Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення з регульованою подачею

Винахід відноситься до машинобудування, зокрема до шестеренних гідромашин зовнішнього зачеплення з регульованою подачею (ШГМЗЗРП) і може бути використаний при виробництві, а також ремонті ШГМЗЗРП. Відома ШГМЗЗРП, що містить корпус, у циліндричних розточках якого розміщені з утворенням камер низького і високого тиску шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами, що встановлені у підшипниках ковзання і спряжені з шестернями торцеві компенсатори, на циліндричних поверхнях яких зі сторони камери низького тиску нанесене покриття із фрикційного матеріалу [1]. До недоліків цієї ШГМЗЗРП слід віднести неможливість регулювати подачу під час роботи, що значно обмежує область використання ШГМЗЗРП. Найбільш близьким до винаходу, що пропонується являється ШГМЗЗРП, що містить корпус і розміщені в циліндричних розточках корпусу з утворенням порожнин високого і низького тиску ведучу і ведену шестерні, 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 [2]. Однак описаною конструкцією ШГМЗЗРП [2] не вирішується задача створення умов регулювання подачі ШГМЗЗРП, що значно обмежує область використання ШГМЗЗРП. Задача, яку вирішує даний винахід, полягає в забезпечені регулювання подачі, що в свою чергу сприяє розширенню області використання шестеренної гідромашини зовнішнього зачеплення з регульованою подачею. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в шестеренній гідромашині зовнішнього зачеплення з регульованою подачею, що містить корпус і розміщені в циліндричних розточках корпусу з утворенням порожнин високого і низького тиску ведучу і ведену шестерні, цапфи яких встановлені в підшипниках ковзання, попарно сполучених між собою по поверхні дугоподібної виїмки, виконаної на зовнішній радіальній поверхні, при цьому, вищезгадані дугоподібні виїмки, виконані на зовнішній радіальній поверхні підшипників ковзання ведучої шестерні, а підшипники ковзання веденої шестерні виконані з ексцентричним розташуванням отворів встановлюють в корпус насоса з можливістю повертання навколо своєї осі. При цьому, ексцентриситет, з яким виконують отвори підшипників ковзання веденої шестерні визначають з умови: А дн - D2 e 2 × k × qн t 2 - 0 £ e £ A дн p ×b 3 (1) 2 æ ö - ç D2 - d2 - e × t 0 ÷ + A 2 cos2 a 0 e 0 0 è ø де е - ексцентриситет, мм; Адн - номінальне значення міжцентрової відстані, мм; De - зовнішній діаметр шестерень, мм; qн - номінальна подача шестеренної гідромашини за один оберт, мм 3; k - коефіцієнт регулювання подачі гідромашини, 0£k£1,0; b - ширина шестерень, мм; t0 - крок зубчастого зачеплення, мм; d0 - діаметр основного кола, мм; e - коефіцієнт перекриття зубчастого зачеплення, e³1,0; a 0 - кут ви хідного профілю, град.; А0=m·z - ви хідна міжцентрова відстань, мм, де m - модуль зачеплення; z - кількість зубців шестерень. На Фіг.1 наведено повздовжній переріз ШГМЗЗРП. На Фіг.2 наведено поперечний переріз ШГМЗЗРП. На Фіг.3 наведено поперечний переріз ШГМЗЗРП при номінальній міжцентровій відстані, номінальному значенні затиснутого об'єму і номінальній ОП. На Фіг.4 наведений поперечний розріз ШГМЗЗРП при гранично можливій міжцентровій відстані, максимальному значенні затиснутого об'єму і гранично зменшеній ОП. Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення з регульованою подачею (Фіг.1 і Фіг.2) містить корпус 1, у циліндричних розточках 2 якого розміщені з утворенням камер низького 3 і високого 4 тиску (Фіг.2) ведуча 5 і ведена 6 шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами 7, які обертаються в підшипниках ковзання ведучої шестерні 8 і підшипниках ковзання веденої шестерні 9. Підшипники 8 і 9 попарно сполучені між собою по поверхні дугоподібної виїмки 10 (Фіг.2), виконаної на зовнішній радіальній поверхні підшипників ковзання ведучої шестерні 8. А підшипники ковзання веденої шестерні 9 виконані з ексцентричним розташуванням отворів 11 і встановлюють в корпус насоса 1 з можливістю повертання навколо своєї осі. Цими конструктивними вдосконаленнями забезпечується можливість зміни міжцентрової відстані ШГМЗЗРП шля хом провертання підшипників ковзання веденої шестерні навколо своєї осі. При цьому, ексцентриситет e, з яким виконують отвори підшипників ковзання веденої шестерні визначають з умови (1). Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення з регульованою подачею, наприклад, в режимі насоса працює наступним чином. При обертанні ведучої шестерні 5 і кінематично зв'язаної з нею веденої шестерні 6 у підшипниках 8 і 9 створюється розрідження в камері низького тиску 3. Робоча рідина, що надійшла в камеру низького тиску 3, захоплюється зубцями шестерень 5 і 6 і у міжзубових западинах переноситься уздовж стінок 2 корпуса 1 з камери низького тиску 3 в камеру високого тиску 4, звідки робоча рідина подається у магістраль високого тиску (див. Фіг.1, 2). При цьому, виконання дугоподібних виїмок 10 на зовнішній радіальній поверхні підшипників ковзання ведучої шестерні 8, а також встановлення підшипників ковзання веденої шестерні 9 в корпус насоса 1 з можливістю повертання навколо своєї осі і забезпечують можливість повертання підшипників навколо своєї осі в корпусі ШГМЗЗРП (Фіг.2). Окрім того, підшипники веденої шестерні виконані з ексцентричним розташуванням отворів, що дозволяє змінювати міжцентрову відстань при повертанні підшипників ковзання веденої шестерні навколо своєї осі. При цьому, відомо, що подачу ШГМЗЗРП за один оберт можна визначити за залежністю [3]: æ t2 ö qн = 0,5pbç D2 - A 2 - 0 ÷ (2) e д ç 3÷ è ø де Ад - текуче значення міжцентрової відстані, мм. З формули (2) бачимо, що подача залежить, зокрема, від дійсної міжцентрової відстані Ад, тобто збільшуючи міжцентрову відстань ми, тим самим, зменшуємо подачу ШГМЗЗРП і навпаки. А, отже, можливість обертання підшипників ковзання веденої шестерні 9 з ексцентричним розташуванням отворів 11 забезпечує зміну міжцентрової відстані, що й забезпечує регулювання подачі ШГМЗЗРП (Фіг.2). Пояснити це можна тим, що збільшення дійсної міжцентрової відстані Ад (див. Фіг.3 і Фіг.4) призводить до збільшення величини, так званого, затиснутого об'єму 12, який утворюється між неробочими евольвентними поверхнями зубців шестерень і, як відомо, не може бути витиснуто з міжзубової западини 13 до камери нагнітання 4 зубом шестерні 14. Збільшення затиснутого об'єму, як видно з порівняння Фіг.3 з Фіг.4 може відбуватися тільки за рахунок зменшення міжзубової западини 13, що й призводить до зменшення об'єму робочої камери ШГМЗЗРП. Визначення ексцентриситету, з яким розташовані отвори в підшипниках ковзання ведучої шестерні і обумовлені залежністю (1) можна пояснити наступним. Ліва або нижня границя нерівності (1) витікає з залежності (2), при цьому, коефіцієнт регулювання подачі гідромашини 0£k£1,0 визначає відповідне значення ексцентриситету е. При цьому, при k=1 подача ШГМЗЗРП відповідає номінальній, а ексцентриситет е=0, а при k=0 навпаки подача ШГМЗЗРП дорівнює нулю, а ексцентриситет е=еmax. З іншого боку відомо, що коефіцієнт перекриття зубчастого зачеплення не може бути менше ніж e=1,0, а тому праву або верхню границю нерівності (1) знаходять з залежності коефіцієнта перекриття зубчастого зачеплення від між центрової відстані [3]: D2 - d2 - A д × sinak e 0 (3) t0 де a k - поточне значення кута зачеплення, який залежить від Ад, град. При цьому, задаючись коефіцієнтом перекриття зубчастого зачеплення e=1,0, ми зможемо знайти верхню межу ексцентриситету. Нами був реалізований винахід шляхом виготовлення шестеренного насоса зовнішнього зачеплення з регульованою подачею. В якості базового насоса був обраний шестеренний насос НШ-32У-2. Шестеренний насос зовнішнього зачеплення, що регулюється має наступні параметри зубчастого зачеплення його шестерень: - нульові некореговані шестерні; - міжцентрова відстань Ад=45мм; - кількість зубців шестерень z1=z2=15; - модуль m=3мм; - початковий коефіцієнт перекриття e=1,48; - початковий робочий об'єм шестеренного насоса (об'ємна подача за один оберт) q=18373мм 3. Значення параметрів ШГМЗЗ для шести різних положень веденої шестерні 5, яким відповідають різні значення міжцентрової відстані наведено в таблиці. e= Таблиця Значення параметрів ШГМЗЗ при зміні положення в еденої шестерні Міжцентров а Коефіцієнт глибини Ексцентриситет, в ідстань - А дф , регулюв ання подачі k e, мм мм 1 0 45 0,9 0,61 45,61 0,85 1,04 46,04 0,80 1,38 46,38 0,75 1,63 46,63 Коефіцієнт перекриття зачеплення - e 1,48 1,29 1,16 1,07 1,0 Площа затиснутого об'єму-Sv, мм 2 7,051 12,17 16,65 20,65 21,87 Об'єм робочої камери ШГМЗЗРП, мм 3 18373 16865 15657 14631 13840 З таблиці бачимо, що для даної зубчатої передачі граничним значенням коефіцієнту регулювання подачі є значення k=0,75, якому відповідає ексцентриситет, з яким виконують отвори підшипників ковзання веденої шестерні e=1,63мм, що відповідає граничному значенню коефіцієнта перекриття зубчастого зачеплення ШГМЗЗРП e=1. Список основних джерел врахованих при упорядкуванні заявки 1. А.с. №1574909, Шестеренный насос F04С2/08 М.И. Рекрут, Винницкий политехнический институт БИ №24 1990г. 2. А.с. №1211457, Шестеренная гидромашина F04С2/08 Р.К. Жулинский, Г.В. Рябошапка и А.Г. Гаркуша Кировоградський завод гидравлических силових машин им. XXV съезда КПСС «Гидросила», Би №6 1986г. 3. Е.М. Юдин. Шестеренные насосы, М., "Машиностроение", 1964-236с.