三尖摆线泵原理及其结构研究

　　0 引言

　　摆线齿轮泵是一种输送流体的内啮合齿轮泵,它具有体积小、流量大、结构紧凑、啮合重叠系数大、传动平稳等特点,在液压系统中广泛应用。普通摆线泵的内转子齿廓是短幅外摆线的等距曲线,与其相啮合的外转子齿廓是圆弧,一般内转子为6个齿,外转子为7个齿(七尖)。内啮合摆线齿轮泵的缺点是内外转子形状复杂,加工精度要求高,需要专门的制造设备,因此造价较贵[4]。本文根据内摆线的形成条件,合理选择动、静圆半径比,形成了3个齿(三尖)的外转子,即三尖摆线泵,解决了普通摆线泵内外转子加工难的问题。

　　1 三尖摆线泵原理

　　1.1 三尖摆线的形成

　　如图1所示,半径为r的圆沿半径为r1的固定圆作纯滚动,与动圆相固连的点M的运动轨迹是一条循环曲线,该曲线即为内摆线。若点M位于半径为r的圆上,成的就是普通内摆线。按图1所示坐标系,根据运动关系和几何参数可推导出内摆线的参数方程为:

　　式中:φ为动圆相对于定圆的公转角。

　　在该方程中,当2r₁=3r时,动圆上的点M形成图1所示的普通内摆线,其方程为:

　　该摆线有3个尖点M、P、Q,动圆动径MN除在M、P、Q三尖点外,把三尖摆线型腔分为三部分,我们称之为/三尖摆线0。

　　1.2 三尖摆线泵型腔的数学模型

　　对三尖摆线进行等直径的圆包络,可得图2所示的平面型腔曲线,其方程为:

　　其中:(φ)为包络线矢量方程;

　　r(φ)为摆线矢量方程;

　　d为包络圆直径;

　　n₀y(φ)为?r(φ)的单位法矢量。

　　写为参数方程为:

　　对动径MN实体化,并将其作为转子,以点M、N分别为圆心,以d/2为半径作圆,以d为宽度,则动径变为图3所示的转子1。由三尖摆线经圆包络后形成的型腔作为定子,如图3所示。内转子把外转子的型腔分为A、B、C三部分,假设转子逆时针转动,此时, C腔为最大, A腔减小, B腔增大。随着转子的转动, A、B、C三腔从0到最大值之间变化,如果应用为油泵,随着转子的转动, A、B、C三腔实现交替吸、排油,且无残留面积。

　　2 三尖摆线泵的结构及排量

　　2.1 三尖摆线泵的结构

　　三尖摆线泵的结构如图4所示,图中1为后泵盖, 2为偏心环, 3为外转子, 4为内转子, 5为前泵盖, 6为轴承盖, 7为芯轴, 8为轴承, 9为排油孔,10为平键, 11为进油孔。

　　内转子4通过平键10联接装在芯轴7上,外转子3装在偏心环2的偏心孔里,内转子4、外转子3和偏心环2配磨,使它们达到相同厚度,前泵盖5、后泵盖1和偏心环2之间均涂抹耐油密封胶。三尖摆线泵装配合格后,再车一刀外圆,使外观整齐又美观。内转子4转动,通过内转子4和外转子3的啮合关系,外转子3在偏心环2内既转动又相对内转子平动,使内转子4和外转子3之间的容积在不断发生变化,通过后泵盖1上的对称环形油槽,实现进油孔11吸油,排油孔9排油。