一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及外啮合齿轮泵领域，提出了一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置及方法，主要通过闭环可调的电磁力，控制圆弧螺旋齿轮泵的浮动轴套与后泵盖端面的轴向补偿力，实现圆弧螺旋齿轮泵的浮动轴套与后泵盖端面最佳轴向补偿力的主动闭环控制，利用在比例电磁铁块推杆与齿轮轴的接触端面进行微造型形成油腔实现半接触，实现对圆弧螺旋齿轮泵的端面流体间隙进行精准控制，从而减小了浮动轴套的磨损，使得浮动轴套与齿轮轴端面的间隙最佳，进而实现了圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏。进而实现了圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏。进而实现了圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏。

【技术实现步骤摘要】
一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置及方法


[0001]本专利技术涉及外啮合齿轮泵领域，特别是涉及一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置及方法。

技术介绍

[0002]低流量、低脉动的圆弧螺旋齿轮泵作为机油泵在车辆的发动机润滑系统中得到广泛应用，其要求圆弧螺旋齿轮泵在工作过程中实现零泄漏。但是圆弧螺旋齿轮泵采用的是圆弧螺旋齿轮，在工作时，因存在螺旋角，高压油作用在圆弧螺旋齿轮上，会产生较大轴向力，从而使圆弧螺旋齿轮与浮动轴套接触，经过齿轮轴不断旋转，浮动轴套受到的磨损加剧，使得圆弧螺旋齿轮与浮动轴套间的间隙逐渐增大，从而使圆弧螺旋齿轮泵的泄漏加剧。
[0003]为了实现圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏，目前的研究主要是通过接触式机械组合密封和非接触式端面间隙控制的方式实现“零泄漏”。
[0004]中国专利CN109026677A公开的《一种修型斜齿轮和该斜齿轮的静压轴承、压力端盖、齿轮泵》，利用了接触式机械组合密封，其动压效应初始能够实现零泄漏量，但是随着泵工作时间的加长，圆弧螺旋齿轮端面和浮动轴套端面会存在磨损，使圆弧螺旋齿轮端面和浮动轴套端面的流体间隙增大，该种方法不能保证圆弧螺旋齿轮端面与浮动轴套端面的流体间隙在一定的厚度范围内，即不能实现齿轮泵零泄漏量。
[0005]CN106763791A公开的《一种非接触式机械密封的密封间隙控制系统及控制方法》，利用了永磁铁和电磁铁进行的磁力非接触式密封，但是该方法在较小空间内不能形成均匀磁场，导致密封力有限，无法对齿轮与浮动轴套端面的流体间隙进行精准控制，从而实现泵的零泄漏。
[0006]综上所述，现有的接触式机械密封不能很好的解决圆弧螺旋齿轮泵在运行过程中流体间隙厚度的稳定性问题，而非接触式密封在较小空间内不能形成均匀磁场，导致密封力有限，无法精准控制齿轮端面与浮动轴套端面的间隙补偿。可见，现有技术中提出的这些密封都不能有效的解决圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏问题，密封性能未能达到理想状态。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置及方法，使用比例电磁铁块，且在比例电磁铁块推杆与齿轮轴的接触端面进行微造型形成油腔实现半接触，从而对圆弧螺旋齿轮泵的端面流体间隙进行精准控制，减小了浮动轴套的磨损，实现了圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏。
[0008]本专利技术提供的一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置，其特征在于：所述圆弧螺旋齿轮泵在其后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴对应处分别开有T 型槽，圆弧螺旋齿轮泵在其后泵盖主动浮动轴套和从动浮动轴套对应处分别开有贯通螺纹孔，所述补偿装置由主动齿轮补偿机构1、从动齿轮补偿机构2、数据采集模块3、控制计算机4、主动位移传感器模块5和从动位移传感器模块6 组成；
[0009]所述补偿装置主动齿轮补偿机构1和从动齿轮补偿机构2分别放置于圆弧螺旋齿轮泵后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴相应T型槽内，分别与后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴相应T型槽前端的凹形槽通过高压密封圈12密封；
[0010]所述主动位移传感器模块5和从动位移传感器模块6一端通过螺纹分别固定于圆弧螺旋齿轮泵后泵盖主动浮动轴套和从动浮动轴套对应贯通螺纹孔内，另一端通过堵塞11密封；
[0011]所述数据采集模块3一端通过数据线分别与主动齿轮补偿机构1、从动齿轮补偿机构2、主动位移传感器模块5和从动位移传感器模块6相连，另一端通过数据线与控制计算机4相连。
[0012]所述主动齿轮补偿机构1由第一比例电磁铁块7和大柱塞8组成；所述第一比例电磁铁块7的推杆表面开有凹槽，凹槽内存储有液压油与圆弧螺旋齿轮泵主动齿轮轴端面接触，第一比例电磁铁块7的推杆与第一比例电磁铁块7外壳通过密封圈密封，防止油液进入第一比例电磁铁块7内部；所述第一比例电磁铁块7内的衔铁开有贯通孔，防止衔铁运动时产生空气压缩，所述第一比例电磁铁块7的螺钉内部开有贯通孔，所述第一比例电磁铁块7内的螺钉侧端开有孔与螺钉内部贯通孔相通，用于排出衔铁运动时产生的空气压力；所述主动齿轮补偿机构1T型槽的后端开有孔与圆弧螺旋齿轮泵后泵盖油槽的管路相接；所述从动齿轮补偿机构2由第二比例电磁铁块9和小柱塞10组成；所述从动齿轮补偿机构2中第二比例电磁铁块9的结构作用与主动齿轮补偿机构1中第一比例电磁铁块7的相同。
[0013]本专利技术进一步提供的一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置，其特征在于：所述主动齿轮补偿机构1中大柱塞8直径相差T型槽后端直径不大于 0.5mm，通过高压密封圈12与T型槽后端两侧的凹形槽密封。所述从动齿轮补偿机构2中小柱塞10直径相差T型槽后端直径不大于0.5mm，通过高压密封圈与T型槽后端两侧的凹形槽密封。
[0014]本专利技术提供的一种利用圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置的方法，其特征在于：首先将圆弧螺旋齿轮泵主动位移传感器模块5和从动位移传感器模块6测量的动态数据传输至数据采集模块3；将主动位移传感器模块5和从动位移传感器模块6分别与最佳轴向距离区间[0,a0]作比较，调节浮动轴套与后泵盖内端面的轴向距离，使其保持在最佳轴向距离区间[0,a0]内，实现圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏；具体步骤如下：
[0015]步骤1：数据采集
[0016]实时采集主动位移传感器和从动位移传感器动态数据，测量其主动浮动轴套和从动浮动轴套分别与后泵盖内端面的轴向距离即流体间隙，设主动位移传感器模块5采集流体间隙为h1，从动位移传感器模块6采集流体间隙为h2；
[0017]步骤2：判断h1和h2是否在最佳轴向距离区间
[0018]步骤2.1若h1和h2在[0,a0]内，其中a0为轴向距离，表明圆弧螺旋齿轮泵主动浮动轴套和从动浮动轴套与其后泵盖端面间隙保持在最佳轴向距离区间内，浮动轴套没有磨损，此时流体间隙无需补偿，该泵的轴向泄漏为“零泄漏”，程序结束。
[0019]步骤2.2若h1和h2不在[0,a0]内，计算间隙差值
△
h1和
△
h2：
[0020]Δh1＝h1‑
a0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0021]Δh2＝h2‑
a0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]计算轴向力差值ΔF1：
[0023][0024][0025]式中m1和m2分别为主动齿轮和从动齿轮的质量。
[0026]进一步计算电磁力F
d1
和F
d2
：
[0027]F
d1
＝F
x1
‑
ΔF1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0028]F
d2
＝F
x2
‑
ΔF2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0029]其中F
x1
和F
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置，其特征在于：所述圆弧螺旋齿轮泵在其后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴对应处分别开有T型槽，圆弧螺旋齿轮泵在其后泵盖主动浮动轴套和从动浮动轴套对应处分别开有贯通螺纹孔，所述补偿装置由主动齿轮补偿机构(1)、从动齿轮补偿机构(2)、数据采集模块(3)、控制计算机(4)、主动位移传感器模块(5)和从动位移传感器模块(6)组成；所述补偿装置主动齿轮补偿机构(1)和从动齿轮补偿机构(2)分别放置于圆弧螺旋齿轮泵后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴相应T型槽内，分别与后泵盖主动齿轮轴和从动齿轮轴相应T型槽前端的凹形槽通过高压密封圈(12)密封；所述主动位移传感器模块(5)和从动位移传感器模块(6)一端通过螺纹分别固定于圆弧螺旋齿轮泵后泵盖主动浮动轴套和从动浮动轴套对应贯通螺纹孔内，另一端通过堵塞(11)密封；所述数据采集模块(3)一端通过数据线分别与主动齿轮补偿机构(1)、从动齿轮补偿机构(2)、主动位移传感器模块(5)和从动位移传感器模块(6)相连，另一端通过数据线与控制计算机(4)相连；所述主动齿轮补偿机构(1)由第一比例电磁铁块(7)和大柱塞(8)组成；所述第一比例电磁铁块(7)的推杆表面开有凹槽，凹槽内存储有液压油与圆弧螺旋齿轮泵主动齿轮轴端面接触，第一比例电磁铁块(7)的推杆与第一比例电磁铁块(7)外壳通过密封圈密封，防止油液进入第一比例电磁铁块(7)内部；所述第一比例电磁铁块(7)内的衔铁开有贯通孔，防止衔铁运动时产生空气压缩，所述第一比例电磁铁块(7)的螺钉内部开有贯通孔，所述第一比例电磁铁块(7)内的螺钉侧端开有孔与螺钉内部贯通孔相通，用于排出衔铁运动时产生的空气压力；所述主动齿轮补偿机构(1)T型槽的后端开有孔与圆弧螺旋齿轮泵后泵盖油槽的管路相接；所述从动齿轮补偿机构(2)由第二比例电磁铁块(9)和小柱塞(10)组成；所述从动齿轮补偿机构(2)中第二比例电磁铁块(9)的结构作用与主动齿轮补偿机构(1)中第一比例电磁铁块(7)相同。2.根据权利要求1所述的一种圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置，其特征在于：所述主动齿轮补偿机构(1)中大柱塞(8)直径相差T型槽后端直径不大于0.5mm，通过高压密封圈(12)与T型槽后端两侧的凹形槽密封；所述从动齿轮补偿机构(2)中小柱塞(10)直径相差T型槽后端直径不大于0.5mm，通过高压密封圈与T型槽后端两侧的凹形槽密封。3.一种利用圆弧螺旋齿轮泵半接触式端面间隙补偿装置的方法，其特征在于：首先将圆弧螺旋齿轮泵主动位移传感器模块(5)和从动位移传感器模块(6)测量的动态数据传输至数据采集模块(3)；将主动位移传感器模块(5)和从动位移传感器模块(6)分别与最佳轴向距离区间[0,a0]作比较，调节浮动轴套与后泵盖内端面的轴向距离，使其保持在最佳轴向距离区间[0,a0]内，实现圆弧螺旋齿轮泵的零泄漏；具体步骤如下：步骤1：数据采集实时采集主动位移传感器和从动位移传感器动态数据，测量其主动浮动轴套和从动浮动轴套分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯永保，魏晓玲，李良，何祯鑫，李淑智，韩小霞，刘珂，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：