ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F04C2/04 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в аварийных системах изделий авиационной и ракетной техники.

Известен шестеренный насос, содержащий корпус, установленный в нем вал и качающий узел с шестернями, через муфту предельного момента связанный с ведущим валом, а также устройство для устранения заклинивания шестерен.

Недостатком этого насоса является его неработоспособность в режиме периодического слива рабочей жидкости из насоса вследствие приклеивания торцов шестерен к корпусу.

Этого недостатка лишен шестеренный насос, содержащий корпус, установленные в нем ведущую и ведомую шестерни, находящиеся в зацеплении, выходной вал, посредством муфты предельного момента связанный с ведущей шестерней, а также устройство для устранения заклинивания шестерен, выполненное в виде волновой передачи, выходной элемент которой связан с ведомой шестерней при помощи подвижной втулки, снабженной венцом с зубьями.

Недостатками такого шестеренного насоса являются низкое быстродействие и нагрузочная способность, что является нежелательным при использовании насоса в аварийных системах. Низкое быстродействие обусловлено кинематической схемой насоса, в которой при заклинивании шестерен подвижная втулка должна провернуться до тех пор, пока ее зуб не войдет в зацепление с зубчатым колесом шестерни насоса. Наличие на венце втулки участков без зубьев необходимо для работы насоса в штатном режиме. Низкая нагрузочная способность обусловлена гибкостью венца втулки, что обеспечивает прохождение первого зуба венца через зуб зубчатого колеса, однако это и вызывает снижение передаваемого момента.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленного изобретения, является повышение быстродействия и нагрузочной способности. Этот результат достигается за счет того, что в известном шестеренном насосе, содержащем корпус, установленные в нем ведущую и ведомую шестерни, находящиеся в зацеплении, выходной вал, посредством муфты предельного момента связанный с ведущей шестерней, а также устройство для устранения заклинивания шестерен, выполненное в виде волновой передачи, выходной элемент которой связан с ведомой шестерней, согласно изобретению, выходной элемент снабжен храповым колесом, а ведущая шестерня - втулкой с подпружиненными собачками, входящими в зацепление с храповым колесом. С целью снижения износа зубья храпового колеса могут быть выполнены наружными, а втулка выполнена охватывающей храповое колесо.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения шестеренного насоса, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 и 4 - разрез Б-Б на фиг.1.

Шестеренный насос содержит корпус 1, установленные в нем ведущую 2 и ведомую 3 шестерни, находящиеся в зацеплении, и выходной вал 4, посредством муфты предельного момента связанный с ведущей шестерней 2, а также устройство для устранения заклинивания шестерен, выполненное в виде волновой передачи с двухвенцовым гибким колесом 5 и двумя жесткими колесами 6 и 7, снабженной двумя соосными кулачковыми генераторами волн 8 и 9. Генератор 8 соединен с выходным валом 4, а генератор 9 - с ведущей шестерней 2. Колесо 6 выполнено на корпусе 1, а колесо 7, являющееся выходным элементом передачи, на подвижной втулке 10. Гибкое колесо 5 имеет венцы 11 и 12, которые выполнены одинаковыми и входят в зацепление с колесами 6 и 7, параметры которых тоже выполнены одинаковыми. В корпусе установлены крышки 13 и 14, контактирующие с торцами шестерен 2 и 3. Крышка 14 поджимается к торцам шестерен тарельчатой пружиной 15. Втулка 10 снабжена храповым колесом 16, а ведущая шестерня 2 - втулкой 17 с собачками 18, установленными на ее валу. На корпусе 1 выполнены каналы 19 и 20 для подвода и отвода рабочей жидкости. Собачки 18 подпружинены пружинами 21. Шестеренный насос работает следующим образом: при вращении выходного вала 4 от приводного электродвигателя (не показан) начинает вращаться по часовой стрелке (смотря со стороны вала 4) установленный на нем генератор 8. Он создает в гибком колесе 5 волну деформации, вращающуюся со скоростью ω вала 4, увлекающую за собой генератор 9, который также приходит во вращение со скоростью ω. При этом деформированное гибкое колесо 5 играет роль муфты, передающей вращение с генератора 8 на генератор 9. Из-за равенства зубьев венцов 11 и 12, а также колес 6 и 7 колесо остается неподвижным. Гибкое же колесо 5 совершает (из-за разности зубьев с жесткими колесами) медленное вращение с угловой скоростью
ω= ω :i где i - передаточное отношение волновой передачи с неподвижным колесом 6 и подвижным колесом 5. Генератор 9 вращает шестерни 2 и 3, которые перекачивают жидкость из канала 19 в канал 20, при этом втулка 17 вращается по часовой стрелке, а собачки 18 проскакивают по зубьям колеса 16, которое в штатном режиме неподвижно. В случае заклинивания шестерен или присыхания их торцов к крышкам 13 и 14 шестерни 2 и 3 неподвижны. При вращении вала 4 начинает вращаться генератор 8. Но генератор 9 остается неподвижным, так как связан с неподвижной в данный момент шестерней 2. Вследствие того, что генератор 9 неподвижен, венец 12 оказывается неподвижно соединен с колесом 7 и приводит его и втулку 10 во вращение по часовой стрелке со скоростью ω, при этом величина крутящего момента на втулке 10 составит
М = Мд ˙i ˙k, где k - КПД волновой передачи, Мд - момент, создаваемый на валу 4. Колесо 16 начинает вращаться по часовой стрелке и проворачивает через собачки 18 втулку 17 и, следовательно, шестерню 2. Из-за значительного момента на втулке 10 значительным будет и усилие на втулке 17, что приведет к преодолению момента сопротивлению и провороту колеса 17 и шестерен 2 и 3, после чего возобновляется нормальный режим работы насоса. Для снижения износа собачек их масса и усилие пружин 21 могут быть подобраны таким образом, что собачки при вращении втулки 17 за счет центробежных сил будут отходить от зубьев колеса 16 и не касаться их, что иллюстрировано фиг.4 и отражено в п. 2 формулы изобретения. При заклинивании величина центробежных сил становится равной нулю и собачки поджимаются пружинами к зубьям колеса 16, обеспечивая зацепление. В результате быстродействие насоса (время на преодоление заклинивания) улучшается в 5-6 раз, и момент преодоления заклинивания повышается практически вдвое, что весьма существенно в объектах авиационной и космической техники.

Использование: в аварийных системах изделий авиационной и ракетной техники. Сущность изобретения: в корпусе установлены ведущая и ведомая шестерни, находящиеся в зацеплении. Выходной вал муфтой предельного момента связан с ведущей шестерней. Насос содержит устройство для устранения заклинивания шестерен, выполненных в виде волновой передачи, выходной элемент которой связан с ведомой шестерней. Выходной элемент снабжен храповым колесом, ведущая шестерня втулкой с подпружиненными собачками, входящими в зацепление с храповым колесом. Зубья колеса выполнены наружными. Втулка выполнена охватывающей колесо. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС, содержащий корпус, установленные в нем ведущую и ведомую шестерни, находящиеся в зацеплении, выходной вал, посредством муфты предельного момента связанный с ведущей шестерней, а также устройство для устранения заклинивания шестерен, выполненное в виде волновой передачи, выходной элемент которой связан с ведомой шестерней, отличающийся тем, что выходной элемент снабжен храповым колесом, а ведущая шестерня - втулкой с подпружиненными собачками, входящими в зацепление с храповым колесом. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что зубья храпового колеса выполнены наружными, а втулка выполнена охватывающей храповое колесо.