Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення

1. Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення, що містить корпус, у циліндричних розточках якого розміщені шестерні зовнішнього зачеплення з зубцями евольвентного профілю, які сполучені між собою з коефіцієнтом перекриття 1 , де зубчастого зачеплення - коефіцієнт перекриття, яка відрізняється тим, що окремі елементи, з яких складено вінець шестерень, повернені один відносно попереднього, послідовно на частину кутового кроку, яка визначається з умови: Корисна модель відноситься до машинобудування, зокрема до шестеренних гідромашин зовнішнього зачеплення (ШГМЗЗ) і може бути використаний при їх виробництві. Відома ШГМЗЗ, що містить корпус і розміщені в циліндричних розточках корпуса з утворенням порожнини високого і низького тиску ведучу і ведену шестірні, цапфи яких встановлені в підшипниках ковзання, попарно сполучених між собою по поверхні дугоподібної виїмки, виконаної на зовнішній радіальній поверхні одного з них, і розвантажувальні канали, причому підшипники ковзання з дугоподібними виїмками сполучені з протилежними торцями ведучої і веденої шестерень, при цьому розвантажувальні канали виконані в сполученні поверхонь підшипників ковзання з можливістю прямого з’єднання порожнин високого і низького тиску з міжзубовим об’ємом у момент перебування зубців в області полюса зачеплення, а розвантажувальні канали крім того можуть бути виконані на поверхнях дугоподібних виїмок підшипників ковзання, на циліндричній поверхні підшипників ковзання, у місці її сполучення з поверхнею дугоподібної виїмки іншого підшипника, або на сполучених поверхнях обох підшипників ковзання [1]. Відома ШГМЗЗ [1] спрямована на підвищення ефективності розвантаження ШГМЗЗ від надлишкового тиску, що виникає при компресії робочої рідини в процесі зменшення розміру затиснутого об’єму за рахунок удосконалення конструкцій розвантажувальних канавок. Недоліком відомої ШГМЗЗ [1] є те, що не вирішується проблема усунення шкідливого явища комперсії робочої рідини в затиснутому об’ємі. Це призводить до різкого збільшення тиску, який у 2...2,5 рази перевищує номінальний тиск, що розвиває ШГМЗЗ у режимі насоса, що і тягне за собою цілу низку негативних явищ. Оскільки описана конструкція [1] спрямована на усунення не самого явища компресії робочої рідини в затиснутому об’ємі, а тільки на усунення найбільш негативних наслідків, що виникають при цьому, то йому властивий ряд наступних недоліків: зниження подачі, коефіцієнта подачі, надмірний рівень шуму при роботі, а також зниження довговічності ШГМЗЗ. Найбільш близьким до корисної моделі, що пропонується являється шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення, що містить корпус, у циліндричних розточках якого розміщені шестірні зовнішнього зачеплення з корегованими зубцями евольвентного профілю, сполученими між собою з утворенням бічного зазору, у якому усунення зати , n де n - число елементів, з яких складено вінець шестерень; - кутовий крок шестерень. 2. Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення за п. 1, яка відрізняється тим, що вінець шестерень складено з двох елементів, які повернені один відносно одного на половину кутового кроку шестірні. (19) UA (11) 18425 (13) U n 3 18425 4 снутого об’єму в міжзубових западинах досягаєтьЗадача яку вирішує корисна модель, полягає в ся шляхом того, що евольвентні профілі зубців підвищенні довговічності ШГМЗЗ, підвищенні тисшестерень зміщені в радіальному і тангенціальноку, а також зниження шуму, пульсації тиску і пульму напрямках відносно ділильного кола, бічний сації подачі робочої рідини, які виникають під час зазор виконаний шляхом додаткового тангенціароботи ШГМЗЗ. льного зміщення евольвентного профілю кожного Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в шестеренній гідромашині зовнішнього зубця, а висота відповідно до рівності =1, де зачеплення, що містить корпус, у циліндричних коефіцієнт перекриття [2]. розточках якого розміщені шестірні зовнішнього В описаній ШГМЗЗ вирішується проблема усузачеплення з зубцями евольвентного профілю, які нення шкідливого явища комперсії робочої рідини сполучені між собою з коефіцієнтом перекриття в затиснутому об’ємі, але це рішення забезпечузубчастого зачеплення =1, окремі елементи, з ється ціною появи цілої низки недоліків, яке винияких складено вінець шестерень, провертають кає при цьому. До недоліків відомої ШГМЗЗ слід один відносно попереднього послідовно на частивіднести, наступне. ну кутового кроку, яка визначається з умови: По-перше, зниження об’ємної подачі і коефіцієнта об’ємної подачі. Це можна пояснити тим, що , (2) n n зміщення евольвентних профілів у радіальному і де n - число елементів, з яких складено вінець тангенціальному напрямках щодо ділильного кола шестерень; зменшує об’єм зубців шестерень, що у свою чергу - кутовий крок шестерень. зменшує об’єм робочої рідини, яка може бути витиснута з міжзубових западин шестерень ШГМЗЗ у Окремим випадком вирішення поставленої зарежимі насоса в камеру нагнітання. Таким чином, дачі являється шестеренна гідромашина зовнішфактично ця частина робочої рідини, що не може нього зачеплення, в якій вінець шестерень склабути витиснута з міжзубової западини зворотно дено з двох елементів, які провертають один переноситься в камеру всмоктування, що і призвідносно одного на половину кутового кроку шестіводить до зниження, як об’ємної подачі, так і коерні. фіцієнта об’ємної подачі ШГМЗЗ у режимі насоса. Поставлена задача досягається завдяки збіПо-друге, зниження надійності і довговічності льшенню коефіцієнту перекриття зубчатого зачепШГМЗЗ можна пояснити зменшенням діаметра лення, що є причиною підвищення навантажувашестерень - De, що відбувається при зменшені льної спроможності шестерень ШГМЗЗ, що дає висоти кожного зубця для забезпечення рівності змогу підвищити довговічність ШГМЗЗ і підвищити тиск, що розвиває ШГМЗЗ. А також збільшенням =1. Дійсно коефіцієнт перекриття зачеплення кількості робочих камер, в яких робоча рідина пезубчастої передачі визначається наступною реноситься з камери всмоктування в камеру нагнізалежністю [3]: тання, що забезпечує зниження шуму, пульсації тиску і пульсації подачі робочої рідини. 2 d2 A sin De д 0 На Фіг.1 наведений поздовжній переріз шесте(1) , ренної гідромашини зовнішнього зачеплення. t0 На Фіг.2 наведений поперечний розріз шестеде Dе - діаметр виступів головок зубців, мм; ренної гідромашини зовнішнього зачеплення, в dо - діаметр основного кола, мм; якій вінець шестерень складено з двох елементів, Ад - межцентрова відстань, мм; які провертають один відносно одного на половину - кут зачеплення передачі, град; кутового кроку шестірні. tо - основний крок зачеплення, мм. На Фіг.3 наведена схема лінії зачеплення зубІ, як випливає з наведеної залежності (1), із чатого зачеплення шестерень, вінець яких складезменшенням зовнішнього діаметра шестерень – но з двох елементів, які провертають один відносDе, коефіцієнт перекриття зубчастого зачеплення но одного на половину кутового кроку шестірні. зменшується, а оскільки він відповідно до протоНа Фіг.4 наведено синтез зубчастого зачептипу [2] дорівнює одиниці =1, то при незначних лення шестерень в аксонометрії, в яких вінець зношуваннях, які фактично мають місце в процесі шестерень складено з двох елементів, які проверексплуатації ШГМЗЗ, зубчаста передача такої тають один відносно одного на половину кутового ШГМЗЗ виходить із ладу [4]. Отже, така ШГМЗЗ кроку шестірні. працездатна лише номінальне, оскільки її надійНа Фіг.2 і Фіг.3 використовуються наступні ність мінімальна. умовні позначення: По-третє, ускладнення конструкції, зокрема Р - полюс зачеплення; зубчастої передачі ШГМЗЗ, яке можна пояснити M,N - лінія зачеплення; тим, що створення евольвентного профілю шляrо1, rо2 - відповідно радіус основного кола вехом тангенціального і радіального зміщення еводучої і веденої шестерень; львенти відносно ділильного кола пов’язано з r1, r2 - відповідно радіус початкового кола веускладненням, як розрахунку такої евольвенти, так дучої і веденої шестерень; і технології її формоутворення. Зокрема, для цьоRe1, Re2 - відповідно радіус кола вершин зубців го, швидше за все, необхідно розробити нову сисведучої і веденої шестерень; тему розрахунку, а також проектування і створення Ri1, Ri2 - відповідно радіус кола западин зубців спеціального інструмента для нарізування вищеведучої і веденої шестерень; згаданих шестерень. T0 - крок зачеплення по основному колу. 5 18425 6 Шестеренна гідромашина зовнішнього зачепШГМЗЗ в режимі насоса працює наступним лення (див. Фіг.1 і Фіг.2) містить корпус 1, у цилінспособом. дричних розточках 2 якого розміщені втулки 3, що При обертанні ведучої шестірні 4 і кінематично виконують роль підшипників ковзання, у яких обезв’язаної з нею веденої шестірні 5 у підшипниках 3, ртаються ведуча 4 і ведена 5, вінець яких складестворюється розрідження в камері всмоктування но 3 двох елементів і елементи шестерень 6 і 7 і 8 11 (див. Фіг.1 і Фіг.2, Фіг.4). Робоча рідина, що наі 9 повертають один відносно одного на половину дійшла в камеру всмоктування 11, захоплюється кутовогокроку шестерень. Корпус закривають зубцями шестерень 4 і 5 і у міжзубових западинах кришкою 10. Шестірні 4 і 5 сполучаються своїми переноситься уздовж стінок колодязів 2 із камери елементами 6 і 8 і 7 і 9 між собою і утворюють равсмоктування 11 у камеру нагнітання 12, звідки зом із корпусом 1 камеру всмоктування 11 і камеру робоча рідина подається під тиском у магістраль нагнітання 12. високого тиску (див. Фіг.2, Фіг.3, Фіг.4). При цьому Розглянемо процес зачеплення зубчатої перевисокий тиск у камері нагнітання створюється задачі, припустимо верхнього елементу вінця шестівдяки періодичному зменшенню об’єму камери рні (Фіг.3, Фіг.2 і Фіг.4). Початок зачеплення першої нагнітання 12 до мінімального значення. пари зубців припадає на точку А активної частини Особливістю роботи ШГМЗЗ, що пропонується АВ лінії зачеплення MN. При подальшому оберявляється те, що при його роботі створюються танні шестерень точка зачеплення почне переміумови, при яких суттєво збільшується коефіцієнт щуватись вздовж активної частини лінії зачепленперекриття зубчастого зачеплення до рівня не ня АВ. При цьому в полюсі зачеплення Р 2 , що дає змогу підвищити довговічменше знаходиться в зачеплені пара зубців нижнього ність ШГМЗЗ, підвищити тиск, що створює ШГМЗЗ елементу вінця шестірні, яка повернена відносно і знизити шум. Збільшення кількості робочих каверхнього елементу на половину кроку зачепленмер, а також зміщення їх одна відносно одної ня. З вищенаведеного бачимо, що в зачеплені сприяє зниженню і пульсацію тиску і подачі робоодночасно знаходяться, щонайменше, дві пари чої рідини ШГМЗЗ [3, 4]. зубців, тобто коефіцієнт перекриття зубчастого У прототипі вирішується задача усунення ком2. зачеплення становить пресії робочої рідини в затиснутому об’ємі за раНа Фіг.3 і Фіг.4 представлено синтез зубчастохунок зменшення діаметра виступів зубців і зменго зачеплення шестерень в аксонометрії, в яких шення їхньої товщини шляхом зміщення вінець шестерень складено з двох елементів, які звичайного профілю зубців у радіальному і тангепровертають один відносно одного на половину нціальному напрямках щодо ділильного кола, що кутового кроку шестірні в момент входження в за1 і збільшенні бічпри коефіцієнті перекриття чеплення другої пари зубців верхнього елементу ного зазору призводить до виключення компресії вінця шестірні 7 з елементом 8. При цьому, зачепробочої рідини в западинах шестерень [2]. Однак лення нижніх елементів вінця шестерень 7 і 9 знавирішується ця задача шляхом різкого погіршення ходиться в полюсі зачеплення, оскільки вінці шесі доведення до граничного стану іншої характеристерень складено з двох елементів, які тики зубчастого зачеплення ШГМЗЗ - коефіцієнта провертають один відносно попереднього послі1 зубперекриття . Адже відомо, що при довно на частину кутового кроку, яка визначається часте зачеплення непрацездатне [3, 4]. Іншими з умови (2). словами в наявності технічне протиріччя: з одного З наведеного бачимо, що фактичний коефіцібоку необхідно усунути явище компресії робочої єнт перекриття зубчастого зачеплення становить рідини в міжзубових западинах, а з другого боку це 2 . При числі елементів, з яких не менше неприпустимо вирішувати методами зменшення складено вінець шестерень дорівнює n=3, коефіці1. коефіцієнта перекриття до величини єнт перекриття зубчастого зачеплення становить Сформульоване технічне протиріччя успішно 3 , і т.д. Це дає можливідповідно не менше вирішується, запропонованою ШГМЗЗ, в якій вівість: нець шестерень складено з окремих елементів, які - підвищити довговічність ШГМЗЗ, завдяки топровертають один відносно попереднього посліму, що фактичний коефіцієнт перекриття зубчастодовно на частину кутового кроку, яка визначається 2 і при го зачеплення становить не менше з умови (2). Тобто поставлена задача вирішується зносі шестерень по діаметру - це суттєво не буде на системному рівні. При цьому, не тільки усувавідбиватись на працездатності ШГМЗЗ; ється зазначений недолік зменшення надійності, а - підвищити тиск, завдяки підвищенню наванй виникає нова системна якість, яка полягає в підтажувальної спроможності шестерень ШГМЗЗ, що вищенні довговічності ШГМЗЗ, підвищенні тиску, обумовлено підвищенням коефіцієнту перекриття завдяки підвищенню навантажувальної спроможності шестерень ШГМЗЗ, а також зниження шуму, 2 зубчастого зачеплення до рівня не менше пульсації тиску і подачі робочої рідини, які виникаі, що недосяжно для звичайного зубчастого зачепють під час роботи ШГМЗЗ завдяки системному лення. збільшенню кількості зубців шестерень і відповідно Підвищення коефіцієнту перекриття зубчасторобочих камер, які крім того, зміщені одні відносно 2 сприяє го зачеплення до рівня не менше інших на частину кутового кроку, яка визначається також зниженню шуму, пульсації тиску і пульсації з умови (2). подачі робочої рідини, які виникають під час робоТаким чином, нами надано причинноти ШГМЗЗ [3, 4]. наслідковий взаємозв’язок між відмінними ознака 7 18425 8 ми винаходу та зазначеним позитивним ефектом, силових машин им. XXV съезда КПСС «Гидросиякий при цьому досягається, що вказує на істотла», БИ №6 1986г. ність зазначених відмінних ознак. 2. А.с. №1413274, Шестеренная гидромашина Крім цього, сукупність наведених відмінних F04С2/08 И.П. Иванов и С.Л. Иванов, БИ №28 ознак, за нашими даними, на дату подачі заявки 1988г. Ленинградский горный институт им. Г.В. невідома, що свідчить про новизну способу. Плеханова. Список основних джерел врахованих при упо3. Юдин М.Е. Шестеренные насосы - М: Марядкуванні заявки. шиностроение - 1964г - 233с. 1. А.с. №1211457, Шестеренная гидромашина 4. Гавриленко В.А. Основы теории эвольвентF04С2/08 Р.К. Жулинский, Г.В. Рябошапка и А.Г. ной зубчатой передачи. -М, «Машиностроение», Гаркуша. Кировоградський завод гидравлических 1969. - 432с. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601