ШЕСТЕРЕННАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F04C2/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным гидромашинам внешнего зацепления.

Известна шестеренная гидромашина, у которой на поверхности торцовых компенсаторов выполнены кольцевые закрытые канавки сегментной формы в поперечном сечении (авт.св. СССР N 1624203, кл. F 04 C 2/04, 1990).

Недостатками ее являются низкие надежность подачи смазки в зону трения и эффективность смазывания, что не исключает возможности возникновения сухого трения и, как следствие, задиров на трущихся поверхностях. Для устранения задиров в корпусах шестеренных машин выполняются бронзовые вставки.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является шестеренная гидромашина, содержащая корпус, шестерни внешнего зацепления, установленные в цилиндрических расточках корпуса с образованием полостей высокого и низкого давления, симметрично расположенные кольцевые пазы, выполненные на торцовых поверхностях шестерен, глухие цилиндрические отверстия, выполненные на сопряженных с торцами шестерен поверхностях корпуса (авт.св. СССР N 1460415, кл. F 04 C 2/04, 1987).

Недостатками этой гидромашины являются низкая надежность из-за отсутствия в зоне трения жидкостного режима смазывания, поддерживающего гидродинамическое давление в слое смазочного материала, и наличие одностороннего центрирования шестерен в корпусе.

Техническая задача изобретения усовершенствование шестеренной гидромашины, в которой новое выполнение гидродинамических канавок позволило бы повысить ее надежность и объемный КПД за счет сокращения перетечек.

Для этого в шестеренной гидромашине, содержащей корпус, шестерни внешнего зацепления, установленные в цилиндрических расточках корпуса с образованием полостей высокого и низкого давления, симмметрично расположенные кольцевые пазы, выполненные на торцовых поверхностях шестерен, глухие цилиндрические отверстия, выполненные на сопряженных с торцами шестерен поверхностях корпуса, согласно изобретению кольцевые пазы на торцовых поверхностях шестерен выполнены переменной глубины по окружности в продольном направлении, а их профиль образован чередующимися плоскими площадками, между которыми выполнены участки с глубиной, уменьшаемой в сторону, противоположную вращению шестерен.

В шестернях на участках между плоскими площадками глубина пазов выполнена изменяющейся по линейному закону или по степенной зависимости.

Выполнение кольцевого паза переменной глубины позволяет создать условия для жидкостного режима смазывания в зоне трения и возникновения поддерживающего гидродинамического давления в смазочном слое, что улучшает центрирование шестерен в корпусе и, соответственно, повышает надежность гидромашины в работе и ее объемный КПД.

Изменение глубины паза на участках между плоскими площадками по закону, отличному от линейного, обеспечивает большую гидродинамическую несущую способность образующего смазочного слоя, что повышает надежность шестеренной гидромашины в работе.

На фиг. 1 представлена шестеренная гидромашина, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 развертка профиля паза.

Шестеренная гидромашина (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, в цилиндрических расточках 2 которого размещены с образованием полостей 3 и 4 высокого и низкого давления шестерни 5 внешнего зацепления.

На торцовых поверхностях 6 шестерен 5 выполнены симметрично расположенные кольцевые пазы 7 с обеспечением гарантированной перемычки между этими пазами и окружностью 8 впадин 9 зубьев 10 шестерен 5.

На рабочих торцовых поверхностях 11 корпуса 1 выполнены цилиндрические глухие отверстия 12, соединяющиеся с полостью 3 высокого давления через кольцевые пазы 7.

Кольцевой паз 7 (фиг.3) имеет переменную глубину по окружности (в продольном направлении), и его профиль представляет собой чередующиеся плоские площадки 13, между которыми выполнены участки 14, где глубина уменьшается в сторону, противоположную вращению шестерни по линейному закону или отличному от него, например, по степенной зависимости, где h_min минимальный торцовый зазор; h_o максимальный торцовый зазор; Х_о координата конца участка сужения; Х текущая координата участка сужения.

Шестеренная гидромашина в режиме насоса работает следующим образом.

При вращении шестерен 5 рабочая жидкость захватывается зубьями 10 шестерен и в межзубовых впадинах переносится из полости 4 низкого давления в полость 3 высокого давления (фиг.2). Одновременно рабочая жидкость высокого давления поступает в глухие цилиндрические отверстия 12, а также кольцевые пазы 7 и в зону трения поверхностей 6 и 11 (фиг.1).

При вращении шестерен 5 в смазочном слое из рабочей жидкости между торцовыми поверхностями шестерен и корпуса за счет выполнения кольцевых пазов 7 переменной глубины появляется давление, стремящееся отделить шестерню 5 от рабочей поверхности 11 корпуса 1 (фиг.1).

Это давление (давление подпора) определяет несущую способность смазочного слоя. Давление в нем постепенно возрастает и достигает максимальной величины в точках А, В, С (фиг.3).

Смазочный материал из рабочей жидкости поступает в кольцевой паз 7 из отверстий 12, и за счет выполнения плоских площадок 13 ниже уровня рабочих поверхностей 6 шестерни 5 гарантируется постоянная и полная заполняемость паза.

Изменение глубины паза 7 на участке 14 по закону, отличному от линейного, обеспечивает большую несущую способность смазочного слоя. Симметричное расположение кольцевых пазов 7 обеспечивает надежное центрирование шестерни 5 в корпусе 1.

Предлагаемая шестеренная гидромашина более надежна в работе, при этом улучшается центрирование шестерен в корпусе, что уменьшает торцовые перетечки, повышает объемный КПД насоса и ведет к уменьшению износа торцовых поверхностей шестерен и корпуса, позволяет убрать бронзовые вставки, что упрощает технологию шестеренной гидромашины.

Сущность изобретения: шестерни внешнего зацепления установлены в цилиндрических расточках корпуса с образованием полостей высокого и низкого давления. Симметрично расположенные кольцевые пазы выполнены на торцовых поверхностях шестерен. Глухие цилиндрические отверстия выполнены на обращенных к торцам шестерен поверхностях корпуса. Кольцевые пазы выполнены переменной глубины по окружности в продольном направлении, их профиль образован чередующимися плоскими площадками, между которыми выполнены участки глубиной, уменьшаемой в сторону, противоположную вращению шестерен. На участках между площадками глубина выполнена изменяющейся по линейному закону или по степенной зависимости. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ШЕСТЕРЕННАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая корпус, шестерни внешнего зацепления, установленные в цилиндрических расточках корпуса с образованием полостей высокого и низкого давления, симметрично расположенные кольцевые пазы, выполненные на торцевых поверхностях шестерен, глухие цилиндрические отверстия, выполненные на сопряженных с торцами шестерен поверхностях корпуса, отличающаяся тем, что кольцевые пазы на торцевых поверхностях шестерен выполнены переменной глубины по окружности в продольном направлении, а их профиль образован чередующимися плоскими площадками, между которыми выполнены участки с глубиной, уменьшаемой в сторону, противоположную вращению шестерен. 2. Гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что на участках между плоскими площадками глубина выполнена изменяющейся по линейному закону. 3. Гидромашина по п. 2, отличающаяся тем, что на участках между плоскими площадками глубина выполнена изменяющейся по закону, отличному от линейного, например, по степенной зависимости.