Шестеренна гідромашина

1. Шестеренна гідромашина, що містить кришку та корпус, у циліндричних розточках якого розміщені, з утворенням порожнин високого та низького тиску, шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами, встановленими в підшипниках ковзання, причому останні розташовані по один бік шестерень, виконані у вигляді підшипникових ущільнювальних втулок, спряжених між собою по площинах та встановлених з можливістю осьового переміщення, а підшипники ковзання, розташовані по другий бік шестерень, виконані у вигляді зафіксованих у корпусі антифрикційних втулок, причому у підшипникових ущільнювальних втулках з боку, протилежного торцям шестерень, на зовнішніх посадочних поверхнях виконані циліндричні проточки, на яких рухомо в осьовому напрямку встановлені обладнані ущільненнями кільцеві втулки-упори, також спряжені одна з одною по площинах, з утворенням між відповідними торцями підшипникових ущільнювальних втулок та відповідними торцями кільцевих втулок-упорів камер підтиснення, сполучених з порожниною високого тиску, яка відрізняє ться тим, що циліндричні проточки підшипникових ущільнювальних втулок виконані ексцентричними відносно площини симетрії гідромашини, що проходить через подовжні осі симетрії цапф шестерень та зміщені у бік порожнини низького тиску. 2. Машина за п. 1, яка відрізняється тим, що ексцентричні зміщення циліндричних проточок підшипникових ущільнювальних втулок виконані однаковими та розташовані симетрично одне 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до пристроїв машинобудувальної гідравліки. Відома шестеренна гідромашина, що містить корпус із задньою та передньою торцевими кришками. В циліндричних розточках корпусу встановлені шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами, спряжені з шестернями компенсатори торцевих зазорів и камеру підтиснення. Остання, з неробочого боку одного з компенсаторів, виконана у вигляді системи кільцевих пазів, концентричних отворам під цапфи шестерень. Канали в торцевих кришках з'єднують попарно одна з одною порожнини, утворені розточками в торцевих кришках під цапфи та торцевими поверхнями цапф, та вхідний і вихідний канали в задній торцевій кришці [1]. Недоліком відомої гідромашини є її достатньо складна конструкція, а також велика площа внутрішньої порожнини, що знаходиться під впливом високого тиску робочої рідини. Це призводить до видавлювання та руйнування ущільнень, а також може призвести до розруйнування корпусу. Відома також шестеренна гідромашина, що містить корпус, у циліндричних розточках якого розміщені, з утворенням порожнин високого та низького тиску, шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами, встановленими в підшипниках ковзання. Останні виконані у вигляді підшипникових ущільнювальних втулок, розташованих з обох боків шестерень та спряжених одна з одною площинами. Підшипникові ущільнювальні втулки, розташовані з одного боку від торців шестерень, встановлені з можливістю осьового переміщення та підтиснені їх робочими торцями до торців шестерень тиском робочої рідини, що надходить з порожнини високого тиску. Рухомі в осьовому напрямку підшипникові ущільнювальні втулки виконані складеними таким чином, що на зовнішніх циліндричних посадочних поверхнях кожної з них, з боку протилежного їх робочим торцям, виконані циліндричні проточки. По останнім, їх вн утрішніми циліндричними посадочними поверхнями, та у циліндричних розточках корпусу, їх зовнішніми посадочними поверхнями, також з можливістю осьового переміщення, встановлені кільцеві втулки-упори, спряжені одна з одною площинами, співпадаючими з площинами спряження втулок, з утворенням у стику між неробочими торцями рухомих втулок та відповідними торцями кільцевих втулок-упорів камери підтиснення, сполученої з порожниною високого тиску. Кільцеві втулки-упоры по внутрішнім та зовнішнім, а також рухомі та нерухомі підшипникові втулки по зовнішнім циліндричним посадочним поверхням обладнані ущільненнями, а на зовнішніх циліндричних посадочних поверхнях нерухомих підшипникових ущільнювальних втулок, з боку, протилежного розміщенню шестерень, перед ущільненням, виконані розвантажувальні канавки, сполучені з порожниною низького тиску [2]. Останнє технічне рішення є найближчим до запропонованого за технічною суттю та ознаками та прийнято за прототип. Але і воно не є вільним від недоліків. Зокрема, установка цапф шестерень у підшипникових ущільнювальних втулках з 21741 4 обох боків шестерень підвищує габаритні розміри, а на значну частину внутрішні х поверхонь корпусу впливає високий тиск робочої рідини, що примушує до зміцнення корпусу для запобігання його розруйнування. Крім того, у всі х відомих нам шестеренних гідромашинах у зонах торцевих зазорів шестерень діє тиск, що знижується за певним законом в міру віддалення від порожнини високого тиску від максимального значення, рівного тиску рідини в порожнині нагнітання, до тиску робочої рідини в порожнині усмоктування (низького тиску). Тому симетричне підтиснення підшипникових ущільнювальних втулок до торців шестерень призводить до їх несиметричного питомого навантаження та перекосу підшипникових ущільнювальних втулок, хто спричиняє втрати об'ємної подачі насоса та передчасний знос підшипників ковзання [3], [4]. Технічною задачею, на вирішення якої спрямована дана корисна модель, є усунення згаданих недоліків, а саме: створення більш компактної конструкції шестеренної гідромашини зі зменшеними об'ємними та механічними втратами за рахунок раціонального торцевого ущільнення шестерень та подальшого підвищення ступеня локалізації зони впливу високого тиску на вн утрішні порожнини. Поставлена задача досягається в шестеренній гідромашині, що містить кришку та корпус, у циліндричних розточках якого розміщені, з утворенням порожнин високого та низького тиску, шестерні зовнішнього зачеплення з цапфами, встановленими в підшипниках ковзання, причому останні, розташовані по один бік шестерень, виконані у вигляді підшипникових ущільнювальних втулок, спряжених між собою по площинах та встановлених з можливістю осьового переміщення, а підшипники ковзання, розташовані по другий бік шестерень, виконані у вигляді зафіксованих у корпусі антифрикційних втулок, причому у підшипникових ущільнювальних втулках з боку, протилежного торцям шестерень, на зовнішніх посадочних поверхнях виконані циліндричні проточки, на яких рухомо в осьовому напрямку встановлені обладнані ущільненнями кільцеві втулкиупори, також спряжені одна з одною по площинах, з утворенням між відповідними торцями підшипникових ущільнювальних втулок та відповідними торцями кільцевих втулок-упорів камер підтиснення, сполучених з порожниною високого тиску. Відповідно до корисної моделі циліндричні проточки підшипникових ущільнювальних втулок виконані ексцентричними відносно площини симетрії гідромашини, що проходить через подовжні осі симетрії цапф шестерень та зміщені у бік порожнини низького тиску. Завдяки ексцентричному розташуванню підшипникових ущільнювальних втулок точки прикладення рівнодіючих сил від впливу тиску робочої рідини на торці проточок цих втулок будуть також зміщені у бік розташування порожнини низького тиску в корпусі машини. Це дозволяє оптимізувати зазори між торцями шестерень та, тим самим, мінімізувати витоки робочої рідини, а також обмежити, у порівнянні з прототипом, вели 5 21741 6 чину вн утрішньої поверхні гідромашини, що знаШестеренна гідромашина містить корпус 1 та ходиться під впливом високого тиску. кришку 2. В циліндричних розточках 3 корпусу 1 При цьому доцільно ексцентричні зміщення розміщені ведуча 4 та відома 5 шестерні зовнішциліндричних проточок підшипникових ущільнюнього зачеплення. Цапфи 6, 7 останніх встановвальних втулок виконати однаковими та розталені у підшипниках ковзання, причому цапфи, шувати їх симетрично одне відносно одного розташовані по один бік шестерень 4, 5, напривздовж поперечних осей цапф шестерень. клад з боку кришки 2, виконані у вигляді спряжеКрім того, для подальшого підвищення стуних одна з одною по площинах 8, 9 підшипникопеня герметизації стиків в торцях шестерень, в вих ущільнювальних втулок 10, 11. Останні циліндричних розточках корпусу, з можливістю встановлені з можливістю осьового переміщення, переміщення вздовж них, з примиканням до торяк вздовж цапф 6, 7, так і в циліндричних розточців шестерень своєю робочою поверхнею, щоках 3 кор-пусу 1. найменше з одного їх боку, та з опиранням на На протилежних шестерням 4, 5 торцях 12, дно циліндричних розточок корпусу, встановлена 13 підшипникових ущільнювальних втулок 10, 11 вісімкоподібна пластина з антифрикційного матевиконані циліндричні проточки 14, 15. Шестерні 4, ріалу, з отворами під цапфи. 5 встановлені в циліндричних розточках 3 корпуКрім того, внутрішній торець кришки обладсу 1 таким чином, що утворюють порожнини винаний додатковими, зміщеними в бік порожнини сокого 16 та низького 17 тиску робочої рідини. низького тиску, аналогічно циліндричним проточНа циліндричних проточках 14, 15, також з кам підшипникових ущільнювальних втулок, циліможливістю осьового переміщення вздовж них ндричними виточками, в яких, з можливістю попід впливом тиску робочої рідини, що надходить довжнього переміщення на ексцентричних по каналах 18 з порожнини високого 16 тиску, циліндричних проточках підшипникових ущільнювстановлені втулки-упори 19, які спряжені одна з вальних втулок, встановлені втулки-упори. Це одною по площинах 20, 21. Втулки-упори 19 обсприяє зміщенню впливу рівнодіючих зусиль гідладнані ущільненнями поверхонь проточок 14, равлічного підтиснення від втулок-упорів через 15. Ущільнення можуть складатись з ущільнювапідшипникові ущільнювальні втулки у бік порожльних 22 та захисних 23 кілець, встановлених у нини низького тиску та, тим самим, подальшій канавках 24 або відповідних манжет (не показаоптимізації зазорів між торцями шестерень. У ні). Кільця 22 можуть бути виконані з елатомернго свою чергу, це дозволяє ще більше мінімізувати матеріалу, наприклад, гуми, а захисні кільця 23 витоки робочої рідини та величину внутрішньої з пластмаси, наприклад, тефлона. поверхні гідромашини, на яку впливає високий Підшипники ковзання цапф 6, 7 шестерень 4, тиск робочої рідини. 5, розташовані з іншого боку шестерень, наприДля покращення умов роботи втулок-упорів, клад, з боку корпусу 1, виконані у вигляді нерухозокрема, усунення можливості їх приклинювання мо закріплених, наприклад, шляхом запресуванта подальшого підвищення ступеня герметичносня, в отворах 25, 26 корпусу 1, тонкостінних ті, торець кожної підшипникової ущільнювальної втулок 27, 28 з антифрикційного матеріалу. втулки з боку циліндричної проточки під втулкуЗ боку втулок 27, 28 між дном циліндричних упор обладнаний сполученою з порожниною вирозточок 3 корпусу 1 та торцями шестерень 4, 5, сокого тиску торцевою канавкою, внутрішній діаз примиканням до їх торців робочої поверхні 29, метр якої співпадає з діаметром циліндричної встановлена вісімкоподібна пластина 30 з отвопроточки, а зовнішній - перевищує діаметр канаврами 31 під цапфи 6, 7 шестерень 4, 5, виготовки під відкрите торцеве, виконане у ви гляді кільця лена з антифрикційного матеріалу. Гідромашина з елаcтомірнго матеріалу, та захисної прокладки, може містити дві вісімкоподібні пластини 30 по ущільнення втулки-упора, причому в згаданій обом торцям шестерень. При цьому одна з пласторцевій канавці встановлено з можливістю потин 30 буде встановлена на дно 32 циліндричних довжнього переміщення конічне металеве кільце, розточок 3 корпусу 1, а др уга буде підтиснюватиоснова якого перекриває канавку під ущільнення ся торцями підшипникових ущільнювальних втувтулки-упора. лок 10, 11 до торців шестерень 4, 5. Крім того, на зворотній торцям шестерень боЦиліндричні проточки 14, 15 підшипникових ку вісімкоподібної пластини навколо отворів під ущільнювальних втулок 10, 11, на яких встановцапфи, виконані кільцеві дренажні канавки, сполені втулки-упори 19, виконані ексцентричними лучені пазами с отворами під цапфи та з порожпо відношенню до подовжньої площини симетрії ниною низького тиску гідромашини, ширина яких гідромашини, що проходить через подовжні осі дорівнює (0,2-0,5) Н, де Н - висота зуба шестесиметрії цапф 6, 7 та зміщені в бік порожнини рень, а глибина - (0,2-0,8)мм. низького 17 тиску. Згадані ексцентричні зміщення Корисна модель пояснюється кресленнями, циліндричних проточок 14, 15 підшипникових де ущільнювальних втулок 10, 11 можуть бути викона: Фіг.1 показаний подовжній переріз шестенані однаковими, наприклад, у межах від 1 до 5 ренної гідромашини; мм для шестеренних гідромашин з робочими об'Фіг.2 - переріз А-А з Фіг.1; ємами до 50 см.3/об., та розташовуватися симетФіг.3 - переріз Б-Б з Фіг.1; рично одне відносно одного вздовж поперечних Фіг.4 модифікація машини з виточками для осей цапф 6, 7 шестерень 4, 5. Виконання цилінвтулок-упорів, виконаними на внутрішньому торці дричних проточок 14, 15 ексцентрично відносно кришки, подовжній переріз; подовжньої площини симетрії гідромашини доФіг.5 - переріз В-В з Фіг.4. зволяє змістити напрямок впливу рівнодіючих 7 21741 8 зусиль гідравлічного підтиснення від втулокточок 41 кришки 2, а втулки 10,11 своїми торцями упорів 19 через підшипникові ущільнювальні втупідтиснюються або до вісімкоподібної пластини лки 10 та 11 ближче до порожнини низького 17 30, яка, у свою чергу, підтиснюється до торців тиску робочої рідини корпусу 1 та, таким чином, шестерень 4, 5, герметизуючи стики між торцями оптимізувати зазори між торцями шестерень. Це шестерень 4, 5 та робочими поверхнями 29 вісімсприяє мінімізації витоків робочої рідини, а також коподібних пластин 30 або безпосередньо до обмеженню, у порівнянні з прототипом, величини торців шестерень. Оскільки циліндричні проточки внутрішньої поверхні гідромашини від впливу 14, 15 втулок 10, 11 виконані ексцентрично відновисокого тиску робочої рідини. сно подовжньої площини симетрії гідромашини, Торець 33 кожної підшипникової ущільнюваточки прикладення рівнодіючих сил від впливу льної втулки 10 и 11 з боку втулки-упора 19 обтиску робочої рідини на торці циліндричних проладнаний торцевою канавкою 34, яка каналами точок 14 и 15 підшипникових ущільнювальних 18 сполучена з порожниною високого тиску 16 втулок 10 и 11 будуть також зміщені у бік розтагідромашини. Величина внутрішнього діаметра шування в корпусі 1 порожнини низького 17 тиску, торцевої канавки 34 така ж, як діаметра циліндщо сприяє оптимизації торцевих зазорів без яких ричних проточок 14, 15, а величина її зовнішнього не будь заїдань вісімкоподібних пластин 30. Для діаметра перевищує величину діаметра канавки усунення розруйнування ущільнювальних 22 та 24 под ущільнення втулки-упора 19. В торцевій захисних 23 кілець ущільнень втулок-упорів 19, а канавці 34 встановлене конічне металеве кільце також для усунення приклинювання останніх, в 35 з поперечним перерізом у вигляді прямокутноторцевих канавках 34 встановлені конічні метаго трикутника. Основа 36 конічного металевого леві кільця 35, які під дією тиску робочої рідини кільця 35 перекриває канавку 24 під ущільнення переміщуються по внутрішньому діаметру торцевтулки-упора 19. вої канавки 34. Останні при цьому своими осноНа неробочій поверхні 37 вісімкоподібної плавами 36 перекривають канавки 24, а, відтак, і стини 30, навколо отворів 31 під цапфи 6, 7 викоущільнювальні 22 та захисні 23 кільця. нані кільцеві дренажні канавки 38, сполучені паНаявність дренажних канавок 38 навколо зами 39 з отворами 31 під цапфи 6, 7 та з отворів 31 під цапфи 6, 7 шестерень 4, 5, сполупорожниною низького 17 тиску гідромашини. чених пазами 39 з отворами 31 та з порожниною Глибина кільцевих дренажних канавок 38 та низького тиску 17 сприяє ефективному відводу пазів 39 може складати 0,2...0,8 мм, а їх ширина витоків у порожнину низького 17 тиску робочої обирається відомими методами, виходячи з тирідини. порозміру шестеренної гідромашини та величини Запропонована шестеренна гідромашина довитоків. зволяє усун ути приклинювання та нерівномірний В показаній на фігурі 4 модифікації шестезнос підшипникових втулок та вісімкоподібних ренної гідромашини внутрішній торець 40 кришки пластин, значно зменшити внутрішні перетоки 2 обладнаний додатковими циліндричними виторобочої рідини з порожнини високого 16 тиску в чками 41, які зміщені у бік порожнини низького 17 порожнину низького 17 тиску, здійснити ефективтиску, аналогічно циліндричним проточкам 14, 15 ний відвод витоків робочої рідини одночасно із підшипникових ущільнювальних втулок 10, 11. У забезпеченням тривалої роботи при високих тисвиточках 41 з можливістю переміщення вздовж ках робочої рідини за рахунок більшого, ніж в них, на ексцентричних циліндричних проточках машині-прототипі, ступеня локалізації зони впли14, 15 підшипникових ущільнювальних втулок 10, ву тиску на внутрішні порожнини корпусу. Прове11, встановлені згадані втулки-упори 19. дені випробування підтвердили високу ефективШестеренна гідромашина працює таким чиність запропонованої машини та досягнення ном. При її застосуванні в якості насоса, обертехнічного результату по всіх згаданих аспектах. танням шестерень 4, 5 в міжзубових впадинах Джерела інформації: робоча рідина переноситься з порожнини низько1. SU1656164A1, F04C2/14, публ. 15.06.91 го 17 тиску в порожнину високого 16 тиску. З по2. UA74118C2, F04C 2/04, публ. 17.10.05 рожнини 16 через канали 18 тиск передається в 3. Т.М.Башта. Объемные насосы и гидравлиторцеві канавки 34 під втулки-упори 19. ческие двигатели гидросистем. Москва, «МашиПід впливом тиску робочої рідини втулкиностроение», 1974р., стор.325. упори 19 та підшипникові ущільнювальні втулки 4. Т.М.Ба шта. Машиностроительная гидрав10, 11 розтиснюються в протилежних напрямках. лика. Государственное научно-техническое издаПри цьому втулки-упори 19 підтиснюються до тельство машиностроительной литературы, Мосторця 40 кришки 2 або до дна циліндричних виква, 1963р., стор.231. 9 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 21741 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601