[发明专利]无脉动高阶椭圆齿轮泵

说明书

无脉动高阶椭圆齿轮泵，主要包括电机，变速器和齿轮泵，齿轮泵由主动高阶椭圆齿轮、从动高阶椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮泵主动轴、高阶椭圆齿轮泵从动轴以及泵体组成，变速器由主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、变速器输入轴、变速器输出轴以及变速器壳体组成，变速器输入轴的一端延伸至变速器壳体的外部，变速器输入轴的一端通过联轴器B与电机的输出轴相连。本发明在不改变泵体结构的基础上，通过一对外置非圆齿轮机构驱动高阶椭圆齿轮转子变速转动实现流量脉动平抑，与将两个高阶椭圆齿轮泵并联的方式相比，本发明结构简单，安装方便，制造成本低，而且流量更加均匀；与改变高阶椭圆齿轮转子的几何参数或齿形等方法相比，本发明的脉动平抑效果显著提高。

技术领域

本发明属于流体传动领域，具体涉及一种高阶椭圆齿轮泵。

背景技术

高阶椭圆齿轮泵采用一对共轭的高阶椭圆齿轮作为转子，当泵内腔半径一定时，高阶椭圆齿轮泵相对普通圆齿轮泵的排量，可以增大4倍以上，因此是一种大排量轻质量的高性能泵。但高阶椭圆齿轮泵在排量增大的同时流量脉动也随之增大，导致其振动和噪声大幅提高，无法正常应用，因此有效的平抑流量脉动成为制约高阶椭圆齿轮泵实用化的关键问题。

谭伟明等^[1]采用三个椭圆齿轮转子串联的结构，通过两个排油腔流量互补，使总输出流量脉动减小；另外,他还提出将两个卵形齿轮泵并联的方案，其本质也是通过流量互补实现平抑效果,这两种方法在降低脉动的同时还可增大排量^[2]，对椭圆齿轮泵的性能提升具有积极的意义，但引入新转子后，泵结构变得复杂，制造难度加大，整体重量也随之上升，内泄漏也随之增加。

林超等^[3]提出了高阶椭圆锥齿轮泵，通过对比发现该泵相对于圆柱齿轮泵和非圆柱齿轮泵的排量最大，但并没有对其流量脉动进行平抑。

除此之外，人们针对普通圆齿轮泵，提出通过改变齿数、压力角、齿高等几何参数或采用弧齿^[7]、斜齿^[8]及非对称齿^[9]等特殊齿形的方法来减小齿轮泵的流量脉动，但高阶椭圆齿轮泵的脉动主要来源于高阶椭圆转子的节曲线形状，这些方法的效果将十分有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种非圆齿轮变速器驱动的高阶椭圆齿轮泵，在不改变泵体结构的前提下，大幅平抑高阶椭圆齿轮泵的瞬时流量脉动，实现大排量稳定输出，进而有效抑制泵体的振动及噪声。

本发明主要包括电机，变速器和齿轮泵，其中齿轮泵由主动高阶椭圆齿轮、从动高阶椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮泵主动轴、高阶椭圆齿轮泵从动轴以及泵体组成，在泵体内设有高阶椭圆齿轮泵主动轴和高阶椭圆齿轮泵从动轴，主动高阶椭圆齿轮转子和从动高阶椭圆齿轮转子置于泵体内，相互啮合，且主动高阶椭圆齿轮转子设在高阶椭圆齿轮泵主动轴上，从动高阶椭圆齿轮转子设在高阶椭圆齿轮泵从动轴上，高阶椭圆齿轮泵主动轴的一端延伸至泵体的外部，通过联轴器A与变速器的变速器输出轴一端相连。变速器由主动非圆齿轮、从动非圆齿轮、变速器输入轴、变速器输出轴以及变速器壳体组成，变速器输入轴、变速器输出轴置于变速器壳体内，在变速器输出轴上套接从动非圆齿轮，变速器输入轴上套接主动非圆齿轮，且主动非圆齿轮和从动非圆齿轮均置于变速器的内部，主动非圆齿轮和从动非圆齿轮相互啮合，变速器输入轴的一端延伸至变速器壳体的外部，变速器输入轴的一端通过联轴器B与电机的输出轴相连。

高阶椭圆齿轮泵中的相同高阶椭圆齿轮转子，其节曲线方程为：

式中，ε为高阶椭圆齿轮转子的偏心率，a为高阶椭圆齿轮转子节曲线的基轴，为主动高阶椭圆齿轮转子的节曲线极角，为从动高阶椭圆齿轮转子的节曲线极角，n为高阶椭圆齿轮的阶数，r₁、r₂分别为主动高阶椭圆齿轮转子和从动高阶椭圆齿轮转子的节曲线向径，主动高阶椭圆齿轮安装在高阶椭圆齿轮泵的输入轴上。