擺線齒輪泵內(nèi)轉(zhuǎn)子加工工藝及工裝設(shè)計(jì)

1、擺線齒輪泵內(nèi)轉(zhuǎn)子加工工藝及工裝設(shè)計(jì)1 三至量堡 GngyiyuJishu擺線齒輪泵內(nèi)轉(zhuǎn)子加工工藝及工裝設(shè)計(jì)孟華峰（泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇泰州225300）摘要:擺線轉(zhuǎn)子泵具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊,零件少，重量輕,噪聲低，工作平穩(wěn),自吸性 強(qiáng)及良好的高轉(zhuǎn)速特性等特點(diǎn)，廣泛用于紡機(jī),印機(jī)，機(jī)床，輕工機(jī)械等需低壓連續(xù)潤滑或間斷供油潤滑的機(jī)械設(shè)備上.分析了內(nèi)轉(zhuǎn)子齒 廓為短幅外擺線圓內(nèi)等距線，而不宜采用普通外擺線及長幅 外擺線的原因，確定了磨削參數(shù),機(jī)床的改裝方法及專用工藝裝備.關(guān)鍵詞:擺線齒輪泵:內(nèi)轉(zhuǎn)子;工藝;工裝液壓泵主要分為齒輪泵，葉片泵,柱塞泵3類擺線類液壓泵 歸屬齒輪泵類型.擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)

2、緊湊，自吸能力強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn).擺 線轉(zhuǎn)子油泵簡稱擺線泵，它與漸開線外嚙合齒輪泵相比，具有結(jié)構(gòu) 少,體積小，單位面積排量大,噪聲低，流量脈動(dòng)小，自吸性能好，適 于高轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn)在采煤機(jī)液壓回路中，主要應(yīng)用在輔助供油系統(tǒng) 回路中內(nèi)外轉(zhuǎn)子（擺線齒輪泵）工作時(shí)最高壓力為25kg/cm,屬低 壓工作.考慮瞬時(shí)啟動(dòng)及停車等悄況產(chǎn)生的液壓沖擊，對(duì)內(nèi)外轉(zhuǎn)子 造成一定的短時(shí)高壓力，因此工藝上應(yīng)在提高齒形表面硬度的同 時(shí)提高內(nèi)外轉(zhuǎn)子的綜合機(jī)械性能山于以上優(yōu)點(diǎn)，擺線轉(zhuǎn)子泵廣泛 應(yīng)用于汽車,拖拉機(jī)，摩托車潤滑油泵.1擺線轉(zhuǎn)子泵內(nèi)轉(zhuǎn)子磨削1.1擺線轉(zhuǎn)子泵的嚙合性質(zhì)所謂擺線是當(dāng)一半徑為的滾圓（也稱動(dòng)圓,發(fā)生圓或生成圓）沿著一

3、條定直線作純滾動(dòng)時(shí)，其滾圓圓周上某一點(diǎn)E所畫出 的平面曲線稱之為擺線，或旋輪線.有時(shí)為了與其他形式的擺線區(qū) 別,也將其叫做普通擺線或平線.之所以稱為擺線,是源于擺鐘的 等時(shí)運(yùn)動(dòng)元件鐘擺的擺動(dòng)軌跡釆用了該曲線形式還因質(zhì)點(diǎn)在重 力的作用下從一點(diǎn)滾到巧一點(diǎn)時(shí)，沿著普通擺線的路徑滾過后所 用時(shí)間最短.從嚙合原理的角度來看,擺線轉(zhuǎn)子泵屬于擺線針齒內(nèi) 嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)中內(nèi)齒輪（即外轉(zhuǎn)子）的輪齒齒廓（即針齒）是以d 為直徑的圓弧，小齒輪（即內(nèi)轉(zhuǎn)子）的輪齒齒廓是圓弧的共輒曲線， 即圓弧中的軌跡n（通常為整條的短幅外擺線）的等距曲線口.1-2內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓曲線的形成擺線齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓形線是山短幅外擺線而來的，如圖1

4、 所示，當(dāng)滾圓山軸上位置以逆時(shí)針方向沿半徑為的導(dǎo)圓滾動(dòng) 周長到QL位置時(shí)，該圓內(nèi)距Dr為e的動(dòng)點(diǎn)E則畫出了一拱短幅 擺線，此擺線即為內(nèi)轉(zhuǎn)子理論輪廓線,其幅高h(yuǎn)=2e.沿短幅外擺線 上取若干點(diǎn)為圓心，并以n為半徑畫若干圓,這些圓的內(nèi)側(cè)的包絡(luò) 線即是內(nèi)轉(zhuǎn)子的一個(gè)齒廓,即為內(nèi)轉(zhuǎn)子實(shí)際廓線，該廓線稱為短幅 外擺線圓內(nèi)等距線.內(nèi)際跡圓;/圖1擺線齒廓的形成1.3內(nèi)轉(zhuǎn)子零件加工主要技術(shù)參數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù)=6,外轉(zhuǎn)子齒數(shù)7,創(chuàng)成半徑R=27,偏心距e=2.&齒形元半徑n=9.5.技術(shù)參數(shù)為表面滲碳深度0.91.2nlin, 淬火硬度HRC5862;曲面母線對(duì)粗糙度0.2端面的不垂直度允差 0.005m/n,對(duì)6

5、19o0的不平行度允差O.Oimill;22尺寸與外轉(zhuǎn)子118配制，比外轉(zhuǎn)子小0.0020.004min;齒形按坐標(biāo)點(diǎn)仿制，并與配對(duì) 的外轉(zhuǎn)子對(duì)研，兩凸點(diǎn)的間隙為0.0540.07mm;齒的等分允差土4,周節(jié)累積誤差小于6;齒面對(duì)19o0ot,的徑向跳動(dòng)允差0.02 lTlln端面的平面度允差0.021TI1TI;材料為20CrMo低碳合金鋼.內(nèi) 轉(zhuǎn)子如圖2所示.AA圖2內(nèi)轉(zhuǎn)子零件結(jié)構(gòu)圖2內(nèi)轉(zhuǎn)子的工藝裝備設(shè)計(jì)根據(jù)擺線轉(zhuǎn)子泵的嚙合性質(zhì)和內(nèi)轉(zhuǎn)子曲線的性質(zhì)，對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子 擺線的磨削方法采用范成法磨削如圖3所示，電機(jī)2(N=800W, n=1380r/min)經(jīng)皮帶輪(96/86)傳動(dòng)兩級(jí)渦輪付(1/30

6、X1/30)帶 動(dòng)偏心套筒9轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套筒9的轉(zhuǎn)速為1380X 96/86Xl/30Xl/3o=1.711 r/min,偏心套筒內(nèi)孔偏心距為 2.8nin, 偏心套內(nèi)裝與之精密配合的心軸4,心軸左端固裝內(nèi)轉(zhuǎn)子5,其齒 形為短幅外擺線的等距線，齒數(shù)=6,并與定子針齒13相嚙合，因 為該定子不受體積限制，所以針齒16為19+0.n,03:)mm圓柱鑲于 殼體8上，成為定子,其齒數(shù)7,心軸右端固定安裝對(duì)刀樣塊 1O,工件14用螺母固定在心軸4上.當(dāng)電機(jī)2帶動(dòng)偏心套9轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)，如偏心套筒轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針，轉(zhuǎn)速為nG=1.711r/min,則心 軸4的軸心線將以2.8111111偏心距為半徑，

7、繞0圓心也以轉(zhuǎn)速 nG=1.711r/min公轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向亦為順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，心軸左端固聯(lián)的 內(nèi)轉(zhuǎn)子5,也隨心軸4作公轉(zhuǎn)，同時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)子5 乂與定子針齒13相 嚙合,受定子針齒的反作用，使內(nèi)轉(zhuǎn)子與心軸4 乂繞其自身軸線 0,以nZ轉(zhuǎn)速逆時(shí)針自轉(zhuǎn),因?yàn)橐?1,每當(dāng)偏心套筒9轉(zhuǎn)一周 時(shí),內(nèi)轉(zhuǎn)子5就向相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，當(dāng)偏心套轉(zhuǎn)zl轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn) 子5將反轉(zhuǎn)一周，心軸4右端的工件11于左端的內(nèi)轉(zhuǎn)子5運(yùn)動(dòng)相 同，并與R=9.50圓弧砂輪相嚙合，裝在M7130平面磨床主軸上的 片狀砂輪15,在徑向剖面內(nèi)，修整成9.5n,圓弧,為保證砂輪在 每次修整后都能與夾具，工件處于范成運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確相對(duì)位置，因而 將電機(jī)，夾具與

8、砂輪修整均固定在底座1上,安裝時(shí)嚴(yán)格將定子針 齒13中心位置(B-B端面圖示位置)，與砂輪修整15回轉(zhuǎn)中心對(duì) 中，整體夾具一起固定去掉磁盤的M7130平面磨床工作臺(tái)上，這 樣就可以保證砂輪每次修整后都能與丄件處于準(zhǔn)確的范成運(yùn)動(dòng)位 置上，工作臺(tái)帶動(dòng)卡具往復(fù)運(yùn)動(dòng)磨削,砂輪頭架上下為進(jìn)給運(yùn)動(dòng).圖3擺線齒輪泵內(nèi)轉(zhuǎn)子工藝裝備圖1一底座2一電動(dòng)機(jī)3 皮帶輪4 一中I心軸5 一內(nèi)轉(zhuǎn)子6一砂 輪罩7 一蝸輪8 一殼體9 一偏套1O 一對(duì)刀塊11 一工件12 一固定針齒13 一砂輪修整器14-砂輪3加工工藝過程及工藝參數(shù)剪床下長料后，內(nèi)孔（bl9o-ol3,$成18粗糙度1.6,然后以一刀下端面為基準(zhǔn)，修磨兩端

9、面，作為粗切齒的定位基準(zhǔn)滲碳，淬火 等熱處理后，再重新修磨定位基準(zhǔn).內(nèi)孔咖1刪磨成中咖19啷，作 為最后精切齒工藝基準(zhǔn)工件從毛坯到產(chǎn)品的加工過程中，材料去 除量較大，為保證加工精度，防止變形,粗切齒使用成形銃刀加工， 半徑方向余量取為0.250.30min,將大部分加工余量切除，并為 下道工序作好定位基準(zhǔn)準(zhǔn)備擺線內(nèi)轉(zhuǎn)子材料為20CrMo,熱處理 GngyiyuJishu 三至量后，合適的磨削參數(shù)如下:砂輪轉(zhuǎn)速=1700r/min,粗磨徑向進(jìn)給 tl=0.010-0.015ran 1 （半徑）,精磨徑向進(jìn)給 tv0.0050.01 Omm（半 徑）.當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)角速度一定時(shí)，位于曲線拐點(diǎn)處范圍的速

10、度較齒頂 處為高，因?yàn)檫@部分齒面為主要受壓區(qū),進(jìn)給速度選擇以此處為準(zhǔn). 當(dāng)砂輪直徑和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，工件最佳回轉(zhuǎn)速度為1.736r/min.4結(jié)語擺線轉(zhuǎn)子油泵簡稱擺線泵，它與漸開線外嚙合齒輪泵相比，具 有結(jié)構(gòu)少,體積小，單位面積排量大,噪聲低，流量脈動(dòng)小，自吸性 能好，適于高轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn).通過論述內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓的形成過程，分析 了內(nèi)轉(zhuǎn)子齒廓為短幅外擺線圓內(nèi)等距線，而不宜采用普通外擺線 及長幅外擺線的原因，確定了磨削參數(shù)和機(jī)床磨削專用工藝裝備 設(shè)計(jì).參考文獻(xiàn)Eli馮詩愚，等.內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)型線連續(xù)性條件研究J.西 安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2009（1）:45-48E20毛華永，等擺線轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

11、J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2006(2):73 753 毛華永，等.擺線轉(zhuǎn)子式油泵齒廓的形成與參數(shù)方程的建立J. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2002(1):34-374 馮顯英，王清，等.齒輪加工成形的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析EJ.山東工業(yè)大學(xué) 學(xué)報(bào),2000(3):101 106E50宋如鋼，等.新型擺線轉(zhuǎn)子泵嚙合特性的研究J.粉末冶金技術(shù), 2007(2):24 26收稿日期:201卜o4 一 06作者簡介:孟華峰(1973 一)，男，江蘇泰州人，講師，主要從事機(jī)加 工工藝教學(xué),職業(yè)教育管理工作.(上接第117頁)圖1中，電機(jī)輸出模型分別設(shè)置了電機(jī)線電壓檢測(cè)模塊和定子電流檢測(cè)模塊，其中定子電流在經(jīng)過低通濾波模塊濾

12、波降噪之 后進(jìn)入數(shù)字平均值采樣模塊，采樣模塊將定子電流的采樣值送入 在線尋優(yōu)模塊，與理想的優(yōu)化值進(jìn)行對(duì)比，試圖尋找到優(yōu)化后的理 想輸出電壓值，并減去山電機(jī)線電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)反饋回來經(jīng)低通濾 波之后的線電壓,將確定的輸出電壓傳遞給調(diào)壓模塊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 電機(jī)線電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能控制的I標(biāo).2.3電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)維修策略的應(yīng)用電機(jī)，尤其是大型電機(jī)，其運(yùn)行狀態(tài)與能耗有很大的關(guān)聯(lián)性.根據(jù)前人的相關(guān)研究，對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及合理 的后期維護(hù)保養(yǎng)策略，能夠在很大程度上改善電機(jī)的運(yùn)行特性，并 能夠有效節(jié)能(可以節(jié)能26%).為此,開展電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)維 修策略的應(yīng)用很有必要.對(duì)電機(jī)實(shí)施狀態(tài)

13、監(jiān)測(cè)，就是對(duì)電機(jī)的輸出特征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí) 檢測(cè)，如電機(jī)輸出電壓，輸出電流,輸出轉(zhuǎn)矩等特征參數(shù)，通過設(shè)置 合理的傳感器監(jiān)測(cè)并采集這些參數(shù)，再納入負(fù)反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)電 機(jī)的閉環(huán)控制，可以進(jìn)一步提高電機(jī)的運(yùn)行特性和運(yùn)行效益，真正 實(shí)現(xiàn)電機(jī)能耗的降低.隨著電機(jī)服役和運(yùn)行時(shí)間的增加，其各部分功能部件勢(shì)必會(huì) 發(fā)生老化，變舊等現(xiàn)象，造成電機(jī)能耗加大.為此，還需要為電機(jī)制 定合理的狀態(tài)維修策略過去，我國對(duì)機(jī)電設(shè)備普遍采取事后維修 的方式，這帶來了維修過剩，維修不足和盲LI維修的結(jié)果,人為造 成了電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)提前下滑其至惡化，導(dǎo)致電機(jī)能耗過高且未到 服役期便宣告報(bào)廢.因此，對(duì)電機(jī)運(yùn)行實(shí)施狀態(tài)維修策略就更有必 要狀態(tài)

14、維修策略是指定期對(duì)電機(jī)實(shí)施”體檢”，通過一系列體檢參 數(shù)來確定其運(yùn)行狀態(tài)，并建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析提早 發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的電機(jī)故障,有針對(duì)性地進(jìn)行維修，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制電 機(jī)能耗，節(jié)能減排的U標(biāo).電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)維修在很大程度上決定了電機(jī)真正的 節(jié)能效益及其服役壽命電機(jī)能耗決定了其服役壽命，因此，不管 是要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還是要實(shí)現(xiàn)電機(jī)服役壽命最大化，都必須控制 電機(jī)能耗本文探討的電機(jī)軟起動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)以及電機(jī)狀態(tài)監(jiān) 測(cè),狀態(tài)維修策略的應(yīng)用，都能在一定程度上控制電機(jī)能耗，延長 電機(jī)服役壽命.3結(jié)語社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的每一方面兒乎都離不開電力能源，而廣泛應(yīng) 用于各個(gè)領(lǐng)域的電機(jī)乂是其中的用電大戶，因此，如何控制電機(jī)能 耗在很大程度上決定了能源合理應(yīng)用及節(jié)能減排U標(biāo)能否實(shí)現(xiàn). 本文簡單探討了電機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，并設(shè)汁了閉環(huán)軟起動(dòng)控制 系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)起動(dòng)過程中的節(jié)能控制，對(duì)于電機(jī)節(jié)能技術(shù)在實(shí) 際