НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ

НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ


RU (11) 2155881 (13) C2

(51) 7 F04C2/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97122011/06 
(22) Дата подачи заявки: 1997.12.31 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1997.12.31 
(45) Опубликовано: 2000.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1477949 A1, 07.05.89. SU 1125407 A1, 23.11.84. SU 1606737 A1, 15.11.90. SU 1671972 A1, 23.08.91. SU 1786286 A1, 18.07.90. 
(71) Заявитель(и): ОАО "Агрегат" 
(73) Патентообладатель(и): ОАО "Агрегат" 
Адрес для переписки: 456021, Челябинская обл., г. Сим, ул. Пушкина 1, ОАО "Агрегат" 

(54) НАСОС ШЕСТЕРЕННЫЙ 

Насос шестеренный может быть использован в гидравлических системах тракторов, комбайнов, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин для создания избыточного давления в замкнутой полости объекта. Насос содержит корпус, в расточках которого размещены шестерни с цапфами, установленными в подшипниковых узлах, торцевые компенсаторы с материалами, взаимодействующие с поверхностями шестерен и образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания. Подшипниковые узлы выполнены в виде металлофторопластовых втулок, установленных отдельно на каждой цапфе шестерен. Полость для смазки подшипникового узла, образованная канавкой на внутренней поверхности втулки, параллельна оси втулки и расположена под углом в 45o от оси камер всасывания и нагнетания, а на боковых поверхностях торцевых компенсаторов, обращенных к поверхностям шестерен, выполнены канавки, по одной на компенсаторе, размещенные под углом 45o от оси, перпендикулярной оси камер всасывания и нагнетания. Расширяются функциональные возможности насоса. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным насосам, и может быть использовано в гидравлических системах тракторов, комбайнов, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин для создания избыточного давления в замкнутой полости объекта.

Известен насос шестеренный, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра с торцовой крышкой, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления, установленные в подшипниках скольжения, торцевые компенсаторы с манжетами, сопряженные с торцевыми поверхностями шестерен, образующими с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости и полости для смазки подшипников (см. ОСТ 23.1.92-88, НШ 100-ЗЛ) - аналог.

Известен насос шестеренный, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцевые компенсаторы с манжетами, сопряженные с торцевыми поверхностями шестерен, образующими с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости и полости для смазки подшипников, участки которых, расположенные со стороны торцевых поверхностей шестерен, соединены с камерой всасывания каналами, выполненными на торцевой поверхности компенсаторов, при этом канал подвода выполнен сужающимся, а участки полости, расположенные с противоположных от торцевых поверхностей шестерен сторон, соединены дополнительными каналами с каналом подвода (см., например, СССР, а.с. N 1125407) - аналог.

Известна шестеренная гидромашина, содержащая корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в отверстиях подшипников скольжения, и торцевой компенсатор с эластичными манжетами, сопряженный с боковой поверхностью шестерен, причем рабочая боковая поверхность одной пары подшипников скольжения сопряжена с боковой поверхностью торцевого компенсатора, рабочая боковая поверхность другой пары подшипников скольжения сопряжена с боковой поверхностью шестерен, а на цилиндрической поверхности этой пары подшипников скольжения выполнены замкнутые пазы, при этом подшипники скольжения выполнены в виде втулок, сопряженных между собой по плоским поверхностям, а на поверхности отверстий подшипников выполнены смазочные полости, а на плоских поверхностях выполнены под углом к оси цапф дополнительные пазы, соединенные с замкнутыми пазами на цилиндрических поверхностях подшипников скольжения, причем замкнутые пазы на цилиндрических поверхностях соединены радиальными каналами со смазочными полостями, а площадь цилиндрической поверхности, ограниченная замкнутыми пазами и рабочей боковой поверхностью подшипников скольжения, выполнена большей со стороны, противоположной плоским поверхностям (см., например, СССР, а.с. N 1477949)- прототип.

Известные конструкции насосов шестеренных имеют ограниченные эксплуатационные возможности в результате быстрого износа подшипниковых узлов вследствие:

- повышенного коэффициента трения в зоне контакта цапф шестерен с подшипниками скольжения,

- недостаточной смазки поверхностей контакта цапф шестерен и отверстий подшипников,

- неравномерного прижима торцев шестерен к поверхностям торцевых компенсаторов.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и упрощение конструкции насоса.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в насосе шестеренном, содержащем корпус, в расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниковых узлах, торцевые компенсаторы с манжетами, взаимодействующие с торцевыми поверхностями шестерен и образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости, полости для смазки подшипниковых узлов, подшипниковые узлы выполнены в виде металлофторопластовых втулок, установленных отдельно на каждой цапфе шестерен, при этом полость для смазки подшипникового узла, образованная канавкой на внутренней поверхности втулки, параллельна оси втулки и расположена под углом в 45o от оси камер всасывания и нагнетания в сторону камеры нагнетания, а на боковых поверхностях торцевых компенсаторов, обращенных к поверхностям шестерен, выполнены канавки, по одной на компенсаторе, размещенные под углом 45o от оси, перпендикулярной оси камер всасывания и нагнетания.

На фиг. 1 изображен насос шестеренный в разрезе, на фиг. 2 приведен вид Б фиг. 1 (вид на крышку), на фиг. 3 показан разрез А-А фиг. 1, где:

1 - корпус,

2 - шестерня ведущая,

3 - шестерня ведомая,

4 - цапфа,

5 - подшипниковый узел (металлофторопластовая втулка),

6 - торцовый компенсатор,

7 - манжета,

8 - торцевая поверхность шестерни ведущей,

9 - торцевая поверхность шестерни ведомой,

10 - камера всасывания,

11 - камера нагнетания,

12 - канал подвода рабочей жидкости,

13 - канал отвода рабочей жидкости,

14 - полость для смазки подшипникового узла,

15 - ось камеры всасывания и нагнетания,

16 - боковая поверхность торцевого компенсатора,

17 - канавка торцевого компенсатора,

18 - привалочная плоскость,

19 - монтажные отверстия привалочной плоскости,

20 - шлицевой выходной вал,

21 - крышка.

Насос шестеренный содержит корпус 1, в расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления ведущая 2 и ведомая 3 с цапфами 4, установленными в подшипниковых узлах (металлофторопластовых втулках) 5, торцевые компенсаторы 6 с манжетами 7, взаимодействующие с торцевыми поверхностями 8 шестерни ведущей 2 и торцевыми поверхностями 9 шестерни ведомой 3 и образующие с расточками корпуса 1 камеры всасывания 10 и нагнетания 11, каналы подвода 12 и отвода 13 рабочей жидкости, полости для смазки 14 подшипниковых узлов 5, при этом подшипниковые узлы 5 выполнены в виде металлофторопластовых втулок 5, установленных отдельно на каждой цапфе 4 шестерен 2, 3, при этом полость для смазки 14 подшипникового узла 5, образованная канавкой на внутренней поверхности втулки 5, параллельна оси втулки 5 и расположена под углом в 45o от оси 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11 в сторону камеры нагнетания 11, а на боковых поверхностях 16 торцевых компенсаторов 6, обращенных к поверхностям 8, 9 шестерен, выполнены канавки 17, по одной на компенсаторе 6, размещенные под углом 45o от оси, перпендикулярной оси 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11.

Изготовление и сборка насоса шестеренного могут быть выполнены, например, следующим образом. Металлические детали, входящие в насос шестеренный, такие как корпус 1, крышка 21, шестерни 2, 3, торцевые компенсаторы 6 и подшипниковые узлы 5 могут быть изготовлены, например, точением на металлорежущем оборудовании, при этом заготовки для получения вышеперечисленных деталей могут быть получены, например, горячей штамповкой на прессах. Металлофторопластовые втулки 5 могут быть изготовлены, например, из стальной ленты, покрытой бронзой и фторопластом по ТУ 51-013-5746000-92 с последующей запрессовкой в подшипниковый узел 5, при этом габариты втулки 5 могут быть приняты следующими:

L = (0,8 - 1,2) dвн,

где L - длина втулки 5;

dвн - внутренний диаметр отверстия втулки 5,

а толщина стенки втулки 5 может быть принята равной

S = (0,08 - 0,35)dвн,

где S - толщина стенки втулки 5.

При изготовлении металлофторопластовой втулки 5 длиной более 1,2 внутреннего диаметра отверстия увеличиваются габариты цапф 4 качающего узла, что приводит к увеличению в целом габаритов насоса, а при изготовлении металлофторопластовой втулки 5 длиной менее 0,8 внутреннего диаметра отверстия происходит значительное увеличение удельного давления на цапфу 4 и быстрый выход насоса из строя в результате разрушения подшипникового узла 5.

При изготовлении втулки 5 с толщиной стенки более 0,35 dвн - усложняется технология изготовления втулки 5 и увеличиваются габариты подшипникового узла 5, а при изготовлении втулки 5 с толщиной стенки менее 0,08 dвн снижается ресурс работы подшипникового узла 5, так как уменьшаются прочностные характеристики втулки 5.

В металлофторопластовой втулке 4 в месте стыка ленты выполняют полость 14 для смазки подшипникового узла 5 в виде канавки с габаритами:

H = (0,3...0,55)S и R= (3,0...5,0)S,

где H - глубина канавки;

R - радиус канавки;

S - толщина стенки втулки 5.

Размеры глубины и радиуса канавки назначены из условия обеспечения максимального ресурса работы подшипникового узла 5. При выполнении H более 0,55 S уменьшается натяг и возможен проворот втулки 5, что приведет к выходу из рабочего состояния и заклиниванию подшипникового узла 5. При выполнении H менее 0,3 S происходит ухудшение условий смазки и охлаждения подшипникового узла 5, увеличение трения, нагрев и снижение работоспособности подшипникового узла 5. При выполнении радиуса канавки R более 5S или менее 3S ухудшаются условия смазки подшипникового узла 5 и охлаждения подшипника и происходит его преждевременное разрушение.

Полость 14 для смазки подшипникового узла 5 выполнена на внутренней поверхности втулки 5 параллельно оси втулки 5 и расположена под углом в 45o от оси 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11, при этом величина угла расположения канавок относительно осей 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11 и ориентация их в сторону камеры нагнетания 11 назначены из условия обеспечения наилучших условий смазки и максимального ресурса работы подшипникового узла 5.

На боковых поверхностях 16 торцевых компенсаторов 6, обращенных к торцевым поверхностям 8, 9 шестерен 2, 3, выполнены канавки 17, по одной на компенсаторе 6, размещенные под углом 45o 2,5o от оси, перпендикулярной оси 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11 по периферии компенсатора 6, при этом глубина канавки 17 может быть выполнена равной 1...2 мм, а ширина может быть выполнена равной 1...3 мм.

Габариты канавок 17 назначены, исходя из условий обеспечения равномерного прижима торцевых компенсаторов 6 к торцевым поверхностям 8, 9 шестерен 2, 3 за счет выравнивания давления, создаваемого зубьями шестерен 2, 3 по периферии шестерни, при этом контур канавок перекрывают не менее двух зубьев шестерен 2, 3.

При выполнении канавок 17 с размерами угла менее 85o, глубиной менее 1 мм и шириной менее 1 мм уменьшается объем канавки 17 и ухудшаются условия выравнивания давления, создаваемого зубьями шестерен 2, 3, что приводит к быстрому износу торцевых компенсаторов 6, а при выполнении канавок 17 с размерами угла более 95o, глубиной более 2 мм и шириной более 3 мм происходит увеличение перетечек жидкости из полости высокого давления, камеры нагнетания 11 в полость низкого давления, камеру всасывания 10, при этом производительность насоса будет уменьшаться и происходит быстрый нагрев рабочей жидкости, что в конечном счете будет приводить к выходу насоса из строя по причине разрушения подшипниковых узлов 5.

Сборка насоса шестеренного может быть выполнена следующим образом. В полость корпуса 1 вставляют два подшипниковых узла 5, затем устанавливают торцевой компенсатор 6 с манжетой 7 и ведущую 2 и ведомую 3 шестерни, затем на цапфы 4 шестерен 2, 3 устанавливают второй торцевой компенсатор 6 с манжетой 7 и два подшипниковых узла 5, при этом подшипниковые узлы 5 выполнены в виде металлофторопластовых втулок 5, установленных отдельно на каждой цапфе 4 шестерен 2, 3, а полость для смазки 14 подшипникового узла 5 выполнена в виде канавки на внутренней поверхности втулки 5 и расположена под углом 45o от оси 15 камер всасывания 10 и нагнетания 11 в сторону камеры нагнетания 11, при этом на боковых поверхностях 16 торцевых компенсаторов 6, обращенных к торцевым поверхностям 8, 9 шестерен 2, 3, выполнены канавки 17. В разъем корпуса 1 устанавливают уплотнительные элементы для обеспечения герметичности по разъему корпуса 1 с крышкой 21 и скрепляют крышку 21 с корпусом 1 крепежными элементами, например болтами с гайками. Насос готов к монтажу на объект.

При работе насос шестеренный монтируют на объект и скрепляют с ним по привалочной плоскости 18 крепежными элементами, установленными в монтажные отверстия 19, при этом шлицевой выходной вал 20 насоса входит в зацепление с валом коробки отбора мощности объекта и жидкость, поступающая в камеру всасывания 10, переносится зубьями шестерен 2, 3 в камеру нагнетания 11.

Конструкция насоса шестеренного позволяет расширить эксплуатационные возможности в результате:

1. Повышения стойкости подшипниковых узлов при снижении коэффициента трения в зоне контакта цапф шестерен за счет:

- выполнения подшипниковых узлов в виде металлофторопластовых втулок, установленных отдельно на каждой цапфе шестерен,

- улучшения смазки подшипниковых узлов вследствие выполнения в каждой втулке полости в виде канавки для смазки, ось которой параллельна оси втулки и расположенной под углом 45o от оси камер всасывания и нагнетания в сторону камеры нагнетания.

2. Повышения надежности конструкции за счет:

- повышения стойкости торцевых компенсаторов вследствие выравнивания давления, создаваемого зубьями шестерен, и уменьшения нагрева жидкости при уменьшении перетечек жидкости из полости нагнетания в полость всасывания в результате выполнения на поверхностях торцевых компенсаторов, обращенных к торцевым поверхностям шестерен, канавок, по одной на компенсаторе, размещенных под углом 45o от оси, перпендикулярной оси камер всасывания и нагнетания,

- повышения ресурса работы насоса шестеренного вследствие снижения нагрузок, действующих на опорные элементы в результате уменьшения веса насоса;

3. Улучшения рабочих характеристик насоса путем:

- обеспечения стабильной производительности насоса в результате наличия постоянного давления в полости нагнетания вследствие уменьшения перетечек жидкости из полости нагнетания в полость всасывания при выполнении на поверхности торцевых компенсаторов канавок,

- снижения веса насоса в результате повышения стойкости подшипниковых узлов и торцевых компенсаторов и упрощения сборки, изготовления и монтажа насоса вследствие уменьшения габаритов насоса и увеличения габаритов свободной зоны для монтажа насоса на объект,

- обеспечения увеличения ресурса конструкции насоса вследствие повышения стойкости подшипниковых узлов и торцевых компенсаторов,

а также упростить конструкцию насоса за счет:

- сведения к минимуму количества деталей, входящих в состав насоса, вследствие повышения стойкости подшипниковых узлов и торцевых компенсаторов,

- упрощения конструкции отдельных частей элементов, позволяющего заменять изношенные элементы, например выполнение подшипникового узла сборным, состоящим из металлофторопластовой втулки и корпусной части на каждой цапфе отдельно,

- улучшения взаимодействия между контактирующими деталями насоса вследствие исключения промежуточных деталей, например вкладышей между корпусом и периферийными поверхностями шестерен.

В настоящее время на предприятии разработана техническая документация и изготовлена опытная партия "насосов шестеренных", подтверждающих наличие вышеприведенного технического результата.

Источники информации:

1. ОСТ 23.1.92-88, НШ 100-ЗЛ, (аналог).

2. А.С. N 1125407, СССР, 1984 г., (аналог).

3. А.С. N 1477949, СССР, 1989 г., (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Насос шестеренный, содержащий корпус, в расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниковых узлах, торцевые компенсаторы с манжетами, взаимодействующие с поверхностями шестерен и образующие с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода рабочей жидкости, полости для смазки подшипниковых узлов, отличающийся тем, что подшипниковые узлы выполнены в виде металлофторопластовых втулок, установленных отдельно на каждой цапфе шестерен, при этом полость для смазки подшипникового узла, образованная канавкой на внутренней поверхности втулки, параллельно оси втулки и расположена под углом в 45o от оси камер всасывания и нагнетания в сторону камеры нагнетания, а на боковых поверхностях торцевых компенсаторов, обращенных к поверхностям шестерен, выполнены канавки, по одной на компенсаторе, размещены под углом 45o от оси, перпендикулярной оси камер всасывания и нагнетания.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru