ШЕСТЕРЕННАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F04C2/08 

Изобретение относится к шестеренным гидромашинам, применяемым в гидравлических системах тракторов как общего, так и промышленного назначения, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин.

Известна шестеренная гидромашина, в корпусе которой размещен радиальный уплотнительный элемент с консольными частями, опирающимися на участки цапф, удаленные от торцев шестерен. Цапфы шестерен размещены в антифрикционных вкладышах подшипникового блока. Стопорение вкладышей от проворота осуществляется посредством упора их концов в торцевые уплотнительные элементы, примыкающие к шестерням.

Однако в процессе эксплуатации из-за циклического характера нагружения гидромашины в период кратковременного снятия нагрузок цапфы шестерен в смазочном слое входят в режим автоколебаний, которые в виде ударных нагрузок посредством сил трения передаются через вкладыши на торцевые уплотнительные элементы. Так как эти нагрузки передаются ограниченной поверхностью кромок вкладышей, то в месте контакта возникают высокие удельные нагрузки, что приводит к разрушению вкладышей и торцевых уплотнительных элементов, снижению надежности и долговечности работы гидромашины.

В основу изобретения положена задача создания шестеренной гидромашины, в которой стопорение от проворота антифрикционных вкладышей осуществляется упором вкладышей в стопорящую деталь по всей площади торцевых кромок вкладышей при одновременном увеличении площади опорных участков консольных частей радиального уплотнительного элемента, что снижает удельные нагрузки в сопряжениях и повышает надежность и долговечность работы гидромашины.

Эта задача решается тем, что в шестеренной гидромашине, содержащей шестерни внешнего зацепления с цапфами, радиальный уплотнительный элемент с консольными частями, опирающимися на цапфы шестерен, торцевые уплотнительные элементы, примыкающие к шестерням, подшипниковый блок, в цилиндрических расточках которого размещены антифрикционные вкладыши, в которых установлены цапфы шестерен, согласно изобретению концы вкладышей и консольных частей радиального уплотнительного элемента, находящиеся на внешних относительно полюса зацепления сторонах цапф шестерен, сопряжены между собой по всей площади торцевых кромок вкладышей, перекрытой консольными частями, а между другими концами вкладышей и торцевыми уплотнительными элементами образован зазор, при этом опора консольных частей на цапфы шестерен выполнена по поверхности цапф в пределах оставшейся их длины, начиная от тыльной поверхности торцевых уплотнительных элементов.

Таким образом, осуществив стопорение от проворота антифрикционных вкладышей консольными частями радиального уплотнительного элемента, имеется возможность исключить кольцевые выточки в консольных частях, опереть их на цапфы по всей ширине консольных частей, увеличить опорную поверхность как консольных частей, так и поверхность в сопряжении с торцевыми кромками вкладышей, снизить удельные нагрузки в этих сопряжениях и повысить надежность работы гидромашины.

Кроме того, образованный зазор между кромками других концов вкладышей и торцевыми уплотнительными элементами дает возможность самоустанавливаться вкладышам. При этом желательно, чтобы угол охвата антифрикционными вкладышами цапф шестерен был выполнен в пределах от 115 до 120^о, так как, с одной стороны, уменьшается опорная поверхность подшипников скольжения для цапф ниже требуемой, а с другой стороны, увеличение угла охвата уменьшает полость перед входной кромкой и отрицательно сказывается на охлаждении и поступлении смазки в подшипники.

На фиг. 1 показан продольный разрез гидромашины по осям шестерен; на фиг. 2 разpез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1.

Шестеренная гидромашина содержит шестерни 1 и 2 с цапфами 3 и 4, установленными в антифрикционных вкладышах 5, расположенных в цилиндрических расточках 6 подшипникового блока 7.

Поверхность вершин зубьев шестерен 1 и 2 уплотнена радиальным уплотнительным элементом 8, который консольными частями 9 опирается на цапфы 3 и 4 шестерен. Между консольными частями 9 радиального уплотнительного элемента 8 и торцами шестерен 1 и 2 размещены торцевые уплотнительные элементы 10 и 11.

Концы вкладышей 5 и консольных частей 9 радиального уплотнительного элемента 8, находящиеся на внешних относительно полюса зацепления сторонах цапф 3 и 4 шестерен 1 и 2, сопряжены между собой по всей площади торцевых кромок 12 вкладышей 5, перекрытой консольными частями 9, а между другими концами вкладышей 5 и торцевыми уплотнительными элементами 10 и 11 образован зазор 13.

При этом опора консольных частей 9 радиального уплотнительного элемента 8 на цапфы 3 и 4 шестерен 1 и 2 выполнена по поверхности цапф в пределах оставшейся их длины, начиная от тыльной поверхности 14 торцевых уплотнительных элементов 10 и 11 (фиг. 3).

Угол α охвата цапф 3 и 4 шестерен 1 и 2 антифрикционными вкладышами 5 выполнен в пределах от 115 до 120^о. Угол охвата в этих пределах выбран из-за того, что при его уменьшении ниже нижнего предела уменьшается опорная поверхность подшипников скольжения для цапф ниже требуемой, а при увеличении этого угла выше верхнего предела уменьшается полость 15 перед входной кромкой, что отрицательно сказывается на охлаждении и поступлении смазки в подшипники.

Шестерни 1 и 2, подшипниковый блок 7, в котором установлены цапфы 3 и 4, вкладыши 5, торцевые уплотнительные элементы 10 и 11 и радиальный уплотнительный элемент 8 размещены в корпусе 16, закрытом крышкой 17 с помощью болтов 18. В корпусе и подшипниковом блоке выполнен входной канал (не показан), а в радиальном уплотнительном элементе и корпусе выходной канал (не показан).

Шестеренная гидромашина в режиме насоса работает следующим образом.

При вращении ведущей шестерни 1 вращается зацепленная с ней ведомая шестерня 2. В результате разрежения, возникающего на выходе из зацепления зубьев шестерни, рабочая жидкость (масло) поступает по входному каналу в пространства между зубьями шестерен, заполняет их и переносится в зону высокого давления, где зубья, входя в зацепление, вытесняют ее из впадин в выходной канал.

Под воздействием сил трения вкладыши 5 стремятся развернуться в направлении вращения цапф 3 и 4. При этом они своими торцевыми кромками упираются в консольные части радиального уплотнительного элемента 8.

Таким образом, из-за большой площади сопряжения торцевых кромок вкладышей с радиальным уплотнительным элементом, а также из-за опоры самого элемента на цапфы шестерен по всей толщине консольных частей уменьшается их износ и исключается разрушение, повышается надежность и долговечность работы гидромашины.

Использование: в сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машинах. Сущность изобретения: консольные части радиального уплотнительного элемента опираются на цапфы шестерен внешнего зацепления. Торцевые уплотнительные элементы примыкают к шестерням. В цилиндрических расточках подшипникового блока размещены антифрикционные вкладыши, в которых установлены цапфы. Торцы вкладышей и консольных частей элемента, находящиеся на внешних относительно полюса зацепления сторонах цапф, сопряжены между собой по всей площади торцевых кромок вкладышей, перекрытой консольными частями. Между другими концами вкладышей и торцевыми уплотнительными элементами образован зазор. Опора консольных частей на цапфы выполнена по поверхности цапф в пределах оставшейся их длины, начиная от тыльной поверхности элементов. Угол охвата цапф вкладышами выполнен в пределах от 115 до 120°. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ШЕСТЕРЕННАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая шестерни внешнего зацепления с цапфами, радиальный уплотнительный элемент с консольными частями, опирающимися на цапфы шестерен, торцевые уплотнительные элементы, примыкающие к шестерням, подшипниковый блок, в цилиндрических расточках которого размещены антифрикционные вкладыши, в которых установлены цапфы шестерен, отличающаяся тем, что концы вкладышей и консольных частей радиального уплотнительного элемента, находящиеся на внешних относительно полюса зацепления сторонах цапф шестерен, сопряжены между собой по всей площади торцевых кромок вкладышей, перекрытой консольными частями, а между другими концами вкладышей и торцевыми уплотнительными элементами образован зазор, при этом опора консольных частей на цапфы шестерен выполнена по поверхности цапф в пределах оставшейся их длины, начиная от тыльной поверхности торцевых уплотнительных элементов. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что угол охвата цапф шестерен антифрикционными вкладышами выполнен в пределах 115 120^o.