Шестеренна гідромашина

Реферат: Шестеренна гідромашина містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розташовані у внутрішній камері корпусу гідромашини, що закрита принаймні однією кришкою, цапфи шестерень, встановлені в підшипниках, розміщених як в корпусі, так і в кришці, ущільнюючі бічні пластини зі сторін торців шестерень та ущільнюючий блок Т-подібного поперечного перерізу, який своїми плоскими поверхнями бічних кінців має опору на плоскі торці бічних ущільнюючих пластин, які простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень і які, в свою чергу, мають отвори з опорою на цапфи шестерень. Для збереження рівномірного зносу ущільнювальних поверхонь міжцентрова відстань між опорними отворами бічних пластин, а також міжцентрова відстань між розточками під ущільнювальні поверхні Т-подібного ущільнюючого блока виконані відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань між отворами в підшипниках під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору у отворі під цапфу шестірні. UA 101874 C2 (12) UA 101874 C2 UA 101874 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до об'ємних гідравлічних машин, зокрема до шестеренної гідромашини, яка може бути використаний у гідравлічних системах тракторів як загального, так і промислового призначення, екскаваторів, сільськогосподарських, дорожньо-будівельних та інших машин. Уже відома шестеренна гідромашина, яка може бути використана у гідравлічних системах цих машин, що по конструкції належить до гідромашин, які мають активний радіальний ущільнюючий елемент (див. патент US 2,996,999 по кл. 109-126, авторське свідоцтво SU 229965 по кл. F04C 1/04 та патент GB 1137566 по кл. F04С 1/08). В даний час така гідромашина модернізована так, що радіальний ущільнюючий елемент виконаний як ущільнюючий блок, що тиском рідини, яка нагнічується самим насосом через поля тиску, підтискується своїми поверхнями до поверхонь вершин зубців шестерень, ущільнюючи їх, при цьому спираючись на втулки підшипників через циліндричні виїмки бічних пластин, які в свою чергу підтискуються до вінців шестерень, спираючись на їх цапфи (див. європейський патент ЕР 0081902 по класу F04C 2/08, 22.06.1983 p.). У цій гідромашині, для того, щоб добитися оптимальних ущільнювальних зазорів поміж вершинами зубців шестерень і ущільнюючими поверхнями ущільнюючого блока, діаметр опорних отворів бічних пластин виконаний більшим, ніж зовнішній діаметр підшипників, під цапфи шестерень, на які вони спираються. В результаті цього бічні пластини спираються на підшипники у двох точках. Таким чином ущільнюючий блок може займати таке положення, щоб не допустити завеликого зносу однієї із ущільнювальних поверхонь. Так як ущільнюючий блок опирається на цапфи шестерень втулками підшипників по всій їх поверхні, то, у міру роботи гідромашини, знос ущільнювальних поверхонь ущільнюючого блока буде більшим, ніж знос поверхонь підшипників, що приводить до зростання зазорів поміж ущільнюючими поверхнями блока та поверхнями вінців зубців шестерень, в результаті чого зменшується коефіцієнт подачі гідромашини. Крім цього зменшенню коефіцієнта подачі сприяє також те, що рівнодіючі зусилля, що діють від тиску рідини на шестерні, направлені в різні боки і під гострими кутами до площини, яка проходить через осі шестерень, що приводить до збільшення міжосьової відстані між шестернями та нерівномірного зносу ущільнювальних поверхонь блока. Відома також шестеренна гідромашина, описана в патенті України UA 73862 по класу F04C 2/08, 15.09.2005 p., яка прийнята за найближчий аналог гідромашини, що заявляється. В цій гідромашині для збереження оптимального зазору, протягом всього терміну роботи гідромашини, отвори бічних пластин спираються безпосередньо на меншу опорну площину цапф шестерень, підбором цієї площини, відповідно дають змогу ущільнюючому блоку теж просуватися до вершин зубців шестерень, зберігаючи тим самим оптимальний зазор поміж його ущільнюючими поверхнями і поверхнями вершин зубців шестерень. При цьому ущільнюючий блок виконаний Т-подібного поперечного перерізу разом з частиною вихідного отвору. Але зменшенням коефіцієнта подачі у цій гідромашині, як недолік, зосталось те, що під дією тиску рідини збільшується міжосьова відстань між шестернями та нерівномірний знос ущільнювальних поверхонь блока, - більший по краях ущільнювальних поверхонь блока, ніж біля вихідного отвору. Цьому також сприяє те, що поверхні зовнішніх контактуючих частин бічних пластин і бічних кінців ущільнюючого блока виконані плоскими. Це дає змогу ущільнюючому блоку самовстановитися. Але це не дає змогу досягнути рівномірного зносу ущільнювальних поверхонь ущільнюючого блока для збільшення коефіцієнта подачі гідромашини і довговічності її роботи. Це відбувається тому, що для зменшення гідравлічних навантажень на гідромашину колова протяжність ущільнювальних поверхонь ущільнюючого блока зменшена до мінімуму, так, що шестерні з цапфами, під дією гідравлічних навантажень, будуть розходитися в різні сторони, збільшуючи відстань між шестернями і їх цапфами, в результаті чого знос ущільнювальних поверхонь блока буде відбуватися нерівномірно, тільки по краях ущільнювальних поверхонь, не дозволяє збільшити коефіцієнт подачі гідромашини і довговічність її роботи. В основу винаходу поставлена задача створити при роботі гідромашини рівномірну компенсацію зазорів поміж ущільнювальними поверхнями ущільнюючого блока і вершинами зубців шестерень, у міру зносу цих поверхонь, а також збільшити шляхи витокам рідини з робочої камери, щоб підвищити коефіцієнт подачі гідромашини. Ця задача вирішується тим, що у відомій шестеренній гідромашині, яка містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розташовані у внутрішній камері корпусу гідромашини, що закрита принаймні однією кришкою, цапфи шестерень, встановлені в підшипниках, розміщених як в корпусі, так і в кришці, ущільнюючі бічні пластини зі сторін торців 1 UA 101874 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шестерень та ущільнюючий блок Т-подібного поперечного перерізу, який своїми плоскими поверхнями бічних кінців має опору на плоскі торці бічних ущільнюючих пластин, які простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень і які, в свою чергу, мають отвори з опорою на цапфи шестерень, згідно з винаходом, міжцентрова відстань між опорними отворами бічних пластин, а також міжцентрова відстань між розточками під ущільнюючі поверхні Т-подібного ущільнюючого блока виконані відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань між отворами в підшипниках під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору у отворі під цапфу шестірні. Таким чином, при виконанні міжцентрової відстані між опорними отворами бічних пластин, а також міжцентрової відстані між розточками під ущільнювальні поверхні Т-подібного ущільнюючого блока відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань між отворами в підшипниках під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору у отворі під цапфу шестерні, дає змогу, при роботі гідромашини, ущільнюючому блоку зайняти ущільнювальними поверхнями концентричне положення відносно поверхонь вершин зубців шестерень і рівномірному зносу цих поверхонь, що збільшує коефіцієнт подачі та довговічність роботи гідромашини. І на кінець, бажано, щоб товщина середньої частини ущільнюючого блока була виконана меншою, ніж ширина вінців шестерень, і була вибрана згідно із співвідношенням: 0,998Sb/Lg1,0, де Sb - товщина середньої частини ущільнюючого блока; Lg - ширина вінців шестерень. Таке виконання середньої частини ущільнюючого блока дає змогу бічним пластинам припрацюватися і щільно підтискуватись до вінців шестерень, що також підвищує коефіцієнт подачі гідромашини. У описі винаходу пояснюється приклад його конкретного виконання та наведені кресленнями, де: на фіг. 1a, фіг. 1b - зображено загальний вигляд шестеренної гідромашини, що заявляється, з нанесеними розрізами, які приводиться в подальшому на других фігурах; на фіг. 2 - зображено повздовжній розріз гідромашини по А-А, з фіг. 1b; на фіг. 3 - зображено повздовжній розріз гідромашини по Б-Б з фіг. 1b - де показано, що зовнішні частини бічних пластин простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень; на фіг. 4 - зображено поперечний розріз гідромашини по В-В з фіг. 1a - де пунктирними лініями зображені зовнішні частини бічних пластин, простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень; на фіг. 5 - зображено ступінчастий поперечний розріз гідромашини по Г-Г з фіг. 1a - де одна частина розрізу показує розріз по осі вихідного каналу в ущільнюючому блоці, а друга частина показує розріз за бічною пластиною з видом на бічну поверхню самої пластини з манжетами, які ущільнюють поля тиску, розташовані в пластині, та на плоский торець одного бічного кінця ущільнюючого блока. Шестеренна гідромашина містить ведучу 1 та ведену 2 шестерні, виконані разом із цапфами 3 і 4. Ведуча шестірня 1 також має привідний вал 5, ущільнений манжетою 6 (див. Фіг. 2). До торців шестерень 1 і 2 примикають радіально і аксіально рухомі бічні пластини 7 і 8, що мають поля тиску 9, сполучені каналами 10 з частиною вихідного каналу 11 та ущільнені еластичними манжетами 12 (див. Фіг. 2 і 3). До зовнішньої поверхні вінців шестерень 1 і 2 примикає ущільнюючий блок 13 Т-подібного поперечного перерізу. Він має розточки 14 і 15 під вершини зубців шестерень і своїми плоскими поверхнями бічних кінців 16 і 17 має опору на плоскі торці 18 бічних ущільнюючих пластин 7 і 8 (див. Фіг. 3 і 4), які в свою чергу спираються на цапфи 3 і 4 шестерень своїми отворами 19 (див. Фіг. 2 і 5). Плоскі торці 18 бічних пластин 7 і 8 виконані такими, що простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень 1 і 2 (див. Фіг. 3 і 5). На зовнішній поверхні 20 ущільнюючого блока 13 навкруги частини вихідного каналу 11 виконане поле тиску 21, ущільнене манжетою 22 і сполучене з ним (див. Фіг. 3 і 4). Шестерні 1 і 2, бічні пластини 7 і 8 та ущільнюючий блок 13 розміщені у внутрішній камері 23 корпусу 24 гідромашини (див. Фіг. 3 і 4). Внутрішня камера 23 закрита кришкою 25 за допомогою болтів 26. Цапфи 3 і 4 шестерень встановлені у підшипниках ковзання, виконаних у вигляді антифрикційних втулок 27 і 28, розміщених у корпусі 24 та в кришці 25 (див. Фіг. 2). Міжцентрова відстань Lp між розточками під вершини зубців шестерень в Т-подібному ущільнюючому блоці, а також міжцентрова відстань Lо між опорними отворами 19 бічних 2 UA 101874 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пластин 7 і 8, виконані відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань Lп між отворами в антифрикційних втулках 27 і 28 підшипників під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору п у отворі під цапфу шестірні (див. фіг. 2 і 4). Товщина середньої частини 29 ущільнюючого блока 13 (див. Фіг. 3) виконана меншою, ніж ширина вінців шестерень, і вибирається згідно із співвідношенням: 0,998Sb/Lg1,0, де Sb - товщина середньої частини ущільнюючого блока; Lg - ширина вінців шестерень. Це дає змогу бічним пластинам 7 і 8 припрацюватися і щільно підтискуватись до вінців шестерень 1 і 2, що також підвищує коефіцієнт подачі гідромашини. У корпусі гідромашини 24 виконаний вхідний канал 30 та канал 31, який є продовженням частини вихідного каналу 11, що виконаний в ущільнюючому блоці 13. Шестеренна гідромашина, як насос, працює наступним чином. При приведенні в обертання шестерень 1 і 2 привідним валом 5, у западинах зубців, що виходять із зачеплення, створюється вакуум, за рахунок чого робоча рідина надходить по вхідному каналу 30, заповнює западини поміж зубцями шестерень, переноситься у зону високого тиску та витискається зубцями, що входять в зачеплення, у частину вихідного каналу 11 і далі по каналу 31 у гідросистему машини. Робоча рідина під тиском по каналах 10 надходить у поля тиску 9, які ущільнені манжетами 12 і виконані з тильних сторін бічних пластин 7 і 8. Під дією тиску робочої рідини, в полях тиску, бічні пластини підтискуються до торців шестерень 1 і 2, ущільнюючи їх і робочу камеру насоса. Робоча рідина також надходить в поле тиску 21, ущільнене манжетою 22 в ущільнюючому блоці 13, який підтискується до поверхні вершин зубців шестерень. Це дає змогу блоку припрацюватися з ними і своїми бічними кінцями, спираючись на торці бічних пластин 7 і 8, а ті, в свою чергу, спираючись отворами 19 на цапфи 3 і 4 шестерень, зайняти ущільнювальними поверхнями концентричне положення до поверхні вершин зубців шестерень. При роботі гідромашини в режимі гідромотора робоча рідина, що подається під високим тиском у вихідні канали 11 і 31 та діє на зубці шестерень, обертаючи їх, долає навантаження, прикладене до привідного вала 5. В іншому, робота гідромашини у режимі гідромотора, подібна її роботі у режимі насоса. Тим самим, зношення опорних отворів 19, при роботі насоса, приводить до просування ущільнюючого блока в напрямі поверхонь вершин зубців шестерень, компенсуючи знос його ущільнювальних поверхонь і зберігаючи тим самим рівномірний оптимальний зазор поміж ними і поверхнями вершин зубців шестерень. Це, в свою чергу, зберігає коефіцієнт подачі при роботі гідромашини. Плоскі торці бічних пластин виконані такими, що простягнені за межі діаметрів зубців шестерень, а ущільнюючий блок виконаний Т-подібного поперечного перерізу з опорою на плоскі торці бічних пластин своїми плоскими бічними кінцями. Це сприяє тому, що, виконавши міжцентрову відстань між опорними отворами бічних пластин, а також міжцентрову відстань між розточками під ущільнювальні поверхні Т-подібного ущільнюючого блока відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань між отворами в підшипниках під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору у отворі під цапфу шестірні, дає змогу ущільнюючому блоку відслідковувати розходження шестерень під дією робочого тиску і рівномірно підтискуватися до вершин зубців шестерень, зберігаючи рівномірний знос ущільнювальних поверхонь тривалим часом. Перелік позицій: 1 і 2. Ведуча і ведена шестерні. 3 і 4. Цапфи шестерень. 5. Привідний вал. 6. Ущільнююча манжета вала. 7 і 8. Бічні пластини. 9. Поле тиску в бічних пластинах. 10. Сполучні канали. 11. Частина вихідного каналу. 12. Еластичні манжети полів тиску. 13. Ущільнюючий блок. 14 і 15. Розточки під поверхні вінців шестерень. 16 і 17. Кінці блока з плоскими поверхнями. 18. Плоскі торці бічних пластин. 3 UA 101874 C2 5 10 19. Опорні отвори бічних пластин. 20. Зовнішня поверхня ущільнюючого блока. 21. Поле тиску. 22. Ущільнююча манжета поля тиску. 23.Внутрішня камера корпусу. 24. Корпус гідромашини. 25. Кришка гідромашини. 26. Болти кріплення кришки до корпусу. 27 і 28. Антифрикційні втулки. 29. Середня частина блока 13. 30 і 31. Вхідний та вихідний канали. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 Шестеренна гідромашина, що містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розташовані у внутрішній камері корпусу гідромашини, що закрита принаймні однією кришкою, цапфи шестерень, встановлені в підшипниках, розміщених як в корпусі, так і в кришці, ущільнюючі бічні пластини зі сторін торців шестерень та ущільнюючий блок Т-подібного поперечного перерізу, який своїми плоскими поверхнями бічних кінців має опору на плоскі торці бічних ущільнюючих пластин, які простягнені за межі діаметрів вершин зубців шестерень і які, в свою чергу, мають отвори з опорою на цапфи шестерень, яка відрізняється тим, що міжцентрова відстань між опорними отворами бічних пластин, а також міжцентрова відстань між розточками під ущільнювальні поверхні Т-подібного ущільнюючого блока виконані відповідно більшими, по номіналу, ніж міжцентрова відстань між отворами в підшипниках під цапфи шестерень, на двійну середню величину зазору у отворі під цапфу шестірні. 4 UA 101874 C2 5 UA 101874 C2 6 UA 101874 C2 7 UA 101874 C2 8 UA 101874 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9