Качающий узел для гидронасоса и гидромотора Российский патент 2019 года по МПК F16H39/04 F01C1/77 

Изобретение предназначено для использования в области регулируемых и нерегулируемых объемных гидропередач, а именно в составе гидроагрегатов гидростатической трансмиссии, и может быть использовано в производстве гидронасосов, компрессоров, гидромоторов.

Существуют аналоги схожие с конструкцией и принципом работы предлагаемого изобретения, например, широко применяемые шестеренные гидронасосы и гидромоторы, имеющие в составе корпус, крышку, зацепленные между собой ведомую и ведущую шестерни, конструктивно совмещенные с валами, по две втулки на каждый вал. Ведомая шестерня с наружным способом зацепления вращается при постоянном контакте с ведущей шестеренкой. При этом шестерни вращаются в противоположные стороны, и в полости всасывания в момент выхода зубьев из зацепления образуется вакуум. За счет образования вакуума рабочая жидкость попадает в полость всасывания, где постепенно перемещается в полость нагнетания, откуда выталкивается зубьями в нагнетательный трубопровод.

Недостатками аналогов являются высокая пульсация давления, низкий КПД, сравнительно низкие давления.

Следует отметить недостатки аксиально-плунжерного узла - это присутствие множества пар трения, от состояния которых зависит КПД и надежность гидростатической трансмиссии, что обуславливает ее высокую стоимость и дороговизну ремонта, большие габариты и вес, высокие требования к чистоте рабочей жидкости.

Задача изобретения заключается в повышении надежности и долговечности гидростатической трансмиссии путем исключения из ее конструкции трущихся элементов (аксиально-плунжерного узла с наклонной шайбой и распределителем), сохранение максимального КПД гидростатической трансмиссии на весь срок службы, снижение стоимости новой гидростатической трансмиссии и затрат на обслуживание, уменьшение габаритов и веса.

Техническая задача обеспечивается тем, что в корпусе установлены изолированные друг от друга шестерни на продолговатом стержне с конструктивным узлом, поддерживающим его вращение, в пространстве, в котором шестерни имеют контакт с рабочей жидкостью, выполнены углубления, углубления сообщаются между собой отверстиями, причем впадины зубьев шестерен с углублениями образуют рабочие камеры.

На фигуре 1 изображен эскиз качающего узла, на фигуре 2 изображен вид спереди качающего узла, на фигуре 3 изображен вид сзади качающего узла, на фигуре 4 изображен вид сбоку в разрезе качающего узла, на фигуре 5 изображен качающий узел без передней крышки, на фигуре 6 изображен качающий узел без задней крышки, на фигуре 7 изображен корпус качающего узла (вид спереди), на фигуре 8 изображен корпус качающего узла (вид сзади), на фигуре 9 изображена передняя крышка качающего узла (внутренняя сторона), на фигуре 10 изображена задняя крышка качающего узла (внутренняя сторона).

Корпус 1 имеет переднюю крышку 2 с отверстиями 3, 4, заднюю крышку 5, крышки 2, 5 закреплены болтами 6, крышки 2, 5 защищены от утечек рабочей жидкости уплотняющими манжетами 7, 8, 9, 10, 11. В корпусе 1 установлен вал 12 на подшипнике 13, закрепленном, например, скобами 14, 15, на валу 12 установлены зубчатые шестерни 16, 17 которые закреплены, например, скобами 18, 19. В корпусе 1 выполнены углубления 20, 21, отверстия 22, 23, 24. На шестернях 16, 17 с обеих сторон выполнены выступы 25, 26, 27, 28 и соответственно канавки в корпусе 29, 30 и канавки 31, 32 в крышках 2, 5.

Качающий узел для гидронасоса и гидромотора, установленный вместо аксиально-плунжерного узла гидростатической трансмиссии работает следующим образом.

Нерегулируемый гидромотор:

Рабочая жидкость под давлением подается, например, в отверстие 3, далее, попадая в углубление 20, форма которого выполняется с плавно уменьшающимся объемом, одновременно заполняет впадины шестерни 16. Благодаря выбранному виду шестерни 16 (косозубая) и форме углубления 20, а также впадин зубьев шестерни 16, объем которых увеличен по ширине в сторону слива рабочей жидкости к отверстию 22, что позволяет уменьшить пульсации, жидкость действует с большим давлением и скольжением на большую площадь стенок зубьев шестерни 16. Так как радиус углубления 20 уменьшается к отверстию 22, то давление рабочей жидкости в углублении 20 увеличивается и, вращая шестерню 16, стекает из углубления 20 по впадинам зубьев шестерни 16 в отверстие 22 и создает крутящий момент на валу 12, вращая его в левую сторону. Рабочая жидкость через отверстие 22 по впадинам шестерни 17 (также косозубой) попадает в углубление 21 и через отверстие 24 далее вытекает через отверстие 4. Чтобы задать вращение вала в правую сторону требуется подать рабочую жидкость под давлением в отверстие 4, тогда жидкость, протекая в отверстие 24, попадает в углубление 21, также заполняет впадины уже шестерни 17, которое имеет такую же форму впадин зубьев, что и шестерня 16. Однако шестерня 17 установлена взаимно противоположно (зеркально) шестерне 16. Далее жидкость так же (как и с шестерней 16), действуя на шестерню 17, вращает ее на право, создавая крутящий момент на валу 12. Рабочая жидкость вытекает через отверстие 23, по впадинам зубьев косозубой шестерни 16 попадает в углубление 20 и далее – через отверстие 3. Для предотвращения попадания рабочей жидкости на подшипник 13 выполнены выступы 26, 27 на шестернях 16, 17, а выступы 25, 28 предотвращают вытекание рабочей жидкости через крышки 2, 5.

Гидромотор с предлагаемым качающим узлом может иметь подачу рабочей жидкости от традиционного гидронасоса с аксиально-плунжерным узлом.

Нерегулируемый гидронасос:

Вращательное движение вправо и крутящий момент создаются на валу 12 от приводящей силовой установки. Рабочая жидкость всасывается через отверстие 4, далее попадая в углубление 21, форма которого выполняется с плавно уменьшающимся объемом по окружности, одновременно заполняет впадины шестерни 17. Благодаря выбранному виду шестерни 17 (косозубая) и форме углубления 21, а также впадин зубьев шестерни 17, объем которых увеличен по ширине в сторону слива рабочей жидкости к отверстию 23, что позволяет уменьшить пульсации, большая площадь стенок зубьев шестерни 17 действует с большим давлением и скольжением при перекачивании рабочей жидкости. Так как объем углубления 21 уменьшается к отверстию 23, то давление рабочей жидкости в углублении 21 увеличивается и стекает из канавки 21 по впадинам зубьев шестерни 17 в отверстие 23. Рабочая жидкость через отверстие 23 по впадинам шестерни 16 (также косозубой) попадает в углубление 20 и через отверстие 24 далее вытекает через отверстие 3.

Гидронасос с предлагаемым качающим узлом может работать в комплексе с традиционным гидромотором с аксиально-плунжерным узлом.

Таким образом, изобретение позволяет, создание качающего узла для гидромотора и гидронасоса гидростатической трансмиссии более устойчивому к высоким нагрузкам и перегрузкам, с отсутствующими элементами трения, менее требовательному к чистоте рабочей жидкости, уменьшить их массу и габариты, превосходящему по наработке аксиально плунжерного узла до ремонта, значительно меньшему по стоимости. Подразумевается, что предлагаемый качающий узел является альтернативой аксиально плунжерному узлу и полному его исключению из конструкции гидромотора и гидронасоса гидростатической трансмиссии, также становятся ненужными наклонная шайба и механизм ее управления. Подразумевается использование предлагаемого качающего узла с традиционно используемой задней крышкой (блок клапанов) гидронасоса и гидромотора.

Изобретение относится к области регулируемых и нерегулируемых объемных гидропередач. Корпус имеет переднюю и заднюю крышки закрепленные болтами. В корпусе установлен вал на подшипнике. На валу установлены шестерни, изолированные друг от друга. В корпусе в местах установки шестерен выполнены углубления, сообщающиеся отверстиями. Углубления и впадины шестерен образуют рабочую камеру. Достигается повышение надежности устройства. 10 ил.

Качающий узел для гидронасоса и гидромотора, содержащий в себе корпус, шестерни с валами и подшипниками, отличающийся тем, что в корпусе установлены изолированные друг от друга шестерни на продолговатом стержне с конструктивным узлом, поддерживающим его вращение, в пространстве, в котором шестерни имеют контакт с рабочей жидкостью, выполнены углубления, сообщающиеся между собой отверстиями, причем впадины зубьев шестерен с углублениями образуют рабочие камеры.