一种分段式中部密封浮动侧板结构及浮动补偿方法与流程

本发明涉及齿轮泵配件，特别涉及一种分段式中部密封浮动侧板结构及浮动补偿方法。

背景技术：

1、在现有技术中，中部密封轴向浮动侧板的外形一般为“8”字形结构，与齿轮端面配合的正面为扩大高压区设计，并根据参数设有高压区引油槽，高压卸荷槽、低压卸荷槽，侧板的反面为“3”字形沟槽结构，槽内设有挡片和密封，与壳体共同形成封闭的扇形密封容腔，其面积一般大于正面的高压区面积，用于确保齿轮泵工作中，将侧板推向齿轮端面，并保持侧板的平衡状态，可以大大提高齿轮泵额定工况下的容积效率。现有的中部密封轴向浮动侧板在齿轮泵的实际工作过程中，正面的高压区面积受齿轮转速、液压油粘度、零件加工误差等因素影响，其高压区的面积和压力分布是随着工况的变化而变化的，其变化规律是转速越高，高压区的面积越小，高压油对侧板反向分离力就越小，反之，转速越低，高压油对侧板的反向分离力就越大，而反面的背压槽的补偿面积却是固定，因此在齿轮泵工作压力一定的情况下，侧板受到的分离力和补偿力在不同转速工况下就存在一定的差异，为确保高速下补偿平衡，一般会牺牲低速下的补偿面积，其造成的结果就是齿轮泵的最低允许转速和低速下的容积效率一般低于柱塞式液压泵。

2、为此，本技术设计了一种分段式中部密封浮动侧板结构及浮动补偿方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明为了弥补现有技术中的不足，提供了一种分段式中部密封浮动侧板结构及浮动补偿方法，通过新结构设计将侧板正面的扩大高压区设计为三段式设计，反面的背压槽通过特殊的结构设计和挡片和密封件组合设计为三段式补偿结构，并与侧板正面的三段式高压区通过油道连通。用于解决侧板因转速工况不同造成的高压区面积、压力的动态变化，造成的侧板失衡难题，从而进一步提高齿轮泵低速下容积效率。其允许的转速范围也同步得到扩展。在效率满足标准的前提下，其最低转速由现有的600～800r/min，优化为300r/min～800r/min。

2、一种分段式中部密封浮动侧板结构，包括侧板，所述侧板为分段式中部密封浮动结构，安装在从动齿轮轴的两侧，侧板为外型呈“8”字形的结构，在侧板的背面分有轴向补偿用密封沟槽，沟槽内装有与沟槽形状匹配的耳形挡片和耳形密封，侧板的正面分为密封过渡区和三段式高压区，侧板的反面设有双“3”字形扇形补偿区，扇形补偿区分为三段独立的补偿区，三段独立的补偿区与同形状的耳形挡片和耳形密封共同形成轴向浮动补偿区，与侧板正面的三段式高压区平衡，与后盖体、主动齿轮轴、从动齿轮轴共同形成密封的高低压区，通过齿轮的连续旋转，实现齿轮泵将低压的液压油转化为高压力液压油的能量变化。

3、进一步的，为了更好的实现本发明，所述侧板的高压腔侧与壳体出油腔联通，低压腔与壳体的进油腔联通；所述侧板正面开有高压卸荷槽和低压卸荷槽，在方形高压卸荷槽的中间设置有加强筋，低压卸荷槽呈“t”字形布置，一端与油泵的进油腔连通，另外两端分别与侧板的两通孔连通。

4、进一步的，为了更好的实现本发明，所述三段式高压区包括βz、εz、θz，其中θz通过引油槽与高压卸荷槽连通，并保持压力平衡，εz是高压变化区一，通过第一凹槽在齿轮旋转工作时连通引油槽，βz是高压变化区二，通过第二凹槽在齿轮旋转工作时连通高压变化区一。

5、进一步的，为了更好的实现本发明，所述扇形补偿区内对称布置有第一台阶、第二台阶、第三台阶，三者的高度相比侧板背面低0-0.1mm，第一台阶和第二台阶之间设有第一沟槽，第二台阶和第三台阶之间设有第二沟槽，在三个台阶的周围设置沟槽、包括设置在外圈的外沟槽和设置在内圈的内沟槽，沟槽用于装配同形状的耳形挡片和耳形密封圈，并将扇形补偿区分为三段独立的补偿区，分别为补偿区i、补偿区ii、和补偿区iii。

6、进一步的，为了更好的实现本发明，所述第一台阶上设有矮台，在侧板的中间位置设置有中矮台，以增加密封圈的密封宽度；所述补偿区i通过第一通孔与侧板正面第二凹槽连通，保持侧板两侧压力平衡；所述补偿区ii通过第二通孔与侧板正面第一凹槽连通，保持侧板两侧压力平衡；所述补偿区iii与中矮台连通，进而通过第三通孔与侧板正面高压卸荷槽连通，保持侧板两侧压力平衡。

7、进一步的，为了更好的实现本发明，所述耳形挡片为“3”字形片式结构，对称分为三个区域βe、εe、θe,在三个区域设有对称分布的第一耳形挡片异形槽孔、第二耳形挡片异形槽孔、第三耳形挡片异形槽孔；在第一耳形挡片异形槽孔与第二耳形挡片异形槽孔之间设有第一隔离筋；在第二耳形挡片异形槽孔与第三耳形挡片异形槽孔之间设有第二隔离筋，在第三耳形挡片异形槽孔周圈设有若干圆台，以确保装配工艺性；所述耳形挡片所用材料为各类聚四氟乙烯或尼龙或塑料。

8、进一步的，为了更好的实现本发明，所述耳形密封为“3”字形片式结构，对称分为三个区域βm、εm、θm，在三个区域设有对称分布的第一耳形密封异形槽孔、第二耳形密封异形槽孔、第三耳形密封异形槽孔；在第一耳形密封异形槽孔与第二耳形密封异形槽孔面向侧板一侧的周圈分布设有第一异形沉槽、第二异形沉槽、第三异形沉槽、第四异形沉槽、第五异形沉槽，深度为耳形密封厚度的1/3～1/2;在第三耳形密封异形槽孔周圈设有若干耳形密封圆台，以确保装配工艺性；所述的耳形密封材料为橡胶或类橡胶。

9、基于上述的分段式中部密封浮动侧板结构，具体的浮动补偿方法为：

10、a.当油泵处于高速工况运转时，此时εz和βz将与αz一起成为密封过渡区，此工况下，εz和βz区域作用在侧板的分离压力将低于油泵出油腔的压力，即低于θz区域的压力，而此时，侧板背面的背压槽的压力分布是这样的：补偿区i的压力通过第一通孔与侧板正面第二凹槽连通，与侧板正面βz区的压力一致，补偿区ii通过第二通孔与侧板正面第一凹槽连通，与侧板正面εz区的压力一致，补偿区iii与中矮台连通，进而通过第三通孔与侧板正面高压卸荷槽连通，与侧板正面θz区的压力一致，即：pθz= piii，pεz=pβz= pi= pii，进而保持侧板两侧轴向受力始终处于平衡状态；

11、b.当油泵处于中速工况运转时，此时εz通过第一凹槽在齿轮旋转工作时连通引油槽，与θz区压力保持一致；βz将与αz一起成为密封过渡区，此工况下，βz区域作用在侧板的分离压力将低于油泵出油腔的压力，即低于θz区域的压力，而此时，侧板反面的背压槽的压力分布是这样的：补偿区i的压力通过第一通孔与侧板正面第二凹槽连通，与侧板正面βz区的压力一致，补偿区ii通过第二通孔与侧板正面第一凹槽连通，与侧板正面εz区的压力一致，补偿区iii与中矮台连通，进而通过第三通孔与侧板正面高压卸荷槽连通，与侧板正面θz区的压力一致，即：pθz=pεz=pii=piii，pβz= pii，进而保持侧板两侧轴向受力始终处于平衡状态；

12、c.当油泵处于低速工况运转时，此时εz通过第一凹槽在齿轮旋转工作时连通引油槽，与θz区压力保持一致；βz通过第二凹槽在齿轮旋转工作时连通εz，此工况下，只有αz区域密封过渡区，作用在侧板的分离压力将低于油泵出油腔的压力，即低于θz区域的压力，而此时，侧板反面的背压槽的压力分布是这样的：补偿区i的压力通过第一通孔与侧板正面第二凹槽连通，与侧板正面βz区的压力一致，补偿区ii通过第二通孔与侧板正面第一凹槽连通，与侧板正面εz区的压力一致，补偿区iii与中矮台连通，进而通过第三通孔与侧板正面高压卸荷槽连通，与侧板正面θz区的压力一致，即：pθz=pβz=pεz=pi=pii=piii，进而保持侧板两侧轴向受力始终处于平衡状态。

13、本发明的有益效果是：

14、使用本发明的侧板，齿轮泵的低速效率高，且随容积效率随转速变化小；齿轮泵可以实现更低的转速；侧板两侧受力具有更优的平衡性，其补偿差值小；降低侧板正面摩擦副的磨损，提高齿轮泵的使用寿命；侧板补偿区的压力与侧板正面的高压区压力可以实现动态平衡，且随着工况的变化具有分段自适应性。