Шестеренна гідромашина зовнішнього зачеплення

Шестеренная гидромашина внешнего зацепления, содержащая корпус с крышками, во взаимопересекающихся цилиндрических расточках которого размещены ведущая и ведомая шестерни внешнего зацепления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что шестерни имеют возможность осевого смещения в корпусе относительно друг друга, одна цапфа каждой шестерни размещена в зубчатой обойме, профиль зубьев обойм соответствует профилю впадин венцов шестерен, обоймы имеют возможность осевого перемещения относительно сопряженных с ними шестерен, заполняя своими зубьями впадины венцов на длине, зависящей от положения обойм относительно шестерен, вторые цапфы шестерен размещены в подшипниковых втулках с цилиндрическими сегментными выемками, в которых расположены зубчатые обоймы спаренных шестерен, причем одна из шестерен, ее подшипниковая втулка и зубчатая обойма другой шестерни объединены в блок подвижных деталей, имеющий возможность осевого смещения в корпусе гидромашины относительно спаренной шестерни, что позволяет изменять рабочий объем гидромашины. с > KJ Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к гидравлическим машинам, и предназначено для использования в гидросистемах различного назначения, в основном тех, где требуется регулирование параметров гидросистемы, В технике широко известны шестеренные гидромашины (насосы и гидромоторы) внешнего зацепления, применяемые в гидросистемах различных стационарных и мобильных машин. Однако все эти шестеренные гидромашины являются нерегу лируемыми, т. е. имеют постоянный рабочий объем. Поэтому в тех гидросистемах, где требуется регулирование параметров, например, подачи насоса, частоты вращения гидромотора, скорости перемещения рабочего органа и т. д., устанавливают гидромашины других типов, обладающие свойствами объемного регулирования (аксиально-плунжерные, пластинчатые и др.), но при этом они намного сложнее по устройству и больше по габаритам и массе, чем шестеренные гидромашины, или применяют дроссельное ре о 26357 гулирование, но при этом имеют место энергетические потери за счет дросселирования части потока на слив. Известен также шестеренный насос по авт. св. СССР № 1270417, заявленному 27.02.85, который обладает свойствами объемного регулирования и который принят в качестве прототипа. Известный шестеренный насос содержит корпус с торцовой крышкой, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, в каждой шестерне выполнена расточка, соединенная каналом с одной из межзубовых впадин, в расточках шестерен размещен механизм регулирования подачи, выполненный в виде эластичных трубок и подвижных в осевом направлении стержней-вытеснителей, причем внутренние полости эластичных трубок соединены каналами с источником давления. При вращении шестерен межзубовые впадины, соединенные с расточками шестерен, соединяются последовательно с полостями нагнетания и всасывания, при этом внутрь расточек сначала поступает жидкость высокого давления, сжимая эластичные трубки, а при соединении с полостью низкого давления часть жидкости вытесняется из расточек в зону всасывания. Объем вытесняемой жидкости может изменяться за счет изменения глубины захода стержней-вытеснителей, и таким образом осуществляется реулирование подачи насоса. Однако данная конструкция имеет следующие недостатки: 1) диапазон регулирования невелик и не превышает нескольких процентов от подачи насоса; 2) для осуществления регулирования нужен дополнительный источник давления, что усложняет гидросистему; 3) в связи с наличием в конструкции эластичных трубок насос не может работать при высоких давлениях; 4) по той же причине ресурс насоса ограничен, поскольку постоянно деформируемые эластичные элементы являются слабым местом конструкции; 5) уменьшение подачи происходит за счет сбрасывания части потока на слив, т. е. в самом методе регулирования предусматриваются энергетические потери. В связи с наличием указанных недостатков насос по авт. св. № 1270417 может иметь весьма ограниченное применение и непригоден для работы в силовых гидросистемах. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание шестеренной гидромашины с регулируемым рабочим объемом, которая может быть использована в силовых гидросистемах с объемным регулированием. Поставленная задача решается тем, что в шестеренной гидромашине внешнего зацепления, содержащей корпус с крышками, во взаимопересекающихся цилиндрических расточках которого размещены ведущая и ведомая шестерни, эти шестерни имеют возможность осевого смещения относительно друг друга. При этом, в зависимости от взаимного расположения шестерен, ширина венцов, по которой шестерни зацеплены друг с другом, может принимать различные значения, от минимума до максимума. Одновременно с шестернями имеют возможность перемещаться в осевом направлении зубчатые обоймы, входящие своими зубьями во впадины венцов шестерен и заполняющие их на длине, зависящей от взаимного положения шестерен, а также подшипниковые втулки, в которых выполнены сегментные выемки в виде цилиндрических поверхностей с радиусами, соответствующими радиусам вершин шестерен и зубчатых обойм. Расстояние между торцовыми поверхностями зубчатых обойм и подшипниковых втулок, находящихся в контакте с торцами венцов шестерен и образующих торцовые замыкающие поверхности рабочей полости, определяют рабочий объем гидромашины, который имеет возможность изменяться в зависимости от взаимного положения шестерен. Тем самым гидромашина приобретает свойство объемного регулирования. Шестеренная гидромашина по настоящему изобретению может работать в гидросистемах, где требуется объемное регулирование параметров, обеспечивая наиболее экономичное использование энергии потока рабочей жидкости, поскольку сбрасывание (дросселирование) части потока на слив исключено, при этом она проще по конструкции, меньше по габаритам и массе, чем регулируемые гидромашины других типов. На фиг. 1 изображена шестеренная гидромашина внешнего зацепления, продольный разрез, положение деталей при максимальном рабочем объеме; на фиг. 2 - то же, положение деталей при минимальном рабочем объеме; на фиг. 3 - то же, разрез А~А фиг.1; на фиг. 4 - то же, разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 5 - то же, 26357 разрез В-В фиг. 1; на фиг. 6 - то же, разрез Г-Г фиг.1. Шестеренная гидромашина внешнего зацепления (фиг. 1 и 2) содержит корпус 1 с передней и задней 3 крышками, во взаимопересекающихся цилиндрических расточках которого размещены ведущая 4 и ведомая 5 шестерни. Ведущая шестерня 4 имеет только вращательное движение, а ведомая шестерня 5, кроме вращения, может смещаться в осевом направлении относительно корпуса 1 и ведущей шестерни 4 от одного крайнего положения до другого. Опорами цапф шестерен являются подвижная в осевом направлении 6 и неподвижная 7 подшипниковые втулки, а также зубчатые обоймы 8 и 9, из которых обойма 8 может только вращаться совместно с ведомой шестерней 5, а обойма 2, кроме вращения совместно с ведущей шестерней 4, может смещаться в осевом направлении. В корпусе 1 выполнены отверстия 10 и 11 для входа и выхода рабочей жидкости. Отверстия выполнены переменного профиля: у торцев платиков под арматуру всасывающего и нагнетательного трубопроводов они имеют круглое сечение, а в расточки корпуса открыты в виде пазов овальной формы, расположенных перпендикулярно осям шестерен. Конфигурация зубьев обойм 8 и 9 соответствует конфигурации впадин венцов шестерен 4 и 5, а наружный диаметр обойм соответствует диаметру вершин шестерен. Входя во впадины венцов шестерен и заполняя их на ту или иную глубину, зубья обойм имеют возможность ограничить свободное пространство впадин, определяющее действующий рабочий объем гидромашины. Изменение глубины захода обойм в венцы соответствует изменению рабочего объема. Подшипниковые втулки 6 и 7 установлены в корпусе 1 без возможности их вращения, а зубчатые обоймы 8 и 9, находясь в зацеплении с шестернями 5 и 4, могут вращаться вместе с ними. Для обеспечения возможности их вращения в подшипниковых втулках выполнены сегментные выемки 12 в виде цилиндрических поверхностей с радиусом, соответствующим радиусу вершин шестерен и наружному радиусу зубчатых обойм. Ведомая шестерня 5, подшипниковая втулка 6 и зубчатая обойма 9 составляют вместе блок подвижных в осевом направлении деталей, перемещающихся совместно. Для привода осевого перемещения блока подвижных деталей может быть ис 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6 пользован конец цапфы ведомой шестерни 5 со стороны задней крышки 3. Перемещение блока подвижных деталей может осуществляться от одного крайнего положения до другого на величину хода L. В положении, показанном на фиг.1, ширина зоны взаимного зацепления венцов шестерен 4 и 5 имеет максимальную величину В т а х , что определяет максимальный рабочий объем гидромашины. В положении, показанном на фиг. 2, ширина зоны взаимного зацепления венцов имеет минимальную величину Bmin, остальная часть пространства венцов заполнена зубчатыми обоймами, при этом рабочий объем гидромашины минимален. Расположение блока подвижных деталей в каком-либо промежуточном положении обуславливает промежуточное значение рабочего объема. Тем самым обеспечивается плавная регулировка рабочего объема от минимума до максимума. Шестеренная гидромашина работает следующим образом. При вращении шестерен 4 и 5 поток рабочей жидкости входит через отверстие 10 и переносится шестернями к выходному отверстию 11. При этом величина потока определяется действующим рабочим объемом гидромашины, зависящим от взаимного расположения венцов шестерен. В процессе работы гидромашины осевым перемещением ведомой шестерни 5 и связанных с ней подвижных деталей подшипниковой втулки 6 и зубчатой обоймы 9 - можно изменять рабочий объем гидромашины, и тем самым регулировать параметры гидросистемы. Привод перемещения, т. е. регулировка гидромашины, может быть ручным, гидравлическим, следящим, автоматизированным, по определенной программе и т. д., в зависимости от функций, выполняемых гидросистемой, в которой установлена данная гидромашина. Предложенное техническое решение позволит значительно расширить функциональные возможности шестеренной гидромашины за счет введения нового свойства - возможности регулирования рабочего объема. Шестеренная гидромашина внешнего зацепления по данному изобретению, обладающая свойствами объемного регулирования, может быть использована либо в качестве регулируемого насоса, который может или обеспечить регулируемую скорость движения исполнительного органа, или в паре с гидромотором любого типа работать как бесступенчатая трансмиссия, либо в качестве 26357 гидромашина по настоящему изобретению имеет то преимущество, что она проще по конструкции, меньше по габаритам и массе и имеет меньшую стоимость. регулируемого гилромотора, позволяющего в заданных пределах изменять крутящий момент и частоту вращения. Перед регулируемыми гидромашинами других типов 4 8 2 9 73 У/////Ш //////////////Л/ A* V 9 t^ Г 9иг/і umt* ayn 74 У/А V/X//A / // \JX л //7777х7777/77777хЖ \l Фиг. 2 8 ?иг.5 Фиг. 6 1 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 503 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м Ужгород, вул Гагаріна, 101