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摘要：根据某型号齿轮箱的基本技术要求，选用一款标准齿轮油泵，在不改变其机械原理的前提下，对其结构和尺寸进行设计改进，最终，通过结构的改进使油泵的性能得到了改良，并更加适合齿轮箱的应用，形成了这个齿轮箱的专用油泵。
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.
关键词：专用油泵;齿轮箱;齿轮泵;人字齿
Key words： special oil pump;gearbox;gear pump;herringbone gear
中图分类号：U463.212+.43 文献标识码：A 文章編号：1674-957X（2021）06-0062-02
1 背景介绍
有一款新研发的用于燃气轮机的齿轮箱上需要一个齿轮泵，该泵的技术要求是：额定转速为2942r/min，供油压力为0.6MPa，流量为600L/min。
根据上述技术要求，市场上没有能满足要求的标准齿轮泵。目前市场上大流量、中等压力的齿轮油泵转速最大为1420r/min，常见的安装形式为卧式安装，齿轮为直齿，噪声较大。
本油泵是选用一款满足流量与压力的国产标准齿轮油泵KCB-300，对其结构进行改进设计后，最终满足了齿轮箱的基本技术要求，改进后的油泵型号定为 KCB-GD-300/600，含意为：此油泵是在型号为KCB-300油泵的基本结构尺寸基础上改进为满足低噪声、转速2942r/min、供油压力为0.6MPa和流量600L/min这些技术要求的齿轮箱专用油泵。
2 KCB-300标准齿轮油泵介绍
本油泵是借鉴一种型号为KCB-300的标准齿轮油泵进行改进设计。
KCB-300是一种标准的国产工业齿轮泵，主要由泵体、前盖、后盖、齿轮、轴、安全阀、轴端密封所组成。KCB-300齿轮泵的转速为1420r/min，油泵流量300L/min，安装形式为卧式安装。
通过优化KCB-300的齿轮传动系统，使其转速达到2942r/min，同时油量也达到600L/min，并优化设计油泵的接口结构，使之能适用在齿轮箱上的安装。
KCB-300是一款常见的标准的齿轮泵，根据用户对用途、工质、工况、压力、流量的要求，可以选择不同的规格与型号。常见齿轮泵的基本特点如下：
①泵头的结构由泵体、前盖 、后盖、直齿轮、轴和安全阀等部件组成;
②泵头的安装型式一般为卧式，常见的是分体的安装座;
③提供泵的动力源常见的是电机，电机转速为1450r/min、980r/min、740r/min、500r/min等，大流量齿轮油泵最高转速都在1450r/min以下，泵和电机联接釆用标准联轴器联接，以平键来传递扭矩;
④标准的齿轮泵，往往采用直齿，结构简单，制造成本低，维护方便，其用途十分广泛;
⑤齿轮泵的共同缺点是噪声大，尤其是直齿齿轮泵，一般情况下是只适用低转速（1450r/min）以下，或对噪声无特别要求的工况。
KCB-300结构简图见图1。
3 技术分析
针对上述标准泵的基本特点和齿轮箱油泵的技术要求，除该泵的结构原理、每一转的容积流量和进出口管道口径（决定于出口压力）之外，其他都满足不了箱体齿轮泵的应用要求。为了满足箱体齿轮泵的要求，需要在KCB-300的结构基础上对应的进行了如下的改进：
①取消了前盖，更改了泵体的结构，使油泵便于立式安装;
②泵的动力由齿轮箱提供，将泵主动轴圆柱为1：8的锥体，平键联接改半圆键联接，这样，在泵的主动轴锥体上用半圆键来安装传送动力的齿轮（油泵齿轮），锥体的结构保证安装油泵齿轮装配时能自动定心，装拆方便;
③油泵立式安装在齿轮箱输出轴侧的箱体上，中间增加一个安装法兰，只需要改变法兰的接口尺寸，该泵就可以安装于不同的齿轮箱;
④为了降低提高转速后的噪声，油泵齿轮由直齿改为人字齿，同时将齿轮的加工精度由8 GB/T 10095提高到6 GB/T 10095;
⑤油泵齿轮采用人字齿后，还可能有少量不定向的脉动轴向力，脉动会导致齿侧磨损，因此，在输入轴前端增加设计了深沟球轴承来克服脉动轴向力;
⑥由于油泵接口（主动轴处）和箱体连接，因此取消了主动轴端的密封装置 ，简化了结构的同时，泵内的泄漏油还可为深沟球轴承提供润滑; ⑦为了使结构更加紧凑，方便调节，将安全阀体设计在泵的后端 。
具体结构见图2。
4 技术方案
技术方案详细结构介绍如下：
4.1 基本构造
如图3所示，箱体齿轮泵由壳体、后盖、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、深沟球轴承、轴瓦、缓冲阀體、弹簧座、弹簧、调压螺杆、阀门盖、锁紧螺母、保护盖和安装法兰等组成。
4.2 工作原理
如图3所示，油泵齿轮安装在主动轴上的锥度部位，使用锥度定心，半圆键传扭，通过一个油泵齿轮与齿轮箱里面的附件齿轮啮合来获得动力，安装法兰与齿轮箱的箱体配合，使油泵立式的安装在箱体壁上。油泵内的齿轮设计为人字齿结构，转速可以提高到3000r/min，油量达到600L/min，压力为0.6MPa，相对原来的直齿结构，人字齿的传动更加平稳，可以实现较好的降低噪音。
通过上述结构的改进使油泵的性能得到了改良或更加适合齿轮箱的应用，但是其基本工作原理和KCB-300齿轮泵的是一致的。
4.3 技术关键点和特点
①将泵体、前盖设计为整体的结构，即设计成一个零件——壳体，便于将卧式安装改为立式安装;②主动轴的接口为锥度结构，安装油泵齿轮时能自动定心;③采用立式安装，将安装处改为主动轴处，油泵通过齿轮传动借助了齿轮箱的动力，并且取消了主动轴端的密封装置，适用于齿轮箱;④将油泵内的齿轮由直齿改为人字齿结构，提高油泵转速和流量的同时，还降低了工作噪音;⑤在主动轴上增加了深沟球轴承设计，克服了人字齿结构可能产生的少量不定向的脉动轴向力，使油泵机构运行时更加稳定。
5 结语
根据齿轮箱的基本技术要求，选用国产标准齿轮油泵KCB-300，对其结构和尺寸进行设计改进，最终，通过结构的改进使油泵的性能得到了改良并更加适合齿轮箱的应用，形成了这个专用油泵，与标准泵比较，具有如下优点：①结构更加简单、工艺性好、制造成本低;②能适用高转速（3000转/min）的工作条件;③采用人字齿结构，提高油泵转速和流量的同时降低了工作噪音;④接口结构和安装形式适用于齿轮箱;⑤该泵结构、允许工况、齿轮结构、安装形式、动力接口等都作了改变，填补了用于齿轮箱的专用油泵的技术空白。
参考文献：
[1]郁明山，李发敏，吴晓玲，等.齿轮手册第二版[M].北京：机械工业出版社，2000，8.
[2]成大先，王德夫，姬奎生，等.机械设计手册 [M].北京：化学工业出版社，2007，11.
[3]任沁新，韩翠蝉，王长路，等.齿轮制造工艺手册[M].北京： 机械工业出版社，2010，2.
[4]关醒凡，邱光春，等.现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995，9.
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.
关键词：专用油泵;齿轮箱;齿轮泵;人字齿
Key words： special oil pump;gearbox;gear pump;herringbone gear
中图分类号：U463.212+.43 文献标识码：A 文章編号：1674-957X（2021）06-0062-02
1 背景介绍
有一款新研发的用于燃气轮机的齿轮箱上需要一个齿轮泵，该泵的技术要求是：额定转速为2942r/min，供油压力为0.6MPa，流量为600L/min。
根据上述技术要求，市场上没有能满足要求的标准齿轮泵。目前市场上大流量、中等压力的齿轮油泵转速最大为1420r/min，常见的安装形式为卧式安装，齿轮为直齿，噪声较大。
本油泵是选用一款满足流量与压力的国产标准齿轮油泵KCB-300，对其结构进行改进设计后，最终满足了齿轮箱的基本技术要求，改进后的油泵型号定为 KCB-GD-300/600，含意为：此油泵是在型号为KCB-300油泵的基本结构尺寸基础上改进为满足低噪声、转速2942r/min、供油压力为0.6MPa和流量600L/min这些技术要求的齿轮箱专用油泵。
2 KCB-300标准齿轮油泵介绍
本油泵是借鉴一种型号为KCB-300的标准齿轮油泵进行改进设计。
KCB-300是一种标准的国产工业齿轮泵，主要由泵体、前盖、后盖、齿轮、轴、安全阀、轴端密封所组成。KCB-300齿轮泵的转速为1420r/min，油泵流量300L/min，安装形式为卧式安装。
通过优化KCB-300的齿轮传动系统，使其转速达到2942r/min，同时油量也达到600L/min，并优化设计油泵的接口结构，使之能适用在齿轮箱上的安装。
KCB-300是一款常见的标准的齿轮泵，根据用户对用途、工质、工况、压力、流量的要求，可以选择不同的规格与型号。常见齿轮泵的基本特点如下：
①泵头的结构由泵体、前盖 、后盖、直齿轮、轴和安全阀等部件组成;
②泵头的安装型式一般为卧式，常见的是分体的安装座;
③提供泵的动力源常见的是电机，电机转速为1450r/min、980r/min、740r/min、500r/min等，大流量齿轮油泵最高转速都在1450r/min以下，泵和电机联接釆用标准联轴器联接，以平键来传递扭矩;
④标准的齿轮泵，往往采用直齿，结构简单，制造成本低，维护方便，其用途十分广泛;
⑤齿轮泵的共同缺点是噪声大，尤其是直齿齿轮泵，一般情况下是只适用低转速（1450r/min）以下，或对噪声无特别要求的工况。
KCB-300结构简图见图1。
3 技术分析
针对上述标准泵的基本特点和齿轮箱油泵的技术要求，除该泵的结构原理、每一转的容积流量和进出口管道口径（决定于出口压力）之外，其他都满足不了箱体齿轮泵的应用要求。为了满足箱体齿轮泵的要求，需要在KCB-300的结构基础上对应的进行了如下的改进：
①取消了前盖，更改了泵体的结构，使油泵便于立式安装;
②泵的动力由齿轮箱提供，将泵主动轴圆柱为1：8的锥体，平键联接改半圆键联接，这样，在泵的主动轴锥体上用半圆键来安装传送动力的齿轮（油泵齿轮），锥体的结构保证安装油泵齿轮装配时能自动定心，装拆方便;
③油泵立式安装在齿轮箱输出轴侧的箱体上，中间增加一个安装法兰，只需要改变法兰的接口尺寸，该泵就可以安装于不同的齿轮箱;
④为了降低提高转速后的噪声，油泵齿轮由直齿改为人字齿，同时将齿轮的加工精度由8 GB/T 10095提高到6 GB/T 10095;
⑤油泵齿轮采用人字齿后，还可能有少量不定向的脉动轴向力，脉动会导致齿侧磨损，因此，在输入轴前端增加设计了深沟球轴承来克服脉动轴向力;
⑥由于油泵接口（主动轴处）和箱体连接，因此取消了主动轴端的密封装置 ，简化了结构的同时，泵内的泄漏油还可为深沟球轴承提供润滑; ⑦为了使结构更加紧凑，方便调节，将安全阀体设计在泵的后端 。
具体结构见图2。
4 技术方案
技术方案详细结构介绍如下：
4.1 基本构造
如图3所示，箱体齿轮泵由壳体、后盖、主动轴、从动轴、主动齿轮、从动齿轮、深沟球轴承、轴瓦、缓冲阀體、弹簧座、弹簧、调压螺杆、阀门盖、锁紧螺母、保护盖和安装法兰等组成。
4.2 工作原理
如图3所示，油泵齿轮安装在主动轴上的锥度部位，使用锥度定心，半圆键传扭，通过一个油泵齿轮与齿轮箱里面的附件齿轮啮合来获得动力，安装法兰与齿轮箱的箱体配合，使油泵立式的安装在箱体壁上。油泵内的齿轮设计为人字齿结构，转速可以提高到3000r/min，油量达到600L/min，压力为0.6MPa，相对原来的直齿结构，人字齿的传动更加平稳，可以实现较好的降低噪音。
通过上述结构的改进使油泵的性能得到了改良或更加适合齿轮箱的应用，但是其基本工作原理和KCB-300齿轮泵的是一致的。
4.3 技术关键点和特点
①将泵体、前盖设计为整体的结构，即设计成一个零件——壳体，便于将卧式安装改为立式安装;②主动轴的接口为锥度结构，安装油泵齿轮时能自动定心;③采用立式安装，将安装处改为主动轴处，油泵通过齿轮传动借助了齿轮箱的动力，并且取消了主动轴端的密封装置，适用于齿轮箱;④将油泵内的齿轮由直齿改为人字齿结构，提高油泵转速和流量的同时，还降低了工作噪音;⑤在主动轴上增加了深沟球轴承设计，克服了人字齿结构可能产生的少量不定向的脉动轴向力，使油泵机构运行时更加稳定。
5 结语
根据齿轮箱的基本技术要求，选用国产标准齿轮油泵KCB-300，对其结构和尺寸进行设计改进，最终，通过结构的改进使油泵的性能得到了改良并更加适合齿轮箱的应用，形成了这个专用油泵，与标准泵比较，具有如下优点：①结构更加简单、工艺性好、制造成本低;②能适用高转速（3000转/min）的工作条件;③采用人字齿结构，提高油泵转速和流量的同时降低了工作噪音;④接口结构和安装形式适用于齿轮箱;⑤该泵结构、允许工况、齿轮结构、安装形式、动力接口等都作了改变，填补了用于齿轮箱的专用油泵的技术空白。
参考文献：
[1]郁明山，李发敏，吴晓玲，等.齿轮手册第二版[M].北京：机械工业出版社，2000，8.
[2]成大先，王德夫，姬奎生，等.机械设计手册 [M].北京：化学工业出版社，2007，11.
[3]任沁新，韩翠蝉，王长路，等.齿轮制造工艺手册[M].北京： 机械工业出版社，2010，2.
[4]关醒凡，邱光春，等.现代泵技术手册[M].北京：宇航出版社，1995，9.