ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС РЕГУЛИРУЕМОЙ РЕВЕРСИВНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Российский патент 2002 года по МПК F04C2/08 

Изобретение относится к объемным гидромашинам регулируемой производительности и может быть применено в промышленном гидроприводе и гидротрансмиссии самоходной машины.

Известен шестеренный насос регулируемой производительности, содержащий ведущую шестерню, сопряженную с подвижной в осевом направлении ведомой шестерней. Регулирование производительности осуществляется изменением длины зацепления шестерен (см. SU 400741 А, 05.11.1974, F 04 С 2/04).

Недостатком известной конструкции является наличие синхронизирующих шестерен и дополнительных устройств для реверсирования потока рабочей жидкости.

Наиболее близким к изобретению является регулируемый шестеренный насос, содержащий две ведущие шестерни, сопряженные с подвижной в осевом направлении ведомой шестерней, снабженной охватывающим ее кольцом с внутренними зубьями, которое контактирует с подшипником скольжения ведущих шестерен. Насос имеет две полости всасывания и две полости нагнетания, при этом полость всасывания одной секции соединена с полостью нагнетания другой секции и наоборот, то есть полости насоса соединены по кольцевой схеме. В среднем положении ведомой шестерни производительность секций насоса будет одинакова, а поток рабочей жидкости к гидродвигателю будет нулевым. Смещение ведомой шестерни со среднего положения изменяет производительность и функции насосов, насос с меньшей производительностью работает в режиме гидромотора, а насос с большей производительностью работает в режиме насоса и подает рабочую жидкость к гидродвигателю (см. SU 724797 А, 30.03.1980, F 04 С 2/08).

Недостатком известного насоса, принятого за ближайший аналог, является пульсация давления в полостях насоса, обусловленная значительными потерями рабочей жидкости между зубьями шестерен эвольвентного зацепления, кроме того, шестерни наружного зацепления по диаметру имеют меньшую длину контакта между собой. При этих условиях насос не обеспечит необходимых для гидропередачи давлений, особенно в начале перемещения со среднего положения ведомой шестерни и увеличения производительности насоса.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении объемного КПД, в увеличении диапазона регулирования производительности и в расширении функций насоса.

Данная задача решена в шестеренном насосе регулируемой реверсивной производительности, содержащем корпус с секциями, в которых установлены ведущие шестерни и находящаяся с ними в зацеплении ведомая шестерня, подвижная в осевом направлении, напорные и всасывающие полости, ведомая шестерня выполнена с зубьями внутреннего зацепления и соединена с четырьмя ведущими шестернями, установленными в цилиндрических расточках внутреннего корпуса, выполненного в виде трех секций, жестко соединенных между собой, с торцевой крышкой и с корпусом насоса, при этом пары диаметрально-противоположных ведущих шестерен смещены по оси ведомой шестерни и диаметрально на 90^o для совмещения напорных и всасывающих полостей шестеренных зацеплений, а ведомая шестерня установлена в секции на внутреннем корпусе и кинематически соединена с механизмом перемещения, выполненным в виде двухстороннего плунжера, помещенного в цилиндрической расточке корпуса гидроуправления, ведомая и ведущие шестерни снабжены подпружиненными торцевыми компенсаторами, при этом четыре напорно-всасывающие полости сообщены с выходными каналами насоса и обратными клапанами с внутренней корпусной полостью насоса, насос также снабжен редуктором, центральная шестерня входного вала которого соединена с периферийными вал-шестернями ведущих шестерен насоса.

Кроме того, профиль зубьев и впадин ведомой и ведущих шестерен насоса может быть выполнен радиусным.

Соединение зубьев ведомой шестерни внутреннего зацепления с четырьмя ведущими шестернями и смещение симметричных пар ведущих шестерен по оси ведомой шестерни и на 90^o по диаметру внутреннего корпуса позволяет получить в одном корпусе агрегат из четырех насосов и совместить напорные и всасывающие полости шестеренных зацеплений. Синхронность объемного регулирования четырех насосов обеспечивается осевым смещением секции с ведомой шестерней по внутреннему корпусу. При этом два насоса с малым потреблением рабочей жидкости работают в режиме гидромотора, а два других с большим потреблением - в режиме насоса, обеспечивая соответствующее изменение давления в симметричных полостях и поток жидкости в четырех выходных каналах, в два раза увеличивая производительность и диапазон регулирования. Внутреннее зацепление шестерен повышает объемный КПД насоса. Симметричное давление в полостях устраняет радиальную нагрузку ведомой шестерни на внутренний корпус и расширяет функцию насоса подключением к его выходным каналам одной или двух синхронных гидронагрузок. Обратные клапаны выходных каналов, сообщенные с корпусной полостью насоса, позволяют устранить осевую нагрузку на торцевые компенсаторы ведомой и ведущих шестерен насоса. Двухсторонний плунжер механизма перемещения секции ведомой шестерни устраняет статическую нагрузку на орган управления при давлениях в корпусной полости насоса.

Приводной вал редуктора установлен симметрично в корпусе насоса.

Радиусный профиль зубьев и впадин шестерен насоса позволяет повысить объемный КПД, позволяет уменьшить утечку рабочей жидкости между зубьями и уменьшает пульсацию в полостях насоса.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен продольный разрез насоса;
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
На фиг.3 - разрезы Б-Б и Д-Д на фиг.1;
На фиг.4 - разрезы В-В и Г-Г на фиг.1;
На фиг.5 - профиль зубьев и впадин шестерен насоса;
На фиг.6 - графическое изображение насоса в гидросхеме.

В корпусе 1 с торцевой крышкой 2 размещен внутренний корпус с секциями 3, 4, 5 и секция 6 с ведомой шестерней 7, с которой находятся в зацеплении ведущие шестерни 8, 9, 10, 11, установленные в секциях 3, 4, 5 внутреннего корпуса. Шестерни 7, 8, 9, 10, 11 снабжены подпружиненными торцевыми компенсаторами 12, 13, 14, 15, 16 и совмещенными полостями 17, 18, 19, 20 с аналогичными позициями выходных каналов насоса. Обратными клапанами 21 выходные каналы соединены с внутренней полостью насоса (не показана). Входной вал-шестерня 22 находится в зацеплении с вал-шестернями 23, 24, 25, 26, которые шлицевыми пазами соединены с ведущими шестернями 8, 9, 10, 11. Секция 6 ведомой шестерни 7 рычагом 27 и штоком 28 соединена с двухсторонним плунжером 29, установленным в корпусе 30 гидроуправления.

Шестеренный насос работает следующим образом.

При вращении ведущих шестерен 8, 9, 10, 11 с находящейся в среднем положении ведомой шестерней 7 вытеснение и расход жидкости в полостях 17, 18, 19, 20 шестернями 7, 8, 9, 10, 11 будут равны и производительность насоса будет нулевой.

При правом вращении входного вала 22 и крайнем левом положении ведомой шестерни 7 вытеснение жидкости в полостях 17, 19 шестернями 7, 9, 11 будет максимальным, а расход шестернями 7, 8, 10 - минимальным. В полостях 18, 20 расход шестернями 7, 9, 11 будет максимальным, а вытеснение жидкости шестернями 7, 8, 10 - минимальным, поэтому в полостях 17, 19 насоса будет создаваться давление, а в полостях 18, 20 - разрежение, чем обеспечивается поток рабочей жидкости в выходных каналах насоса. В крайнем правом положении ведомой шестерни 7 насос обеспечивает реверс потока жидкости в полостях 17, 19 и 18, 20.

Обратные клапаны 21 выходных каналов выравнивают давление в полости насоса, при котором торцевые компенсаторы 12, 13, 14, 15, 16 обеспечивают надежное уплотнение ведомой шестерни 7 и ведущих шестерен 8, 9, 10, 11 в процессе работы и износа торцевых поверхностей насоса.

Изобретение может быть использовано в промышленном гидроприводе и гидротрансмиссии самоходной машины. Насос содержит корпус с секциями, ведущие шестерни и ведомую шестерню, подвижную в осевом направлении. Ведомая шестерня выполнена с зубьями внутреннего зацепления и соединена с четырьмя ведущими шестернями, установленными в цилиндрических расточках внутреннего корпуса, выполненного в виде трех секций, жестко соединенных между собой, с торцевой крышкой и с корпусом насоса. Пары диаметрально противоположных ведущих шестерен смещены по оси ведомой шестерни и диаметрально на 90^o для совмещения напорных и всасывающих полостей. Ведомая шестерня установлена в секции на внутреннем корпусе и кинематически соединена с механизмом перемещения. Четыре напорно-всасывающие полости сообщены с выходными каналами насоса и обратными клапанами с внутренней корпусной полостью насоса. Повышается объемный КПД, увеличивается диапазон регулирования производительности, расширяются функции насоса. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Шестеренный насос регулируемой реверсивной производительности, содержащий корпус с секциями, в которых установлены ведущие шестерни и находящаяся с ними в зацеплении ведомая шестерня, подвижная в осевом направлении, напорные и всасывающие полости, отличающийся тем, что ведомая шестерня выполнена с зубьями внутреннего зацепления и соединена с четырьмя ведущими шестернями, установленными в цилиндрических расточках внутреннего корпуса, выполненного в виде трех секций, жестко соединенных между собой, с торцевой крышкой и с корпусом насоса, при этом пары диаметрально противоположных ведущих шестерен смещены по оси ведомой шестерни и диаметрально на 90^o для совмещения напорных и всасывающих полостей шестеренных зацеплений, а ведомая шестерня установлена в секции на внутреннем корпусе и кинематически соединена с механизмом перемещения, выполненным в виде двухстороннего плунжера, помещенного в цилиндрической расточке корпуса гидроуправления, ведомая и ведущие шестерни снабжены подпружиненными торцевыми компенсаторами, при этом четыре напорно-всасывающие полости сообщены с выходными каналами насоса и обратными клапанами с внутренней корпусной полостью насоса, насос также снабжен редуктором, центральная шестерня входного вала которого соединена с периферийными вал-шестернями ведущих шестерен насоса. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что профиль зубьев и впадин ведомой и ведущих шестерен насоса выполнен радиусным.