Шестеренна гідромашина

1. Шестеренна гідромашина, що містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, цапфи яких розташовані в корпусах підшипників ковзання, що контактують з торцями шестерень і мають форму втулок, а всі разом розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореній циліндричними пересічними розточками, закритій щонайменше однією кришкою, та має камери з полями тиску, сформованими в основному пазами, C2 2 (19) 1 3 Сумарна площа цих двох полів тиску підбирається такою, щоб результуюче гідравлічне зусилля від тиску рідини в камерах, які обмежують ці поля, було більшим аніж результуюче зусилля від тиску рідини в робочій камері гідромашина і щоб координати їх прикладення до втулок співпадали. Це потрібне для того, щоб в роботі гідромашини втулки гарантовано підтискались до торців шестерень різницею між цими результуючими гідравлічними зусиллями для зменшення витоків рідини з робочої камери гідромашини. Але при роботі гідромашини в режимі реверсивного гідромотору, в момент запуску якого, і різкому підвищені тиску в цих камерах і, як наслідок, результуючого зусилля від нього, втулки занадто підтискаються до торців шестерень, що зменшує крутний пусковий момент та механічний коефіцієнт корисної дії Найближчою по конструкції і результату, який досягається, до того, що заявляється, є шестеренна гідромашина описана в патенті US 5004412 клас МКВ F04C 15/00, 1991, що містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, цапфи яких розташовані в корпусах підшипників ковзання, що контактують з торцями шестерень і мають форму спарених втулок, а всі разом розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної, циліндричними пересічними розточками, закритій, щонайменше, однією кришкою. Між нею і корпусами підшипників розташована пластина защемлена між торцем корпусу і кришкою, яка виконує функцію мембрани. Між пластиною та кришкою розміщені камери з полями тиску, сформованими в основному пазами які ущільнені еластичними манжетами, перша з яких виконана у вигляді окулярів, яка охоплює отвори під цапфи шестерень, та сполучена з зоною низького тиску, а дві другі «ν» - подібні розміщені по обидва боки від першої та сполучені одна з вхідним, а друга з вихідним каналом, та дві треті камери з перехідним тиском розташованих на діаметрально протилежних кінцях від першої, обмежених її зовнішню периферією та внутрішню периферією кільцевої манжети, яка обіймає першу та «ν»- подібні камери. Розміщення пластини, що защемлена між корпусом і кришкою, сповільнює передачу зусилля від полів тиску на спарені втулки при запуску гідромашини в роботу реверсивним гідромотором, та буде підвищувати крутний пусковий момент, завдяки тому, що пластина повільно прогинається і виконує функцію мембрани. Однак, пусковий момент при цьому не буде стабільним тому що втулки виконані спареними, а вінці шестерень, в межах допусків, можуть бути виконані різними по ширині. При цьому торець однієї шестерні буде виступати над торцем іншої шестерні і, тим самим спарені втулки будуть нерівномірно підтискуватись до торців шестерень, що також веде до зниження пускового крутного моменту в режимі гідромотору та нестабільної його величини. В основу винаходу покладена задача створення шестеренної гідромашини в якій, при виконанні вінців шестерень різними по ширині та роботі ре 87205 4 версивним гідромотором, крутний пусковий момент підвищувався та був стабільним. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомій шестеренній гідромашині, яка містить ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, цапфи яких розташовані в корпусах підшипників ковзання, що контактують з торцями шестерень і мають форму втулок, а всі разом розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної, циліндричними пересічними розточками, закритій, щонайменше, однією кришкою, та має камери з полями тиску, сформованими в основному пазами які ущільнені еластичними манжетами, перша з яких виконана у вигляді окулярів, яка охоплює отвори під цапфи шестерень, та сполучена з зоною низького тиску, а дві другі «ν» - подібні розміщені по обидва боки від першої та сполучені одна з вхідним, а друга з вихідним каналом, та дві треті камери з перехідним тиском розташованих на діаметрально протилежних кінцях від першої, обмежених її зовнішню периферією та внутрішню периферією кільцевої манжети, яка обіймає першу та «ν»- подібні камери, згідно винаходу втулки в кожній парі, яка примикає до торців шестерень, спряжені між собою дугоподібною виїмкою на зовнішній поверхні однієї з них, та на яких виконані розвантажувальні пази з боку вхідного та вихідного каналу, причому у втулках з такими виїмками розміщені цапфи різних шестерень. Таким чином, виконавши втулки в кожний парі, яка примикає до торців шестерень, спряженими між собою дугоподібною виїмкою на зовнішній поверхні однієї з них, а ці втулки розмістивши на цапфах різних шестерень, незалежно від того, що вінці шестерень можуть бути виконані в межах допусків різними по ширині, а кожній шестерні з при підтиснутими до її торців втулками, дозволяє незалежно одна від одної, мати надійне і рівномірне ущільнення її торців. І дає можливість запуску гідромашини реверсивним гідромотором, стримувати різке наростання тиску в камерах, що підтискують втулки до торців шестерень, а також підвищити крутний пусковий момент та зробити його стабільним по величині. Доцільно суму кутової протяжності розвантажувальних пазів від полюса зачеплення шестерень, за межі вхідного та вихідного каналу, виконати рівною цілому числу кутових шагів зубців шестерень плюс половина цього шагу, чим розвантажувальні пази чергуючись, при обертанні шестерень на один кутовий шаг їх зубців, розвантажують міжзубові западини від перехідного тиску, тим самим порушують збіг координат прикладення результуючих зусиль від тиску робочої рідини у міжзубових западинах та в полях тиску до втулок, придаючи втулкам мікровібрації та збільшуючи механічний коефіцієнт корисної дії, що додатково робить крутний пусковий момент гідромашини більш стабільним по величині. У подальшому приводиться опис винаходу пояснювальний прикладом його конкретного виконання та кресленнями, на яких зображено: - Фіг.1 - подовжній розріз гідромашини в площині, яка проходить через вісі шестерень; 5 - Фіг.2- поперечний розріз по А - А з виглядом на зубці шестерень і нанесеними стрілками напрямком їх обертання, при роботі гідромашини в режимі гідромотора, та положенні зчеплених зубців в момент початку розвантаження камери з перехідним тиском розвантажувальними пазами на торці втулки в якій розташована ведена шестерня, а також нанесеною сумою «Ψ» кутової протяжності цих пазів від полюса зачеплення шестерень; - Фіг.3 - поперечний розріз по Б - Б з виглядом на задню кришку гідромашини в якій розміщені пази з еластичними манжетами, що обмежують поля тиску; - Фіг.4 - поперечний розріз по В - В з виглядом на передню кришку; - Фіг.5 - поперечний розріз по Γ - Γ з виглядом на торці спряжених втулок, що примикають до торців шестерень з боку передньої кришки; - Фіг.6 - поперечний розріз по Д - Д з виглядом на торці спряжених втулок, що примикають до торців шестерень з боку задньої кришки, і нанесеним в тонких лініях контуром зубців шестерень. Шестеренна гідромашина містить ведучу 1 і ведену 2 шестерні, виконані разом з цапфами 3 і 4. Ведуча шестерня 1 також має привідний вал 5, який ущільнений манжетами 6. Шестерні 1 і 2 своїми цапфами 3 і 4 розміщені в окремих, рухомих в осьовому напрямі корпусах підшипників ковзання виконаних у вигляді втулок 7, 8, 9 і 10, а всі разом розміщені у внутрішній камері корпусу 11 гідромашини, утвореної, циліндричними пересічними розточками 12 і 13, закритій передньою14 і задньою 15 кришками, див. Фіг.1, 2. З тильних сторін втулок 8 і 9, між ними і задньою кришкою 15, є камери з полями тиску, сформованими в основному пазами в кришці 15 які ущільнені еластичними манжетами, перша 16 з яких виконана у вигляді окулярів і ущільнена манжетою 17, яка охоплює отвори під цапфи шестерень, та сполучена з зоною низького тиску 18. Дві другі «ν»подібні камери 19 і 20 розміщені по обидва боки від першої 16 ущільнені відповідно манжетами 21 і 22 та сполучені, - одна 19 з вхідним 23 каналом, як при роботі гідромашини в режимі гідромотора, а друга 20 з вихідним каналом 24, див. Фіг.3. Також виконані дві треті камери 25 і 26 розташовані на діаметрально протилежних кінцях від першої камери 16 обмежених її зовнішньою периферією та внутрішньою периферією кільцевої манжети 27, яка обіймає першу 16 та «ν»- подібні камери 19 і 20. В ці камери 25 і 26 надходить робоча рідина під перехідним тиском із між-зубових западин шестерень по серповидним щілинам між зовнішньою поверхнею втулок 8 і 9 та пересічними розточками 12 і 13, що утворюють внутрішню камеру корпусу гідромашини. Серповидні щілини утворюються в результаті зміщення втулок, в межах монтажних допусків, у внутрішній камері корпусу в напрямку вихідного каналу 24, як при роботі гідромашини в режимі гідромотора (які на Фіг.2, 5 і 6 не показані). Втулки 7 і 10 та 8 і 9 в кожній парі, яка примикає до торців шестерень 3 і 4, спряжена між собою дугоподібною виїмкою 28 на зовнішній поверхні 87205 6 однієї з них, в даному випадку на втулках 8 і 10. На торцях цих втулок 8 і 10, що примикають до торців шестерень, виконані розвантажувальні пази 29 і 30 з боку вхідного 23 та вихідного 24 каналу, які простягаються за межі цих каналів. Сума кутової протяжності «Ψ» розвантажувальних пазів від полюса зачеплення шестерень, за межі вхідного та вихідного каналу, рівна цілому числу кутових шагів зубців шестерень плюс половина цього шагу, причому у втулках з такими пазами розміщені цапфи різних шестерень, як це зображено на Фіг.2 і 6. Це значить, що у втулці 8 розміщується цапфа 3 шестерні 1, а у втулці 10 цапфа 4 шестерні 2, так що ці втулки примикають до протилежних торців різних шестерень, див. Фіг.1, 2 і 5, 6. Шестеренна гідромашина в якості реверсивного гідромотора своїм привідним валом 5, в гідравлічній системі машини, з'єднана з її робочим органом і працює таким чином. При запуску гідромотора робоча рідина подається насосом гідросистеми машини у вхідний канал 23 гідромотора та його робочу камеру де, долаючи навантаження прикладене до валу 5, в робочій рідині зростає тиск і вона діючи на зубці шестерень приводить в обертання привідний вал 5 і переноситься у міжзубових западинах до вихідного каналу 24 гідромотора. При цьому тиск робочої рідини у міжзубових западинах знижується до вихідної величини. Робоча рідина при перехідному тиску між вхідним та вихідним каналами із міжзубових западин шестерень також дроселюючись через серповидні щілини, між втулками та стінками внутрішньої камери корпусу, надходить у дві треті камери 25 і 26. Так як зростання тиску в них завдяки дроселюванню робочої рідини, в момент запуску, перед тиском у вхідному каналі 23 значно запізнюється, то камери 25 і 26 при цьому не беруть участі у підтисканні втулок до торців шестерень. Із-за цього тиск, в момент запуску, у вхідному каналі 23 гідромотора, потрібний для зрушення в дію робочого органу машини, зменшується а його крутний пусковий момент збільшується. Збільшенню крутного пускового моменту і його стабільності сприяє також те, що втулки 7, 8 і 9, 10 спряжені між собою по дугоподібних виїмках 28, і те, що сума кутової протяжності «Ψ» яких від полюса зачеплення шестерень за межі вхідного 23 та вихідного 24 каналу рівна цілому числу кутових шагів зубців шестерень плюс половина цього шагу, причому у втулках 8 і 10 з такими пазами розміщені цапфи різних шестерень, як показано на Фіг.2. Завдяки цьому розвантажувальні пази 29 і 30 чергуючись, при обертанні шестерень на один кутовий шаг їх зубців, розвантажують між-зубові западини від перехідного тиску, тим самим порушують збіг координат прикладення результуючих зусиль від тиску робочої рідини у міжзубових западинах та в полях тиску до втулок, придаючи втулкам мікровібрації та збільшуючи механічний коефіцієнт корисної дії, а також підвищуючи крутний пусковий момент та роблячи його стабільним по величині. Для зміни напрямку обертання привідного валу гідромотора робочу рідину від насосу подають 7 вже у вихідний канал 24, який стає при цьому вхідним. Шестеренна гідромашина, як реверсивний насос, працює наступним чином. При приведені в обертання шестерень 1 і 2 привідним валом 5, у впадинах зубців, що виходять із зачеплення, створюється вакуум, за рахунок чого робоча рідина поступає по вхідному каналу 23, заповнює западини поміж зубцями шестерень, переноситься ними у зону високого тиску та витісняється зубцями, що входять в зачеплення, у вихідний канал 24 і далі у гідросистему машини. При зміні обертання привідного валу на протилежне змінюється напрям потоку робочої рідини. Тепер вона поступає в вихідний канал 24, що стає вхідним, і нагнітається в канал 23, що стає вихідним каналом. Перелік позицій. 1. Ведуча шестерня. 2. Ведена шестерня 3 і 4. Цапфи шестерень. 5. Привідний вал. 87205 8 6. Манжета привідного валу. 7. 8, 9 і 10. Втулки під цапфи шестерень. 11. Корпус гідромашини. 12 і 13. Циліндричні розточки корпусу; 14. Передня кришка. 15. Задня кришка. 16. Камера з низким тиском. 17. Ущільнення, обмежуюче камеру. 18. Зона низького тиску. 19 і 20. «V»- подібні камери . 21 і 22. Ущільнення, обмежуючі «ν»- подібні камери. 23. Вхідний канал гідромашини.. 24. Вихідний канал гідромашини. 25 і 26. Камери з перехідним тиском. 27. Кільцева манжета. 28. Дугоподібна виїмка на втулках 8 і 10. 29 і 30. Розвантажувальні пази на торцях втулок 8 і 10. «Ψ». Сума кутової протяжності розвантажувальних пазів від полюса зачеплення шестерень за межі вхідного та вихідного каналу. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 87205 Підписне 10 Тираж 28 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