CN100383392C

CN100383392C - 装有滚动轴承的轴套式齿轮泵

Info

Publication number: CN100383392C
Application number: CNB2004100722894A
Authority: CN
Inventors: 程安强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: CN1755114A

Abstract

本发明提供一种装有滚动轴承的轴套式齿轮泵及齿轮马达。在“8”字孔形的壳体内壁中，装有一对齿轮副，齿轮副的两侧装有侧板，侧板外侧装有四个装有轴承的轴套，其特征是：在侧板上装有高压油轴向封油机构，相互贴合的两只轴套的外形与内腔孔形完全相同，无空隙匹配的嵌装在内腔中，轴套内装的轴承为滚动轴承。其特点是：由于将高压油控制在两块侧板之间且轴套与内腔实现了无空隙匹配，使轴套不再承受液压力的作用，防止了轴套的变形和异常噪声的产生，从而实现了能装滚动轴承，进而能提供大排量的齿轮泵或齿轴马达。本发明运行可靠，特别适用于冲击负荷大，温升高，在恶劣工况下作业的工程机械和矿山机械等。

Description

装有滚动轴承的轴套式齿轮泵

技术领域

本发明属于流体传动装置，特别是涉及一种在液压系统中用作动力源或执行机构的装有滚动轴承的轴套式齿轮泵。

背景技术

将一对相互啮合的两端带有轴的齿轮及装有轴承的轴套全部装在壳体中的一种齿轮泵，被称之为轴套式齿轮泵。在此基础上稍作改动，即可发展为轴套式齿轮马达。

目前，这种轴套式齿轮泵所采用的轴承为滑动轴承，从其数十年来问世以来，由于它在结构上能较好地保持前轴承与后轴承之间的同心度，结构简单合理，而成为齿轮泵首选的结构形式，得到了广泛的采用。但这种轴套式齿轮泵也有一定的局限性，表现在两方面：一是只能使用滑动轴承不能使用滚动轴承；二是装滑动轴承的轴套式齿轮泵在排量上只能做到150cm³/rev以下，大排量难以实现。究其原因：是由于其高压油的轴向封油设在轴套的外侧，使高压油进入到侧板之外的轴套外周，致使轴套处于高压油的作用下，且由于轴套所受到的轴向力和径向力相互干涉，难以保持良好的轴向密封，轴套除了要承受齿轮泵所固有的经齿轮轴，轴承传递到轴套上的径向力之外，还要承受高压油直接作用于轴套外周的液压力，这将造成轴套的变形，从而引起装在轴套中的轴承变形，使轴承不能正常工作产生异常的噪声，进而限制了排量的加大。以上导致轴套式齿轮泵不能使用游隙小的滚动轴承和在排量上不能超过150cm³/rev。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种采用滚动轴承，能实现大排量要求且运行可靠的装有滚动轴承的轴套式齿轮泵。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种装有滚动轴承的轴套式齿轮泵，设有前盖、带进口和出口的壳体、后盖、并用螺栓紧固在一起，在前盖和后盖上的与壳体的结合面上分别开有沟槽并安有密封圈，在壳体上垂直于前盖和后盖开有两个直径相等的且在其中心连线的垂直平分线上相交的呈“8”字形的齿轮孔，其构成壳体的内腔，在内腔中装有相互啮合的两端带有轴的主动和被动齿轮所组成的齿轮副，在齿轮副的两侧安装有开有与齿轮副的主动和被动齿轮的轴相对应的孔的侧板，两个侧板外侧的各个齿轮孔内均安装着装有轴承的轴套，分别支承着主动和被动齿轮的轴，主动齿轮朝向前盖一端的轴伸出于前盖之外，其与前盖相连处的前盖上装有自紧密封圈，其特征是：构成壳体内腔的两个相交的齿轮孔在其相交处的腰部完全保持其相交所形成的向内的尖角，呈现完整的“8”字形孔形；所述的侧板的外形与壳体内腔的孔形吻合也具有“8”字形形状但对应于壳体内腔的两个尖角处是向内凹进去的；在侧板上设有由侧板本身以及安在其上的密封胶圈和密封挡圈构成的高压油轴向封油机构；两块侧板外侧的支承主动和被动齿轮轴的四只轴套，相互贴合的两只轴套的外形均呈与壳体内腔相交的两个齿轮孔的孔形完全相同的“8”字形状，其无空隙匹配的嵌装在壳体的内腔中；轴套内安装的轴承为滚动轴承。

本发明还可以采用如下技术措施：

侧板上设有的高压油轴向封油机构的结构是在侧板的内侧的朝向出油口一侧(高压侧)的中间开有高压卸荷槽，沿高压卸荷槽开有向进油口侧(低压侧)延伸的呈“3”字形的浅槽，与高压卸荷槽相对的另一侧开有低压卸荷槽，在侧板的外侧沿其外缘开有沿出油口侧向进油口侧延伸的封闭的呈“3”字形的凹槽，凹槽所封闭的中间处的表面低于侧板外侧的表面并在其形成的“3”字形的腰部中间处开有透孔，其与侧板内侧的高压泄荷槽相通；所述的密封胶圈与凹槽相适应也呈“3”字形，装在凹槽内，并且其断面在其外侧的腰部尖角处局部宽度较大；所述的密封挡圈的外形与密封胶圈的外周形状相同且其内侧的中间处较薄，装在密封胶圈之上。

侧板上设有的高压油轴向封油机构的结构是，在侧板内侧的上、下两端沿其外缘分别开有扇形的浅槽，腰部开有两个对称分布的圆形卸荷槽，在侧板外侧的上、下两端沿其外缘分别开有封闭的扇形凹槽，左、右两侧沿其外缘分别开有封闭的“人”字形凹槽，四个凹槽所封闭的中间处的表面均低于侧板外侧的表面且各开有透孔分别与侧板内侧上的扇形浅槽和圆形卸荷槽相连通，四个凹槽之间沿侧板边缘设有小阶台，使之相互联接；所述的密封胶圈分别与各个凹槽相适应，分别呈扇形和“人”字形，装在凹槽内，“人”字形密封胶圈的断面在其外侧的腰部尖角处局部宽度较大；所述的密封挡圈的外形与4个装在凹槽内的密封胶圈的外周相同且在联接凹槽的小阶台处相联而成为一个整体，其内侧对应于4个密封胶圈所封闭的中间处较薄，其装在密封胶圈之上，也可以做成一种装有滚动轴承的轴套式齿轮马达。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明的侧板上设有高压油轴向封油机构，使高压油限制在两块侧板之间而不是象一般轴套式齿轮泵或齿轮马达的轴向封油是设在轴套的外侧，使高压油进到轴套外周，从而使轴套不再承受由油压造成的巨大的径向液压力，而仅需承受齿轮泵或齿轮马达所固有的作用于轴套的径向力，且相互贴合的两只呈完整的“8”字形外形的轴套无空隙匹配的嵌装在壳体的内腔，有效地防止了轴套的变形和异常噪声的产生，上述措施的采用，使得能够使用游隙小的滚动轴承，进而使排量能加大到150cm³/rev以上。因此，本发明运行可靠，具有明显的优点，特别适用于冲击负荷大，温升高，在恶劣工况环境下作业的液压机械，如挖掘机、装载机、推土机、振动压路机等工程机械和矿山机械，由于本发明可以提供大排量的齿轮泵及齿轮马达，因而可以满足上述机械大型化的要求。

附图说明

图1是本发明作为泵时的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是侧板的外侧形状示意图；

图5是“3”字形密封胶圈的平面图；

图6是“3”字形密封挡圈的平面图；

图7是图1的F向局部放大图；

图8是图1的C-C剖视图；

图9是本发明作为马达时的A-A位置的剖视图；

图10是马达侧板内侧形状的示意图；

图11是马达侧板外侧形状的示意图；

图12是马达用密封胶圈的组合平面图；

图13是马达用密封挡圈的平面图。

图中的标号分别为；1、主动齿轮轴；2、被动齿轮轴；3、前盖止口；4、自紧密封；5、前盖； 6、限位挡圈；7、壳体； 8、齿轮孔；9、主动齿轮；10、被动齿轮； 11、密封圈；12、后盖；13、侧板；14、滚动轴承；15、轴套；16、后盖泄油槽；17、3字形密封胶圈；18、3字形密封挡圈；19、齿轮孔；20、前盖泄油槽；21、螺栓；22、进油口；23、壳体；24、壳体内腔尖角；25、出油口；26、垂直平分线；27、壳体内腔尖角；28、圆弧形浅槽；29、泄荷槽小孔；30、圆弧形浅槽；31、腰部凹进处；32、高压泄荷槽；33、高压泄荷槽；34、腰部凹进处；35、封闭凹槽；36、较低平面；37、侧板外形；38、侧板外形；39、局部宽度较大处；40、中间较薄处；41、回油小孔；42、小平面；43、油口；44、油口；45、扇形浅槽；46、小孔；47、小孔；48、小孔；49、扇形浅槽；50、小孔；51、小阶台；52、扇形凹槽；53、较低平面；54、小阶台；55、人字形凹槽；56、较低平面；57、小阶台；58、扇形凹槽；59、较低平面；60、小阶台；61、人字形凹槽；62、较低平面；63、扇形密封胶圈；64、人字形密封胶圈；65、局部较宽处；66、密封挡圈扇形处；67、密封挡圈中薄周厚处；68、密封挡圈人字形处；69、密封挡圈中薄周厚处；70、密封挡圈相连处；71、密封挡圈相连处；72、密封挡圈扇形处；73、密封挡圈中薄周厚处；74、密封挡圈相连处；75、密封挡圈人字形处；76、密封挡圈中薄周厚处； 77、密封挡圈相连处；78、8字形密封挡圈。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下；

本发明的结构即适用于齿轮泵也适用于齿轮马达，下面就其作为齿轮泵或齿轮马达分别予以说明。

作为齿轮泵详述如下：

请参阅图1到图8。设有前盖5、带进油口和出油口的壳体7、后盖12，并用螺栓21紧固在一起，在前盖和后盖上的与壳体结合面处分别开有沟槽并安有密封胶圈11用以防止油液泄漏。在壳体上垂直于前盖和后盖开有两个直径相等的且在其中心O₁和O₂的垂直平分线26上相交的带有两个向内的的尖角24和27的呈“8”字形的齿轮孔8和19，其构成壳体的内腔，构成壳体内腔的两个相交的齿轮孔在其相交的腰部完全保持其相交所形成的向内的尖角，呈现完整的“8”字形孔形，进油口22和出油口25垂直于齿轮孔并与其连通开在壳体中间的两侧，在前盖的20处和后盖的16处分别开有泄油槽，在壳体的进油口内的前侧和后侧的侧壁上的41和23处分别开有小孔，其分别与前盖和后盖上的泄油槽相连通，以使前部和后部的漏油能流回到进油口。在壳体的内腔中装有一对相互啮合的两端带有轴的主动齿轮9和被动齿轮10所组成的齿轮副，主动齿轮的轴1和被动齿轮的轴2的中心分别同内腔的两个齿轮孔的中心相同也为O₁和O₂，在齿轮副的两侧的壳体内腔中分别安装有开有与齿轮副的主动齿轮和被动齿轮的轴相对应的孔的呈“8”字形的侧板13，侧板的外周形状是由两个与齿轮孔直径相同的圆37和38相交组成的，与壳体内腔的孔形相吻合，为能分别包容壳体内腔24和27处的两个向内的尖角，其腰部34和31处是凹进去的，在侧板上设有由侧板本身以及安装在其外侧上的密封胶圈17和密封挡圈18组成的高压油轴向封油机构，其结构是在侧板内侧(贴靠齿轮副的一面，见图3)的朝向出油口一侧(高压侧)的中间32处开有圆形高压卸荷槽，沿高压卸荷槽开有向进油口一侧(低压侧)延伸的分别以O₁和O₂为圆心的两个圆弧形浅槽28和30，其整体呈“3”字形，以达到扩大高压区的目的，与高压卸荷槽相对的侧板另一侧33处开有低压卸荷槽，在侧板外侧(见图4)沿其外缘(即贴靠齿轮孔的边缘)开有沿出油口侧向进油口侧延伸的围绕成封闭状的外圈呈“3”字形的凹槽35，凹槽所封闭的中间36处的表面低于侧板外侧的表面并在其形成的呈“3”字形的腰部中间29处开有透孔，其与侧板内侧的高压卸荷槽相通，在侧板外侧的成封闭状的凹槽内装有与凹槽相适应的外圈也呈同样的“3”字形的密封胶圈17(见图5)，其矩形断面在其外侧的腰部凹进的尖角39处局部宽度较大，密封挡圈18(见图6)的外形与密封胶圈的外周形状相同也呈“3”字形并且其内侧的中间40处厚度较薄，其装在密封胶圈之上，在两个侧板外侧(背向齿轮的一面)的各个齿轮孔内均安装着压装有滚动轴承14的轴套15，共4个，轴套的外圆与齿轮孔8或19相配，相邻轴套的相交处的外圆要去掉一块，形成小平面42，小平面到轴套中心的距离是O₁-O₂中心连线的1/2，即相互贴合的两只轴套的外形均呈与壳体内腔完全相同的“8”字形，其无空隙匹配的嵌装在壳体的内腔中，4个轴套内所压装的4个滚动轴承的朝向外侧一端的外圈均伸出于轴套之外，主动齿轮轴前部的滚动轴承外圈的伸出部分与前盖上开有的与泵安装止口3同心的孔相配，孔中装有挡圈6对滚动轴承限位，从而保持了前盖上安装止口与主动齿轮轴的同心。主动齿轮轴端的滚动轴承以及被动齿轮轴两个轴端的滚动轴承的外圈伸出部分均分别插入前盖和后盖的对应的孔中，并保持有间隙，同时设有止口加以限位，主动齿轮朝向前盖一端的轴伸出于前盖之外，其与前盖相连处的前盖上装有自紧密封圈4，以防止油液的轴向泄漏。

当齿轮泵在外力的带动下，主动齿轮按图2所示的方向旋转时，油液从进油口22被吸入，经齿轮副的挤压从出油口25排出高压油，同时高压油经小孔29导入侧板外侧的“3”字形凹槽中，产生轴向补偿力推动两个侧板，克服侧板内侧的油压造成的轴向分离力，贴靠在齿轮副的两端侧面上，保持高压油的轴向密封，这就构成了一种装有滚动轴承的轴套式齿轮泵。

作为齿轮马达说明如下：请参阅图9到图13。

齿轮泵是可逆的，但是由于马达具有双向旋转的要求，因此，其结构要在齿轮泵的基础上作一些局部的改动，为了减少重复的叙述，下面仅将马达与泵的区别之处列出：如图9所示，将泵的壳体的进油口和出油口改成具有相同尺寸的油口43和油口44，并且，按照通常的作法是去除壳体进油孔口侧壁上的小孔，而是在主动齿轮轴的中心打小孔，将马达前部的漏油导入后盖，并以后盖上排出。此外，齿轮泵和齿轮马达的区别主要是在侧板上设置的高压油轴向封油机构，其结构是：在“8”字形侧板的内侧(见图10)的上、下两端沿其边缘分别开有扇形的浅槽45和49，且分别在其中间开有小孔46和50，腰部开有两个对称分布的圆形泄荷槽，两个泄荷槽的中心也分别开有小孔47和48，在“8”字形侧板的外侧(见图11)的上、下两端沿其外缘分别开有围绕成封闭状的扇形凹槽52和58，左、右两侧沿其外缘分别开有围绕成封闭状的“人”字形凹槽55和61，四个凹槽所封闭的中间53、59、62和56处的表面均低于侧板外侧的表面且分别通过小孔46、50、47和48与侧板内侧的扇形浅槽和圆形卸荷槽相连通，四个凹槽之间沿侧板边缘设有小阶台51、54、57和60使之相互联接，四个围绕成封闭状的凹槽内分别装有与凹槽相适应的分别呈扇形和“入”字形的密封胶圈63和64(见图12)，“人”字形密封胶圈的矩形断面在其外侧的腰部尖角65处局部宽度较大，在组合式的密封胶圈上装有密封挡圈78(见图13)，其外形与四个装在凹槽内的密封胶圈在其组合安装后的外周形状相同且在联接凹槽的小阶台处相连而成为一个整体，即上、下两端为扇形66和72，左、右两侧为“人”字形68和75，在交界和70、71、74和77处相互联接在一起，与马达侧板外侧的凹槽，小阶台相吻合整体呈“8”字形状的密封挡圈，密封挡圈的内侧的对应于四个密封胶圈所封闭的扇形区域67和73处以及“人”字形区域76和69处的中间处厚度较薄周边较厚。由此，由开有凹槽的侧板以及装在其上的四个密封胶圈和整体的密封挡圈共同构成了马达的高压油轴向封油机构，借此保持马达的轴向密封。

当从油口43输入高压油时，两块马达侧板在油压作用下靠向油口44一侧，在油口43一侧壳体内腔与马达侧板之间形成间隙，油压经此间隙传递马达侧板内侧的两个扇形浅槽中，再经小孔传递到马达侧板的外侧的两个扇形凹槽中，同时，油压经油口34一侧的圆形卸荷槽中的小孔传达到马达侧板外侧的“人”字形凹槽中，三个凹槽中油压形成了马达侧板的轴向补偿力，克服马达侧板内侧的油压造成的轴向分离力，使马达侧板贴紧在齿轮付的两侧，保持马达的轴向密封，同时，油口43输入的高压油推动齿轮付旋转，使主动齿轮轴输出如图9所示的顺时针方向(正向)旋转的机械动力，此时油口44是马达的回油，在油口44一侧的马达侧板外侧的“人”字形凹槽是处在回油的低压下。反之，当从油口44输入高压油时，两块马达侧板在油压作用下靠向油口43一侧，在油口44侧板壳体内腔与马达侧板之间形成间隙，油压经此间隙传递到马达侧板内侧的两个扇形浅槽中，再经小孔传递到马达侧板外侧的两个扇形凹槽中，同时油压亦经油口44一侧的圆形卸荷槽中的小孔传递到马达侧板外侧“人”字形凹槽中，三个凹槽中的油压形成了马达侧板的轴向补偿力，克服马达侧板内侧的油压造成的轴向分离力，使两块马达侧板贴紧在齿轮付的两侧，保持马达的轴向密封，同时，油口44输入的高压油推动齿轮付的旋转，使主动齿轮轴输出如图9所示的逆时针方向(反向)旋转的机械动力，此时油口43一侧是马达的回油，在油口43一侧的马达侧板外侧的“人”字形凹槽是处在回油的低压下。由此，本发明成为一种可以双向旋转的装有滚动轴承的轴套式齿轮马达。

Claims

1.一种装有滚动轴承的轴套式齿轮泵，设有前盖、带进口和出口的壳体、后盖、并用螺栓紧固在一起，在前盖和后盖上的与壳体的结合面上分别开有沟槽并安有密封圈，在壳体上垂直于前盖和后盖开有两个直径相等的且在其中心连线的垂直平分线上相交的呈“8”字形的齿轮孔，其构成壳体的内腔，在内腔中装有相互啮合的两端带有轴的主动和被动齿轮所组成的齿轮副，在齿轮副的两侧安装有开有与齿轮副的主动和被动齿轮的轴相对应的孔的侧板，两个侧板外侧的各个齿轮孔内均安装着装有轴承的轴套，分别支承着主动和被动齿轮的轴，主动齿轮朝向前盖一端的轴伸出于前盖之外，其与前盖相连处的前盖上装有自紧密封圈，其特征是：构成壳体内腔的两个相交的齿轮孔在其相交处的腰部完全保持其相交所形成的向内的尖角，呈现完整的“8”字形孔形；所述的侧板的外形与壳体内腔的孔形吻合也具有“8”字形形状但对应于壳体内腔的两个尖角处是向内凹进去的；在侧板上设有由侧板本身以及安在其上的密封胶圈和密封挡圈构成的高压油轴向封油机构；两块侧板外侧的支承主动和被动齿轮轴的四只轴套，相互贴合的两只轴套的外形均呈与壳体内腔相交的两个齿轮孔的孔形完全相同的“8”字形状，其无空隙匹配的嵌装在壳体的内腔中；轴套内安装的轴承为滚动轴承。

2.根据权利要求1所述的装有滚动轴承的轴套式齿轮泵，其特征是：侧板上设有的高压油轴向封油机构的结构是在侧板的内侧的朝向出油口一侧的中间开有高压卸荷槽，沿高压卸荷槽开有向进油口侧延伸的呈“3”字形的浅槽，与高压卸荷槽相对的另一侧开有低压卸荷槽，在侧板的外侧沿其外缘开有沿出油口侧向进油口侧延伸的封闭的呈“3”字形的凹槽，凹槽所封闭的中间处的表面低于侧板外侧的表面并在其形成的“3”字形的腰部中间处开有透孔，其与侧板内侧的高压泄荷槽相通；所述的密封胶圈与凹槽相适应也呈“3”字形，装在凹槽内，并且其断面在其外侧的腰部尖角处局部宽度较大；所述的密封挡圈的外形与密封胶圈的外周形状相同且其内侧的中间处较薄，装在密封胶圈之上。

3.根据权利要求1所述的装有滚动轴承的轴套式齿轮泵，其特征是：侧板上设有的高压油轴向封油机构的结构是，在侧板内侧的上、下两端沿其外缘分别开有扇形的浅槽，腰部开有两个对称分布的圆形卸荷槽，在侧板外侧的上、下两端沿其外缘分别开有封闭的扇形凹槽，左、右两侧沿其外缘分别开有封闭的“人”字形凹槽，四个凹槽所封闭的中间处的表面均低于侧板外侧的表面且各开有透孔分别与侧板内侧上的扇形浅槽和圆形卸荷槽相连通，四个凹槽之间沿侧板边缘设有小阶台，使之相互联接；所述的密封胶圈分别与各个凹槽相适应，分别呈扇形和“人”字形，装在凹槽内，“人”字形密封胶圈的断面在其外侧的腰部尖角处局部宽度较大；所述的密封挡圈的外形与4个装在凹槽内的密封胶圈的外周相同且在联接凹槽的小阶台处相联而成为一个整体，其内侧对应于4个密封胶圈所封闭的中间处较薄，其装在密封胶圈之上，也可以做成一种装有滚动轴承的轴套式齿轮马达。