提高电机的运行特性和运行效益，真正 实现电机能耗的降低。
随着电机服役和运行时间的增加，其各部分功能部件势必会 发生老化、变旧等现象，造成电机能耗加大。为此，还需要为电机制 定合理的状态维修策略。过去，我国对机电设备普遍采取事后维修 的方式，这带来了维修过剩、维修不足和盲目维修的结果，人为造 成了电机运行状态提前下滑甚至恶化，导致电机能耗过高且未到
子电流检测模块，其中定子电流在经过低通滤波模块滤波降噪之 机能耗、节能减排的目标。
后进入数字平均值采样模块，采样模块将定子电流的采样值送入 在线寻优模块，与理想的优化值进行对比，试图寻找到优化后的理 想输出电压值，并减去由电机线电压检测环节反馈回来经低通滤 波之后的线电压，将确定的输出电压传递给调压模块，从而实现对 电机线电压的动态调节，以达到节能控制的目标。 2.3 电机状态监测及状态维修策略的应用
2 内转子的工艺装备设计
根据摆线转子泵的啮合性质和内转子曲线的性质，对内转子
摆线的磨削方法采用范成法磨削。如图 3 所示，电机 2（N=800 W，
n=1 380 r／min）经皮带轮（96／86）传动两级涡轮付（1／30×1／30）带
动偏心套筒 9 转动，电机 2 转动偏心套筒 9 的转速为 1 380×
摆线齿轮内转子的齿廓形线是由短幅外摆线而来的，如图 1 所示，当滚圆由 x 轴上位置以逆时针方向沿半径为 Rb 的导圆滚动 周长到 OrL 位置时，该圆内距 Or 为 e 的动点 E 则画出了一拱短幅 摆线，此摆线即为内转子理论轮廓线，其幅高 h=2e。沿短幅外摆线 上取若干点为圆心，并以 a 为半径画若干圆，这些圆的内侧的包络 线即是内转子的一个齿廓，即为内转子实际廓线，该廓线称为短幅 外摆线圆内等距线。
剪床下长料后，内孔 准1900.013 ，车成 准1800.03 粗糙度 1.6，然后以一 刀下端面为基准，修磨两端面，作为粗切齿的定位基准。渗碳、淬火 等热处理后，再重新修磨定位基准。内孔 准1900.013 磨成中 准19+00.005 ，作 为最后精切齿工艺基准。工件从毛坯到产品的加工过程中，材料去
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［５］ 宋如钢，等．新型摆线转子泵啮合特性的研究［Ｊ］．粉末冶金技术， ２００７（２）：２４～２６
除量较大，为保证加工精度，防止变形，粗切齿使用成形铣刀加工，
收稿日期：2011－04－06
半径方向余量取为 0.25～0.30 mm，将大部分加工余量切除，并为
96／86×1／30×1／30=1.711 r／min，偏心套筒内孔偏心距为 2.8 mm，
偏心套内装与之精密配合的心轴 4，心轴左端固装内转子 5，其齿
形为短幅外摆线的等距线，齿数 Z1=6，并与定子针齿 13 相啮合，因
为该定子不受体积限制，所以针齿
16
为
准 准19
+0.039 +0.025
准mm
［参考文献］
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安交通大学学报，２００９（１）：４５～４８
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２００６（２）：７３～７５
3 加工工艺过程及工艺参数
［３］ 毛华永，等．摆线转子式油泵齿廓的形成与参数方程的建立［Ｊ］． 山东大学学报（工学版），２００２（１）：３４～３７
收稿日期：2011－04－27 作者简介：张瑞良（1980—），男，黑龙江人，工学硕士，工程师，研 究方向：电站工程。
机电信息 2011 年第 15 期总第 297 期 119
1.3 内转子零件加工主要技术参数 内转子齿数 Z1=6，外转子齿数 Z2=7，创成半径 R=27，偏心距
e=2.8，齿形元半径 n=9.5。技术参数为表面渗碳深度 0.9～1.2 mm， 淬火硬度 HRC58－62；曲面母线对粗糙度 0.2 端面的不垂直度允差 0.005 mm，对 准1900.013 的不平行度允差 0.01 mm；22 尺寸与外转子
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服役期便宣告报废。因此，对电机运行实施状态维修策略就更有必 要。状态维修策略是指定期对电机实施“体检”，通过一系列体检参 数来确定其运行状态，并建立相关数据库，通过对数据的分析提早
同，并与 R＝9.50 圆弧砂轮相啮合，装在 M7130 平面磨床主轴上的
片状砂轮 15，在径向剖面内，修整成 R9.50－0.02 圆弧，为保证砂轮在
每次修整后都能与夹具、工件处于范成运动的准确相对位置，因而
将电机、夹具与砂轮修整均固定在底座 1 上，安装时严格将定子针
齿 13 中心位置（B－B 端面图示位置），与砂轮修整 15 回转中心对
3 结语
社会经济发展的每一方面几乎都离不开电力能源，而广泛应 用于各个领域的电机又是其中的用电大户，因此，如何控制电机能 耗在很大程度上决定了能源合理应用及节能减排目标能否实现。 本文简单探讨了电机节能技术的应用，并设计了闭环软起动控制 系统来实现电机起动过程中的节能控制，对于电机节能技术在实 际应用中的普及具有一定借鉴和指导意义。
4 结语
摆线转子油泵简称摆线泵，它与渐开线外啮合齿轮泵相比，具 有结构少、体积小、单位面积排量大、噪声低、流量脉动小、自吸性 能好、适于高转速等优点。通过论述内转子齿廓的形成过程，分析 了内转子齿廓为短幅外摆线圆内等距线，而不宜采用普通外摆线 及长幅外摆线的原因，确定了磨削参数和机床磨削专用工艺装备 设计。
配制，比外转子小 0.002～0.004 mm；齿形按坐标点仿制，并与配对 的外转子对研，两凸点的间隙为 0.05～0.07 mm；齿的等分允差± 4′，周节累积误差小于 6′；齿面对 准1900.013 的径向跳动允差 0.02 mm；端面的平面度允差 0.02 mm；材料为 20CrMo 低碳合金钢。内 转子如图 2 所示。
1 摆线转子泵内转子磨削
1.1 摆线转子泵的啮合性质 所谓摆线是当一半径为 rg 的滚圆 （也称动圆、发生圆或生成
圆）沿着一条定直线作纯滚动时，其滚圆圆周上某一点 E 所画出 的平面曲线称之为摆线，或旋轮线。有时为了与其他形式的摆线区 别，也将其叫做普通摆线或平线。之所以称为摆线，是源于摆钟的 等时运动元件钟摆的摆动轨迹采用了该曲线形式。还因质点在重 力的作用下从一点滚到另一点时，沿着普通摆线的路径滚过后所 用时间最短。从啮合原理的角度来看，摆线转子泵属于摆线针齿内 啮合转动。传动中内齿轮（即外转子）的轮齿齿廓（即针齿）是以 d 为直径的圆弧，小齿轮（即内转子）的轮齿齿廓是圆弧的共轭曲线， 即圆弧中的轨迹 α（通常为整条的短幅外摆线）的等距曲线 β。 1.2 内转子的齿廓曲线的形成