ВТУЛКА ТУРБИНЫ Российский патент 2002 года по МПК F04D29/20 F04D29/60 

Изобретение относится к нагнетательной камере водяного насоса и может быть эффективно использовано для изготовления надежных узлов, используемых при перекачке различных по составу сред жидкости.

Объект изобретения направлен на решение задачи, предусматривающей повышение долговечности и надежности узлов водяных насосов, используемых в автомобилестроении за счет конструктивного решения, позволяющего увеличить по сравнению с аналогом, площадь адгезионного взаимодействия втулки турбины с зоной жесткого взаимодействия сложнофасонного профиля внутренней поверхности отверстия турбины. Такое надежное соединение образуется в результате горячего прессования пластмассового тела турбины на упомянутый контур втулки турбины, поверхность которой снабжена не только лысками, но и поверхностями с различными видами профилей и высотой шероховатости.

Наиболее близким к изобретению является втулка турбины, содержащая металлическое кольцеобразное тело, предназначенное для жесткой связи с турбиной и служащее для нее консольной опорой. (Патент RU 2144144 С1 - ЗАО "ТЗА", 10.01.2000).

К недостаткам известной втулки турбины следует отнести отсутствие надлежащего геометрического профиля посадочного места, способного надежно удерживать турбину водяного насоса, что снижает потребительские свойства изготавливаемых изделий и долговечность их работы.

Задачей настоящего изобретения является совершенствование конструкции втулки турбины с одновременным повышением ее функциональных возможностей, долговечности и надежности в работе.

Поставленная задача достигается тем, что втулка турбины, содержащая металлическое кольцеобразное тело, предназначенное для жесткой связи с турбиной и служащее для нее консольной опорой, отличающаяся тем, что часть рабочей поверхности втулки выполняют с оппозитно и параллельно расположенными прямоугольными пазами, образованными за счет срезов лысок с межплоскостным расстоянием между ними, относимым к ширине паза(ов) в соотношении 22: 5, причем осевая длина буртика приторцовой зоны и общая длина втулки турбины соотносятся как числа 3: 44,9, одновременно внутренняя поверхность отверстия втулки турбины подвергается предварительной обработке с отрицательным допуском, минимум которого достигает (-33 мкм), при этом после установки колеса турбины посадочная рабочая поверхность внутреннего отверстия имеет базировочный минимальный допуск в (-11 мкм), при этом изменение упомянутого допуска не касается 40% осевого расстояния во внутреннем отверстии втулки, расположенном в свободном от контакта с посадочной поверхностью, предназначенной для сопряжения с ней ведомого вала, относительно торца которого и торца колеса турбины образуется незагруженный промежуток вала турбины, воспринимающий крутящие моменты от ведомого вала и колеса турбины, торец втулки, взаимодействующий с графитовым кольцом, с твердостью 49 HRc, выполняют многопрофильным, с коническими поверхностями, с углами наклона образующих в 11 и 15^o относительно поверхности центрального отверстия, а коническая поверхность со стороны контактной зоны с графитовым кольцом ограничивает площадь контакта с учетом радиальных биений упомянутого кольца в пределах допуска упругой самоустановки его поверхности, что способствует равномерному истиранию триботехнических поверхностей и, в частности, поверхности закаленного торца из серого чугуна (СЧ 25), при этом неперпендикулярность поверхности рабочего торца и оси втулки турбины не превышает 50 мкм, а рабочий торец втулки турбины, предназначенный для взаимодействия с графитовым кольцом, упрочняют токами высокой частоты на глубину 1,5. . . 2,5 мм до получения показателя прочности ≥42 HRc.

Графические материалы
Фиг. 1. - профильное сечение втулки турбины;
фиг. 2 - радиальное сечение пазов втулки турбины;
фиг. 3 - конструктивное оформление заходной части отверстия втулки турбины.

Перечень цифровых обозначений в графических материалах
Втулка турбины (1); рабочая поверхность (2); лыски (3 и 4); межплоскостное расстояние (5); ширина (6); осевая длина (7); длина (8) втулки турбины; внутренняя поверхность (9); незагруженный промежуток (10) вала турбины; торец (11); конические поверхности (12 и 13); центральное отверстие (14); адгезионные поверхности (15-20); сальник водяного насоса (21); колесо турбины (22); кольцо графитовое (23); вал ведущий (24); ось (25).

Втулка, представляющая собой металлическое кольцеобразное тело (1), предназначенное для жесткой связи с турбиной и служащее для нее консольной опорой, отличающаяся тем, что часть рабочей поверхности (2) втулки выполняют с оппозитно и параллельно расположенными прямоугольными пазами (3 и 4), выполненными за счет срезов лысок с межплоскостным расстоянием (5) между ними относимым к ширине (6) паза(ов) в соотношении 22: 5, а осевая длина буртика приторцовой зоны (7) и общая длина (8) втулки турбины соотносятся как числа 3: 44,9, при этом внутренняя поверхность (9) отверстия втулки турбины подвергается предварительной обработке с отрицательным допуском, минимум которого достигает (-33 мкм), а после установки колеса турбины посадочная рабочая поверхность внутреннего отверстия имеет базировочный минимальный допуск в (-11 мкм), причем изменение этого допуска не касается 40% осевого расстояния во внутреннем отверстии втулки, расположенном в свободном от контакта с посадочной поверхностью, предназначенной для сопряжения с ней ведомого вала, относительно торца которого и торца колеса турбины образуется незагруженный промежуток (10) вала турбины, воспринимающий крутящие моменты от ведомого вала и колеса турбины, одновременно торец втулки (11), взаимодействующий с графитовым кольцом с твердостью 49 HRc, выполняют многопрофильным с коническими поверхностями (12 и 13), с углами наклона образующих в 11 и 15^o относительно поверхности центрального отверстия (14), причем коническая поверхность (12) со стороны контактной зоны с графитовым кольцом (23) ограничивает площадь контакта с учетом радиальных биений графитового кольца (23) в пределах допуска упругой самоустановки его поверхности, что способствует равномерному истиранию триботехнических поверхностей и, в частности, поверхности закаленного торца из серого чугуна (СЧ 25), одновременно неперпендикулярность поверхности рабочего торца (11) и оси (25) втулки турбины не превышает 50 мкм, при этом рабочий торец (11) втулки турбины, предназначенный для взаимодействия с графитовым кольцом (23) упрочняют токами высокой частоты на глубину 1,5. . . 2,5 мм до получения показателя прочности ≥42 HRc.

Промышленная полезность втулки турбины заключается в повышенной надежности соединения адгезионных поверхностей 15-20, 3 и 4, в совокупности с использованием "НОУ-ХАУ", относящимся к методу комбинированной механической обработки посадочной поверхности втулки турбины, что, в сущности, обеспечивает гарантированный безаварийный пробег автомобиля более чем на 600000 тысяч километров.

Экономическая целесообразность нового технического решения заключается в повышении надежности и технологичности изготовляемого консольного вылета, выполняемого в виде втулки турбины. Практическая апробация прочности и долговечности адгезионного взаимодействия сложно-комбинированного посадочного контура поверхностей показала на надежность выбранной площади и геометрического контура, применительно к условиям разнотемпературного режима эксплуатации, переходящего при условии зимней эксплуатации от - 47 до 100^oС.

Устройство предназначено для использования в насосах для перекачки жидкости. Часть рабочей поверхности втулки выполняют с оппозитно и параллельно расположенными прямоугольными пазами, образованными за счет срезов лысок с межплоскостным расстоянием между ними, относимым к ширине паза или пазов в соотношении 22: 5, причем осевая длина буртика приторцовой зоны и общая длина втулки турбины соотносятся как числа 3: 44,9. Внутренняя поверхность отверстия втулки обработана с отрицательным допуском, минимум которого достигает (-33 мкм). После установки колеса турбины посадочная рабочая поверхность внутреннего отверстия имеет минимальный допуск (-11 мкм), причем изменение упомянутого допуска не касается 40% осевого расстояния во внутреннем отверстии втулки, расположенном в свободном от контакта с посадочной поверхностью, предназначенной для сопряжения с ней ведомого вала. Торец втулки, взаимодействующий с графитовым кольцом, с твердостью 49 НRс выполняют многопрофильным, с коническими поверхностями, с углами образующих в 11 и 15^o относительно поверхности центрального отверстия. Неперпендикулярность поверхности рабочего торца и оси втулки не превышает 50 мкм, а данный торец упрочнен токами высокой частоты на глубину 1,5-2,5 мкм до показателя прочности ≥42 HRс. Конструкция втулки позволяет повысить долговечность и надежность работы. 3 ил.

Втулка турбины, содержащая металлическое кольцеообразное тело, предназначенное для жесткой связи с турбиной и служащее для нее консольной опорой, отличающаяся тем, что часть рабочей поверхности втулки выполняют с оппозитно и параллельно расположенными прямоугольными пазами, образованными за счет срезов лысок с межплоскостным расстоянием между ними, относимым к ширине паза(ов) в соотношении 22: 5, причем осевая длина буртика приторцовой зоны и общая длина втулки турбины соотносятся как числа 3: 44,9, одновременно внутренняя поверхность отверстия втулки турбины подвергается предварительной обработке с отрицательным допуском, минимум которого достигает (-33 мкм), при этом после установки колеса турбины посадочная рабочая поверхность внутреннего отверстия имеет базировочный минимальный допуск в (-11 мкм), при этом изменение упомянутого допуска не касается 40% осевого расстояния во внутреннем отверстии втулки, расположенном в свободном от контакта с посадочной поверхностью, предназначенной для сопряжения с ней ведомого вала, относительно торца которого и торца колеса турбины образуется незагруженный промежуток вала турбины, воспринимающий крутящие моменты от ведомого вала и колеса турбины, торец втулки, взаимодействующий с графитовым кольцом, с твердостью 49НRс, выполняют многопрофильным, с коническими поверхностями, с углами наклона образующих в 11 и 15^o относительно поверхности центрального отверстия, а коническая поверхность со стороны контактной зоны с графитовым кольцом ограничивает площадь контакта с учетом радиальных биений упомянутого кольца в пределах допуска упругой самоустановки его поверхности, что способствует равномерному истиранию триботехнических поверхностей и, в частности, поверхности закаленного торца из серого чугуна (СЧ25), при этом неперпендикулярность поверхности рабочего торца и оси втулки турбины не превышает 50 мкм, а рабочий торец втулки турбины, предназначенный для взаимодействия с графитовым кольцом, упрочняют токами высокой частоты на глубину 1,5 - 2,5 мм до получения показателя прочности ≥42НRc.