Шестеренна реверсивна гідромашина

Реферат: Шестеренна реверсивна гідромашина вміщує ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної циліндричними розточками, що перетинаються, закритій, як мінімум, однією кришкою. Гідромашина має, як мінімум, один торцевий ущільнювальний елемент підтиснений до торців шестерень. Великі і малі компенсаційні камери з боку неробочих торців ущільнювальних елементів сформовані в основному пазами у вигляді цифри «8» і ущільнені еластичними манжетами з захисними елементами. Також машина має великі компенсаційні камери, що сполучені підвідними каналами із зонами перехідного тиску та малі компенсаційні камери, що сполучені підвідними каналами із вхідним та вихідним каналами гідромашини. Зворотні клапани розташовані в підвідних каналах малих компенсаційних камер. Для забезпечення надійного запуску в роботу у режимі реверсивного гідромотора зворотні клапани розміщені в конусних розширюваннях підвідних каналів і мають відповідну форму усіченого конуса, виготовлені з еластичного матеріалу та більшою основою звернені в сторону компенсаційної камери. UA 100578 C2 (12) UA 100578 C2 UA 100578 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до об'ємних гідравлічних машин, зокрема до шестеренної реверсивної гідромашини, яка може бути використана у гідравлічних системах тракторів як загального, так і промислового призначення, екскаваторів, та дорожньо-будівельних і сільськогосподарських машинах як реверсивний гідромотор, щоб приводити в рух їх активні робочі органи. Відомі шестеренні реверсивні гідромашини, що можуть бути використані для згаданих цілей, див., наприклад, гідромашини описані в авторських свідоцтвах SU 1467252 та SU 1550217 по кл. F 04C 2/08. В цих гідромашинах для забезпечення реверсивності компенсаційні камери на неробочих торцях ущільнювальних елементів мають симетричну форму, що проходить через осі шестерень і складаються з декількох частин. А в роботі гідромашини в частину цих камер надходить робоча рідина із міжзубових западин і вихідного каналу гідромашини для утворення відповідного поля тиску і підтискання ущільнювальних елементів до торців шестерень, а також герметизації робочої камери. Це поле тиску набирає вже асиметричну форму в залежності від напрямку обертання привідного вала. Найбільш наближеною по технічній суті і досягнутому результату до гідромашини, що заявляється, та яка прийнята за її прототип є шестеренна реверсивна гідромашина описана в авторському свідоцтві SU № 1550217 по кл. F 04C 2/08, від 15.03.1990 р. Ця гідромашина містить ведучу та ведену шестерні, розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної циліндричними розточками, що перетинаються, та закритій кришками. До торців шестерень підтиснені торцеві ущільнювальні елементи, виконані як підшипникові втулки під цапфи шестерень, на неробочих торцях яких пазами сформовані великі і малі компенсаційні камері у вигляді цифри „8", ущільнені еластичними манжетами із захисними елементами. Еластичні манжети охоплюють отвори під цапфи шестерень в торцевих ущільнювальних елементах. Підвідні канали підводять рідину із зон з перехідним тиском, що розташовані на протилежних кінцях від полюса зачеплення шестерень відповідно у великі компенсаційні камери, та у малі компенсаційні камери, відповідно з вхідного та вихідного каналу гідромашини. Гідромашина також має зворотні клапани у вигляді плунжерів з конічними головками, а самі плунжери розміщені у наскрізних підвідних каналах, і робоча рідина подається у компенсаційні камери через дросельні канали. До недоліків роботи гідромашини слід віднести нестабільну роботу в режимі реверсивного гідромотора, так як компенсаційні камери з'єднані з наскрізними каналами заздалегідь виконаними як дросельні канали, а не як дросельні зазори які вже є між стінками камер і манжетами. В основу винаходу поставлена задача створити шестеренну реверсивну гідромашину у якій би досягався надійний запуск в роботу у режимі реверсивного гідромотора. Ця задача вирішується тим, що у відомій шестеренній реверсивній гідромашині, яка вміщує ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної циліндричними розточками, що перетинаються, закритій, як мінімум, однією кришкою, та яка має як мінімум, один торцевий ущільнювальний елемент підтиснений до торців шестерень, великі і малі компенсаційні камери з боку неробочих торців ущільнювальних елементів, сформовані в основному пазами у вигляді цифри „8", ущільненими еластичними манжетами з захисними елементами, великі компенсаційні камери сполучені підвідними каналами із зонами перехідного тиску та малі компенсаційні камери сполучені підвідними каналами із вхідним та вихідним каналами гідромашини, зворотні клапани розташовані в підвідних каналах малих компенсаційних камер, згідно з винаходом зворотні клапани розміщені в конусних розширюваннях підвідних каналах і мають відповідну форму зрізаного конуса, виготовлені з еластичного матеріалу та більшою основою звернені в сторону компенсаційної камери. Таким чином, виконавши зворотні клапани з еластичного матеріалу у формі зрізаного конуса відповідно до конусного розширення підвідного каналу, забезпечується поступове заповнення камери підтиску до потрібного рівня тиску через дросельні зазори між стінками камери ущільнення і манжетою під час запуску гідромашини у роботу з потрібним пусковим моментом. Крім того, доцільно, щоб уникнути пульсуючого тиску, її сформувати секторним заглибленнями з двох протилежних сторін від полюса зачеплення шестерень на торці ущільнювального елемента, що примикає до торців шестерень. У подальшому наведено опис винаходу, що пояснений прикладом його конкретного виконання та кресленнями, де: фіг. 1 - зображає повздовжній розріз гідромашини, що проходить через осі шестерень; 1 UA 100578 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фіг. 2 - зображає поперечний розріз гідромашини по А - А, де показані підвідні канали в малі компенсаційні камери; фіг. 3 - зображає поперечний розріз гідромашини по Б - Б з виглядом на компенсаційні камери; фіг. 4 - зображає у збільшеному вигляді виносний елемент "В" - частину поперечного розрізу гідромашини по А - А з фіг. 1 з виглядом на зворотні клапани, розташовані в кришках гідромашини зі сторони торцевих ущільнювальних елементів; фіг. 5 - зображає поперечний розріз гідромашини по В - В з виглядом на торець ущільнювальних елементів з показом секторних заглиблень під зону перехідного тиску. Шестеренна реверсивна гідромашина вміщує, ведучу 1 та ведену 2 шестерні, виконані разом із цапфами 3 і 4. Ведуча шестірня 1 також має привідний вал 5, ущільнений манжетою 6 (див. Фіг. 1). До торців шестерень 1 і 2 примикають радіально і аксіальні рухомі торцеві ущільнювальні елементи, які в цьому варіанті гідромашини виконані у вигляді підшипникових вузлів 7, 8, 9 і 10 в яких встановлені цапфи 3 і 4 шестерень 1 та 2, і які спрягаються поміж собою по плоских поверхнях 11. Шестерні 1 і 2 разом з підшипниковими вузлами 7, 8, 9 і 10 розміщені у внутрішній камері корпусу 12, утвореної циліндричними розточками 13 і 14, що перетинаються, закритій кришками 15 і 16 (див. Фіг. 1 і 2). Зі сторони неробочого торця підшипникових вузлів сформовано великі 17 і 18 та малі 19 і 20 компенсаційні камери з захисними елементами 21 і 22, що сформовані, в основному, у вигляді цифри "8", див. Фіг. 3. Великі компенсаційні камери 17 і 18 сполучуються підвідними каналами 23 і 24 із зонами перехідного тиску, сформованими секторними заглибленнями 25 і 26 з двох протилежних сторін від полюса зачеплення шестерень на торці ущільнювальних елементів 7 і 8 та 9 і 10, що примикають до торців шестерень (див.Фіг.5). А малі компенсаційні камери 19 і 20 сполучені підвідними калами 27 і 28 відповідно з вхідним 29 та вихіднім 30 каналами (див. Фіг. 2, 3 і 4). В конусних розширеннях 31 підвідних каналів 27 і 28 малих компенсаційних камер 19 і 20 розміщені зворотні клапани 32, що мають відповідну форму зрізаного конуса, виготовлені з еластичного матеріалу та більшою своєю основою звернені в сторону компенсаційних камер 19 і 20 (див. Фіг. 3 і 4). Шестеренна реверсивна гідромашина, як реверсивний гідромотор, працює наступним чином. В цьому режимі роботи дуже важливо досягти стабільного пускового моменту в момент запуску гідромотора. Цьому перешкоджає те, що в момент подачі робочої рідини в гідромотор при пусканні тиск робочої рідини збільшується не тільки в робочій камері, а і в компенсаційній камері, що, в свою чергу, збільшує тертя ущільнювального елемента по торцях шестерень, що, в свою чергу, зменшує пусковий крутний момент. Щоб запобігти цьому треба, щоб зростання тиску в компенсаційних камерах дещо запізнювалося від зростання тиску на вході в гідромотор. Для цього в підвідних каналах 27 і 29 малих компенсаційних камер 19 і 20 встановлені зворотні клапани 32. Таким чином, виконавши зворотні клапани 32 з еластичного матеріалу у формі зрізаного конуса відповідно до конусного розширення підвідного каналу 27 і 28, забезпечується поступове заповнення камери підтиску до потрібного тиску через дросельні зазори між стінками камери ущільнення і манжетою під час запуску гідромашини у роботу з потрібним пусковим моментом. Щоб змінити напрям обертання гідромотора слід подати робочу рідину вже в вихідний отвір 30. В режимі реверсивного насоса гідромашина працює наступним чином. При приведені в обертання шестерень 1 і 2 приводним валом 5, у западинах зубців, що виходять із зачеплення, створюється вакуум, за рахунок чого робоча рідина надходить по вхідному каналу 29, заповнює западини поміж зубцями шестерень, переноситься ними у зону високого тиску і витісняється зубцями, що входять в зачеплення, у вихідний канал 30 і далі у гідросистему машини. При переносі робочої рідини між зубцями шестерень у зону високого тиску з вхідного каналу тиск рідини поступово підвищується і рідина під перехіднім тиском по підвідним каналам 23 і 24 поступає по каналам 27 і 28 в компенсаційні камери 17 і 18 і одночасно по каналам 27 і 28 з вхідного каналу 29 рідина вже під високим тиском поступає в зону високого тиску. Під дією сумарного тиску робочої рідини підшипникові вузли 7, 8, 9 і 10 підтискуються до торців шестерень 1 і 2, ущільнюючи їх і робочу камеру насоса. 2 UA 100578 C2 5 10 15 20 25 Через деякий проміжок часу, внаслідок витоку рідини з зони високого тиску в компенсаційні камери, тиск в камерах і зоні вирівнюється і набирає деякого оптимального значення, так що гідравлічні зусилля, які підтискують підшипникові втулки до торців шестерень, незначно перевищують сумарне гідравлічне зусилля від тиску рідини в між зубових западинах і зоні високого тиску. При зміні обертання ведучої шестірні і привідного валу на протилежне змінюється напрям потоку робочої рідини. Тепер вона поступає в вихідний канал 30, що стає вхідним, і нагнітається в канал 29, що стає вихідним каналом. Перелік позицій: 1 Шестірня ведуча. 2 Шестірня ведена. 3 і 4 Цапфи шестерень. 5 Привідний вал. 6 Манжета привідного вала. 7, 8, 9 і 10 Підшипникові вузли. 11 Плоскі поверхні спряження підшипникових вузлів. 12 Корпус гідромашини. 13 та 14 Циліндричні розточки корпусу. 15 та 16 Кришки, що закривають корпус. 17 та 18 Великі компенсаційні камери. 19 та 20 Малі компенсаційні камери. 21 та 22 Захисні елементи компенсаційних камер. 23 та 24 Зони перехідного тиску. 25 та 26 Секторні заглиблення зон перехідного тиску. 27 та 28 Підвідні канали в малі компенсаційні камери. 29 Вхідний канал гідромашини. 30 Вихідний канал гідромашини. 31 Конусні розширення компенсаційних камер. 32 Зворотні клапани. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 1. Шестеренна реверсивна гідромашина, яка вміщує ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної циліндричними розточками, що перетинаються, закритій, як мінімум, однією кришкою, та яка має, як мінімум, один торцевий ущільнювальний елемент, підтиснений до торців шестерень, великі і малі компенсаційні камери з боку неробочих торців ущільнювальних елементів, сформовані в основному пазами у вигляді цифри "8", ущільненими еластичними манжетами з захисними елементами, великі компенсаційні камери сполучені підвідними каналами із зонами перехідного тиску та малі компенсаційні камери сполучені підвідними каналами із вхідним та вихідним каналами гідромашини, зворотні клапани розташовані в підвідних каналах малих компенсаційних камер, яка відрізняється тим, що зворотні клапани розміщені в конусних розширюваннях підвідних каналів і мають відповідну форму зрізаного конуса, виготовлені з еластичного матеріалу та більшою основою звернені в сторону компенсаційної камери. 2. Шестеренна реверсивна гідромашина за п. 1, яка відрізняється тим, що зона перехідного тиску сформована секторним заглибленням з двох протилежних сторін від полюса зачеплення шестерень на торці ущільнювального елемента, що примикає до торців шестерень. 3 UA 100578 C2 4 UA 100578 C2 5 UA 100578 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6