一種齒輪箱專用油泵介紹

曾祥亮

摘要：根據某型號齒輪箱的基本技術要求，選用一款標準齒輪油泵，在不改變其機械原理的前提下，對其結構和尺寸進行設計改進，最終，通過結構的改進使油泵的性能得到了改良，并更加適合齒輪箱的應用，形成了這個齒輪箱的專用油泵。

Abstract： According to the basic technical requirements of certain type of gearbox， a standard gear oil pump is selected to improve its structure and size without changing its mechanical principle. Finally， through the improvement of its structure， the performance of the pump is improved and more suitable for the application of the gearbox， forming a special oil pump for this gearbox.

關鍵詞：專用油泵;齒輪箱;齒輪泵;人字齒

Key words： special oil pump;gearbox;gear pump;herringbone gear

中圖分類號：U463.212+.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A  ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0062-02

1? 背景介紹

有一款新研發的用于燃氣輪機的齒輪箱上需要一個齒輪泵，該泵的技術要求是：額定轉速為2942r/min，供油壓力為0.6MPa，流量為600L/min。

根據上述技術要求，市場上沒有能滿足要求的標準齒輪泵。目前市場上大流量、中等壓力的齒輪油泵轉速最大為1420r/min，常見的安裝形式為臥式安裝，齒輪為直齒，噪聲較大。

本油泵是選用一款滿足流量與壓力的國產標準齒輪油泵KCB-300，對其結構進行改進設計后，最終滿足了齒輪箱的基本技術要求，改進后的油泵型號定為 KCB-GD-300/600，含意為：此油泵是在型號為KCB-300油泵的基本結構尺寸基礎上改進為滿足低噪聲、轉速2942r/min、供油壓力為0.6MPa和流量600L/min這些技術要求的齒輪箱專用油泵。

2? KCB-300標準齒輪油泵介紹

本油泵是借鑒一種型號為KCB-300的標準齒輪油泵進行改進設計。

KCB-300是一種標準的國產工業齒輪泵，主要由泵體、前蓋、后蓋、齒輪、軸、安全閥、軸端密封所組成。KCB-300齒輪泵的轉速為1420r/min，油泵流量300L/min，安裝形式為臥式安裝。

通過優化KCB-300的齒輪傳動系統，使其轉速達到2942r/min，同時油量也達到600L/min，并優化設計油泵的接口結構，使之能適用在齒輪箱上的安裝。

KCB-300是一款常見的標準的齒輪泵，根據用戶對用途、工質、工況、壓力、流量的要求，可以選擇不同的規格與型號。常見齒輪泵的基本特點如下：

①泵頭的結構由泵體、前蓋 、后蓋、直齒輪、軸和安全閥等部件組成;

②泵頭的安裝型式一般為臥式，常見的是分體的安裝座;

③提供泵的動力源常見的是電機，電機轉速為1450r/min、980r/min、740r/min、500r/min等，大流量齒輪油泵最高轉速都在1450r/min以下，泵和電機聯接釆用標準聯軸器聯接，以平鍵來傳遞扭矩;

④標準的齒輪泵，往往采用直齒，結構簡單，制造成本低，維護方便，其用途十分廣泛;

⑤齒輪泵的共同缺點是噪聲大，尤其是直齒齒輪泵，一般情況下是只適用低轉速（1450r/min）以下，或對噪聲無特別要求的工況。

KCB-300結構簡圖見圖1。

3? 技術分析

針對上述標準泵的基本特點和齒輪箱油泵的技術要求，除該泵的結構原理、每一轉的容積流量和進出口管道口徑（決定于出口壓力）之外，其他都滿足不了箱體齒輪泵的應用要求。為了滿足箱體齒輪泵的要求，需要在KCB-300的結構基礎上對應的進行了如下的改進：

①取消了前蓋，更改了泵體的結構，使油泵便于立式安裝;

②泵的動力由齒輪箱提供，將泵主動軸圓柱為1：8的錐體，平鍵聯接改半圓鍵聯接，這樣，在泵的主動軸錐體上用半圓鍵來安裝傳送動力的齒輪（油泵齒輪），錐體的結構保證安裝油泵齒輪裝配時能自動定心，裝拆方便;

③油泵立式安裝在齒輪箱輸出軸側的箱體上，中間增加一個安裝法蘭，只需要改變法蘭的接口尺寸，該泵就可以安裝于不同的齒輪箱;

④為了降低提高轉速后的噪聲，油泵齒輪由直齒改為人字齒，同時將齒輪的加工精度由8 GB/T 10095提高到6 GB/T 10095;

⑤油泵齒輪采用人字齒后，還可能有少量不定向的脈動軸向力，脈動會導致齒側磨損，因此，在輸入軸前端增加設計了深溝球軸承來克服脈動軸向力;

⑥由于油泵接口（主動軸處）和箱體連接，因此取消了主動軸端的密封裝置 ，簡化了結構的同時，泵內的泄漏油還可為深溝球軸承提供潤滑;

⑦為了使結構更加緊湊，方便調節，將安全閥體設計在泵的后端 。

具體結構見圖2。

4? 技術方案

技術方案詳細結構介紹如下：

4.1 基本構造

如圖3所示，箱體齒輪泵由殼體、后蓋、主動軸、從動軸、主動齒輪、從動齒輪、深溝球軸承、軸瓦、緩沖閥體、彈簧座、彈簧、調壓螺桿、閥門蓋、鎖緊螺母、保護蓋和安裝法蘭等組成。

4.2 工作原理

如圖3所示，油泵齒輪安裝在主動軸上的錐度部位，使用錐度定心，半圓鍵傳扭，通過一個油泵齒輪與齒輪箱里面的附件齒輪嚙合來獲得動力，安裝法蘭與齒輪箱的箱體配合，使油泵立式的安裝在箱體壁上。油泵內的齒輪設計為人字齒結構，轉速可以提高到3000r/min，油量達到600L/min，壓力為0.6MPa，相對原來的直齒結構，人字齒的傳動更加平穩，可以實現較好的降低噪音。

通過上述結構的改進使油泵的性能得到了改良或更加適合齒輪箱的應用，但是其基本工作原理和KCB-300齒輪泵的是一致的。

4.3 技術關鍵點和特點

①將泵體、前蓋設計為整體的結構，即設計成一個零件——殼體，便于將臥式安裝改為立式安裝;②主動軸的接口為錐度結構，安裝油泵齒輪時能自動定心;③采用立式安裝，將安裝處改為主動軸處，油泵通過齒輪傳動借助了齒輪箱的動力，并且取消了主動軸端的密封裝置，適用于齒輪箱;④將油泵內的齒輪由直齒改為人字齒結構，提高油泵轉速和流量的同時，還降低了工作噪音;⑤在主動軸上增加了深溝球軸承設計，克服了人字齒結構可能產生的少量不定向的脈動軸向力，使油泵機構運行時更加穩定。

5? 結語

根據齒輪箱的基本技術要求，選用國產標準齒輪油泵KCB-300，對其結構和尺寸進行設計改進，最終，通過結構的改進使油泵的性能得到了改良并更加適合齒輪箱的應用，形成了這個專用油泵，與標準泵比較，具有如下優點：①結構更加簡單、工藝性好、制造成本低;②能適用高轉速（3000轉/min）的工作條件;③采用人字齒結構，提高油泵轉速和流量的同時降低了工作噪音;④接口結構和安裝形式適用于齒輪箱;⑤該泵結構、允許工況、齒輪結構、安裝形式、動力接口等都作了改變，填補了用于齒輪箱的專用油泵的技術空白。

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