ШЕСТЕРЕННАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1997 года по МПК F04C2/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим машинам, и предназначено для использования в гидросистемах различного назначения и является усовершенствованием известных устройств, описанных в US патенте 3961872, кл. F 01 C 19/08, и SU авт. св. 1574908, кл. F 04 C 2/04, 1988.

Известна шестеренная гидромашина внешнего зацепления, применяемая в гидросистемах тракторов, сельскохозяйственных, дорожных, строительных и др. машин, содержащая шестерни внешнего зацепления, цапфы которых установлены в подшипниках скольжения, выполненных в виде сопрягаемых боковыми поверхностями корпуса подшипника и цилиндрического вкладыша, а также торцовые компенсаторы с эластичными манжетами, сопряженные с боковой поверхностью шестерен (SU авт. св. 1574908, кл. F 04 C 2/04, 1988).

Недостатком шестеренной гидромашины является ненадежность крепления вкладыша в корпусе подшипника, т.к. их сопрягаемые боковые поверхности выполнены цилиндрическими и под действием осевых сил вкладыш может перемещаться в осевом направлении, а от действия радиальных сил в окружном направлении. Любые из указанных перемещений приводят к преждевременному выходу из строя шестеренных гидромашин по причине резкого снижения их коэффициента подачи. Все известные способы крепления вкладышей в корпусе подшипника требуют очень высокой точности обработки как наружной поверхности вкладыша, так и внутренней поверхности корпуса, что связано со значительными трудовыми затратами.

Известен также подшипник скольжения шестеренной гидромашины по авт. св. СССР 1574908.

Недостатки по указанному авт. св. аналогичны с шестеренной гидромашиной по патенту США 3961872.

Задачей изобретения является создание сопрягаемых боковыми поверхностями корпуса подшипника и вкладыша, которые исключают осевые и радиальные перемещения вкладыша в корпусе подшипника, получаемых способом заливки в металлические формы, что повышает надежность, долговечность, снижает трудоемкость и себестоимость изготовления гидромашины.

Поставленная задача решается тем, что шестеренная гидромашина, содержащая корпус, во взаимопересекающихся цилиндрических расточках которого размещены шестерни с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде сопрягаемых боковыми поверхностями корпуса подшипника и цилиндрического вкладыша, а также торцовые компенсаторы с эластичными манжетами, сопряженные с боковой поверхностью шестерен, выполнение сопрягаемых боковыми поверхностями корпуса подшипника и вкладыша усеченно-конусообразной формы способом заливки в металлические формы с расположением большим основанием к нерабочим торцам компенсаторов.

Для исключения осевых перемещений вкладыша боковые поверхности корпуса подшипника и вкладыша выполнены ступенчатыми.

Для исключения осевых и радиальных перемещений вкладыша на корпусе подшипника выполнено по меньшей мере по одной продольной и радиальной впадинам, ответных выступам.

Для исключения перемещения вкладыша от действия гидравлических сил на корпусе подшипника выполнено не менее одной эксцентрично расположенной впадины сегментной формы с охватывающим углом 90^o, ответной выступу.

Предлагаемые технические решения не требуют высокой точности изготовления сопрягаемых поверхностей вкладышей и корпусов подшипников, т.к. они сопрягаются между собой способом литья.

На фиг.1 изображена шестеренная гидромашина, продольный разрез; на фиг.2 то же, разрез по А А фиг.1; на фиг.3 то же, разрез по Б Б фиг.2; на фиг.4 то же, вид В на фиг.3.

Шестеренная гидромашина (см. фиг.1) содержит корпус 1, во взаимопересекающихся расточках которого размещены ведущая 2 и ведомая 3 шестерни внешнего зацепления, установленные в подшипниках скольжения 4, сопрягаемые боковыми поверхностями (на чертежах условно не показано) с вкладышами 5, выполненными усеченно-конусообразной формы, торцевые компенсаторы 6, эластичные манжеты 7 и крышку 8. Подшипники скольжения 4 выполнены составными, т.е. состоят из корпуса подшипника и вкладыша 5, изготавливаемого из антифрикционного или другого материала в виде втулки усеченно-конусообразной формы, сопрягаемой с внутренней боковой поверхностью корпуса подшипника. Подшипники 4 располагаются большим основанием усеченного конуса к нерабочим торцам компенсаторов 6.

Для исключения осевых перемещений вкладыша 5 на боковой поверхности выполнена ступенька 9, сопрягаемая с корпусом подшипника 4.

Для исключения осевых и радиальных перемещений вкладыша 5 на боковой поверхности выполнено по меньшей мере по одному продольному 10 и радиальному 11 выступу, сопрягаемых с корпусом подшипника 4.

Для исключения перемещения вкладыша 5 от действия гидравлических сил на боковой поверхности выполнено не менее одного эксцентрично расположенного выступа 12 сегментной формы с охватывающим углом 90^o сопрягаемого с корпусом подшипника 4.

Шестеренная гидромашина в режиме насоса работает следующим образом.

При вращении шестерен ведущей 2 и ведомой 3 рабочая жидкость захватывается зубьями шестерен и в межзубовых впадинах переносится из полости низкого давления в зону высокого давления, где зубья, входя в защемление, вытесняют ее из впадин в выходной канал.

Рабочая жидкость, поступающая из камеры нагнетания, образованной корпусом 1 и двумя парами зубьев шестерен 2 и 3, в полости манжет 7 поджимает компенсаторы 6 к торцам шестерен 2 и 3, обеспечивая компенсацию торцовых зазоров.

При работе шестеренной гидромашины действуют осевая и радиальная силы, возникающие вследствие воздействия рабочей жидкости на боковую поверхность зубьев шестерен, находящихся в полости высокого давления. Радиальная сила направлена в сторону полости низкого давления перпендикулярно от вращения шестерен. В зависимости от величины давления рабочей жидкости радиальная сила через цапфы шестерен передается на рабочую поверхность подшипников скольжения.

Установка вкладышей 5 с боковой поверхностью усеченно-конусообразной формы, сопрягаемой с боковой поверхностью корпусов подшипников 4, исключает возможность перемещения вкладышей относительно корпусов подшипников в осевом направлении от действия осевых сил (фиг.1).

Выполнение на боковой поверхности вкладыша 5 ступеньки 9, сопрягаемой с корпусом подшипника 4, исключает его осевые перемещения (фиг.3).

При выполнении на боковой поверхности вкладыша 5 по меньшей мере по одному продольному 10 и радиальному 11 выступу сопрягаемого с корпусом подшипника обеспечивается фиксация, исключающая осевые и радиальные перемещения вкладыша (фиг.3).

Выполнение вкладыша 5 с эксцентрично расположенным выступом 12 сегментной формы с охватывающим углом 90^o сопрягаемого с корпусом подшипника (фиг. 4) исключает возможность проворота вкладыша 5, а также обеспечивает его фиксацию от продольных перемещений.

Внедрение технического решения, предложенного заявкой и апробированного авторами, позволит только при внедрении на Винницком заводе тракторных агрегатов в конструкции серийно выпускаемого шестеренного насоса НШ50У-3 за счет изготовления подшипников скольжения с вкладышами из алюминиевого антифрикционного сплава АО 3 7 ОСТ 23.4.68-74 и корпусами подшипников АК12 ГОСТ 1583-89 или АК7 ГОСТ 1583-89 вместо цельных подшипников из сплава АО 3 - 7 при годовой программе выпуска 800 тыс. шт. насосов получить экономический эффект свыше 450 млн. руб.

Использование: в гидросистемах различного назначения. Сущность изобретения: в получаемых способом литья подшипниках скольжения 4 сопрягаемые боковыми поверхностями (условно не показано) с корпусом подшипника вкладыши 5 выполнены усеченно-конусообразной формы и расположены большим основанием к нерабочим торцам компенсаторов 6. Кроме того, возможно наличие на боковой поверхности вкладыша 5 ступеньки 9, не менее одного продольного 10, радиального 11, а также эксцентрично расположенного выступа 12 сегментной формы с охватывающим углом 90^o сопрягаемых с корпусом подшипника 4. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Шестеренная гидромашина, содержащая корпус, во взаимопересекающихся расточках которого размещены шестерни с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде сопрягаемых боковыми поверхностями корпуса подшипника и цилиндрического вкладыша, а также торцевые компенсаторы с эластичными манжетами, сопряженные с боковой поверхностью шестерен, отличающаяся тем, что сопрягаемые боковые поверхности корпуса подшипника и вкладыша выполнены усеченно-конусообразной формы и расположены большим основанием к нерабочим торцам компенсаторов. 2. Гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что боковые поверхности корпуса подшипника и вкладыша выполнены ступенчатыми. 3. Гидромашина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что на корпусе подшипника выполнены впадины, ответные выступам. 4. Гидромашина по пп. 1 3, отличающаяся тем, что на корпусе подшипника выполнено не менее одной эксцентрично расположенной впадины сегментной формы с охватывающим углом 90^o, ответной выступу.