内啮合摆线齿轮泵的简化设计

内啮合摆线齿轮泵的简化设计

浙江尚贵泵业有限公司陈向军徐金雷

摘要：

提出内啮合摆线齿轮泵流量，转速，齿轮副的齿数和宽度，摆线、圆弧齿轮的齿隙和端面间隙等确定原则，分析了摆线、圆弧齿轮间的相互关系。

关键词：短幅外摆线；内等距线；齿轮；

前言

摆线转子泵以其结构紧凑、体积小、运转平稳、噪音低、不易产生“气穴”、容积效率较高等优点而得以广泛应用市政工程、公路沥青搅拌设备、沥青油库、注塑机械、石油化工机械、船舶设备等领域。

1、摆线、圆弧齿轮的主要参数

主要参数有：流量Q t；摆线齿轮齿数Z1；圆弧齿轮齿数Z2；Z1和Z2的差齿数ΔZ 和齿比值i；圆弧齿轮齿廓圆弧半径R，圆弧中心创成圆半径L及圆弧包齿数Z B；摆线齿轮齿顶圆半径、节圆半径r1e、r1；圆弧齿轮齿根圆半径、节圆半径r2i、r2；中心距A 和模数m。其中：

ΔZ= Z2-Z1

r1=m·Z1/2 r1e≈r1+0.2m

r2=m·Z2/2 r2i≈ r2+0.2m

A= r1-r2=ΔZ·m/2

Q t=π（r2i2- r1e2）·B·n·60×10-3

其中B为齿轮厚度，n为泵每分钟转速，实际流量Q要小于Q t

Q=η·Q t

η为泵的容积效率，在0.85以上。

2、短幅外摆线系数

幅系数k 是摆线齿轮泵设计的重要参数，与齿数、跨齿数一起决定着齿轮的形状，影响泵的质量、流量、齿轮强度等性能。

幅系数k 取值在0~1之间，越小泵轮的齿廓越大，强度越高，流量减小；反之则越大。选取时应根据介质的粘度等特性选择，一般k 取0.45到0.55之间。其中k 与成圆半径L 、圆弧齿轮齿廓圆弧半径R 存在以下关系：

L= r 2/k ()[]23222/Z 1Z kcos 2k 1Z B L R ππ*+--+=

3、摆线、圆弧齿轮轮廓的设计

图1

由图可见，摆线、圆弧齿轮的中心o 1与o 2之间有一偏心距A ，一般摆线齿轮是从动齿轮，通常个7到9齿；圆弧齿轮为主动齿轮，通常个9到11齿；当圆弧齿轮绕o 2轴旋转时，摆线齿轮被带动绕o 1轴同向旋转。有图可知，以摆线齿轮的节圆为基圆，圆弧齿轮的节圆为滚圆滚动时，P 点的轨迹为普通摆线，O 3为短幅外摆线。当以R 为半径，O 3的轨迹为圆心，所组成的圆族包络线就是摆线齿轮的齿廓曲线。

假设摆线齿轮旋转角度为α1，圆弧齿轮旋转角度为α2（α2=i*α1），则短幅外摆线方程为：

x=-A*sinα1+Lsin （1-i ）α1

y=-A*cos α1+Lcos （1-i ）α1

短幅外摆线上任一点的倾角为：

θ=arcot 1111i -1cos i -1L Acos -i -1sin i -1L -Asin αααα〉〈〉〈+〉〈〉〈

摆线齿轮齿廓方程为：