发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明首先提供一种软硬配合的大螺旋角极少齿斜齿轮副，包括主动齿轮与从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮的齿形轮廓相同，旋向相反，所述主动齿轮为金属材质，所述从动齿轮为金属内芯、并在金属内芯外包覆一层弹性体材料。优选地，所述弹性体材料为聚氨酯。

所述主动齿轮与从动齿轮在使用时，分别由主动齿轮轴和从动齿轮轴驱动。在加工时可以一体加工，即主动齿轮和主动齿轮轴为单一金属材料整料加工。从动齿轮和从动齿轮轴是先加工一与主动齿轮旋向相反，形状尺寸严格相似的金属内芯，再制作模具，在内芯外部包覆一层弹性体材料(优选为聚氨酯材料)，再经过加工使得最终的从动齿轮与主动齿轮几何外形一致。本发明在从动齿轮表面包覆一层弹性体(优选是聚氨酯弹性体，具有很好的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性、耐磨性、耐候性、耐水解性、耐油性)让斜齿轮副成为硬与软的组合，可以带来三个好处。一是利于实现零间隙，减少泄漏提高效率，二是啮合时间增长利于降低啮合冲击减少震动，三是转子转动惯量减小，利于减小能量与转矩的输入需求，减小反应时间。

进一步地，本发明的大螺旋角极少齿斜齿轮副，所述主动齿轮和从动齿轮的齿轮数为四个，螺旋角为38.15°，包角角度为180°。该齿轮仅有四个齿，但是有38.15°的大螺旋角，这使得四个齿的斜齿轮在每一瞬间都有三个齿处在啮合状态，从而使泵运行平稳。主动齿轮与从动齿轮都为极少齿斜齿轮，包角为180°，泵内部液体受到挤压时就直接流向出口，减少了流体内部杂质与齿轮的接触时间，对固态杂质不敏感，大幅度减小了齿轮斜齿的磨损。该齿轮型线的面积利用率接近50％，可以在较低转速获得大流量，而低转速又可以为减小振动降低噪声创造有利条件。故而本发明的大螺旋角极少齿斜齿轮副特别适用于液压水泵，可以带来提高水泵工作效率、降低运行噪声而且能够迅速地实现注水与排水的角色转换的技术效果。

本发明继续提供一种低速大流量的极少齿斜齿轮水泵，包括外壳装置、功能部件和密封装置，所述功能部件包括上述的大螺旋角极少齿斜齿轮副。所述水泵的主动齿轮与从动齿轮相互啮合，并与泵体外壳相互配合形成一柱形腔室。主动齿轮与从动齿轮都为极少齿斜齿轮包角为180°，泵内部液体受到挤压时就直接流向出口，减少了流体内部杂质与齿轮的接触时间，对固态杂质不敏感，大幅度减小了齿轮斜齿的磨损。斜齿轮副齿数为4，螺旋角为38.15°，斜齿轮的齿宽为2～2.5倍的齿轮副中心距；小的齿数可以保证轮齿的刚度与强度，提高面积利用率；大螺旋角使四个齿的斜齿轮在每一瞬间都有三个齿处在啮合状态，从而使泵运行平稳减小脉动；大的齿宽可以减少齿弯曲量有利于降低噪声，也可以使得该泵能在较低的转速下获得大的流量，为降低噪声创造的条件。

优选地，所述外壳装置包括上盖板、泵体外壳、下盖板、底罩、从动轴承盖和主动轴承盖；所述功能部件包括主动齿轮、主动齿轮轴、从动齿轮和从动齿轮轴；所述密封装置包括机械密封、聚四氟乙烯弹性侧板和圆锥滚子轴承。

所述泵体外壳为中心对称结构，在泵体外壳的两侧设有相同几何结构的吸水口与排水口，配合上斜齿轮副，可使本水泵实现双向工作。

所述机械密封包括在上、下盖板上刻槽安装的O型密封条；所述聚四氟乙烯弹性侧板设置在上盖板以及下盖板与齿轮端面之间；所述圆锥滚子轴承设置在齿轮端面、上盖板、下盖板与主动齿轮轴以及从动齿轮轴的轴身间，并用机械密封进行密封。

在所述聚四氟乙烯弹性侧板上还沿啮合方向设置有卸荷槽，卸荷槽为一侧一个。

上述技术方案可以实现的技术效果：

主动齿轮、从动齿轮将泵体内腔分为吸入腔、排出腔，泵体两侧设有相同几何结构的吸水口与排水口，使本泵完成注水与排水作业角色的转换后，水的流动特征保持不变。主动齿轮轴与主动齿轮以及从动齿轮轴与从动齿轮均为整料棒一体加工。主动齿轮轴通过弹性柱销齿式联轴器与静音永磁电机连接，与泵设计转速一致，省掉了减速器的重量，同时电机本身振级、噪声大大降低；转子与液体之间的相对速度迅速下降，流致噪声相应降低。泵可以通过上盖板采用内六角螺钉与电机座与电机以及支架部分固定。在上盖板以及下盖板与齿轮端面间设置的聚四氟乙烯弹性侧板来对端面间隙进行补偿，可减小端面泄漏，提高泵的效率；在聚四氟乙烯弹性侧板上开取一组与轮齿以及吸排水口相配合的卸荷槽，可以减小进出流阻力，还可以消除齿轮泵的困油现象，降低振动噪声。在上、下盖板上刻槽安装O型密封条，可以有效保证泵体与盖之间的密封，减少外泄漏。在齿轮端面、上盖板、下盖板与主动齿轮轴以及从动齿轮轴的轴身间安装有圆锥滚子轴承，能承受大螺旋角带来的较大的轴向载荷，可以在重载情况下运转。

综合上述，本发明提供的极少齿斜齿轮水泵尤其适合船用。可满足大流量、高扬程、低振动噪声运行的需求。本发明首先在从动齿轮表面包覆一层聚氨酯，实现主从动齿轮的软硬接触和过盈配合能够有效提升水泵的效率以及运行过程中的振动与噪声；中心对称的泵体结构和全对称的斜齿轮副能够实现双向工作；大包角极少齿的设计能够保证在低转速下获得大的流量，保证输出的可靠性，与泵体结构相配合的卸荷槽，能减小进出流阻力，解决困油现象，降低高转速下的噪声。