Шестеренный насос
Шестеренный насос, во взаимопересекающихся расточках корпуса которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде торцевых втулок, рабочие поверхности которых сопряжены с торцами шестерен. Расточка в зоне расположения шестерен выполнена с эксцентриситетом относительно расточек под торцевые втулки, при этом направление эксцентриситета совпадает с направлением действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости. Величина эксцентриситета равна половине величины зазора в подшипниках скольжения шестерен, ширина эксцентричной расточки равна ширине шестерен, диаметр эксцентричной расточки корпуса насоса больше наружного диаметра шестерен, диаметр расточек под торцовые втулки определяют по формуле. На торцовых втулках в радиальных отверстиях, выполненных под углом друг к другу, установлены подпружиненные вставки из материала с низким коэффициентом трения, поджимающие цапфы шестерен по направлению действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости.
Полезная модель относится к области гидромашиностроения, в частности к шестеренным гидронасосам.
Известен шестеренный насос, где для разгрузки подшипников шестерен от усилий давления жидкости, применяют схемы с гидравлическим противодавлением (Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974, с.327, рис.122а.). Для этой цели полость нагнетания соединяется каналом с камерой, расположенной диаметрально противоположно к этой полости. При этом происходит частичная разгрузка подшипников шестерен, однако велики радиальные утечки и как следствие, снижение КПД насоса.
Известен, также насос с более совершенной разгрузкой шестерен, в котором выполнены радиальные не пересекающиеся каналы, соединяющие между собой каждую пару диаметрально расположенных межзубовых впадин (Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М., Машиностроение, 1974 г., стр.327, рис.122б). Такая разгрузка более совершена, однако весьма трудоемка в изготовлении, а также вследствие больших радиальных утечек снижается КПД насоса.
Известен шестеренный насос НШ329У-2-Л (ГОСТ 8753-80), принятый за прототип, содержащий корпус, во взаимопересекающихся расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде торцевых втулок, рабочие поверхности которых сопряжены с торцами шестерен.
В этом насосе цилиндрические поверхности шестерен при нагрузке занимают эксцентричное положение относительно расточек корпуса. Поэтому, чтобы не происходило надиров корпуса и шестерен, радиальный зазор между шестернями и корпусом насоса принимают равным величине
зазора в подшипниках скольжения. Подшипники скольжения в шестеренных насосах работают по гидродинамическому эффекту, поэтому зазор в подшипниках в зависимости от диаметра цапф колеблется от 0.06 мм до 0.1 мм, устанавливать меньшие зазоры недопустимо, так как при этом происходит нарушение масляного клина, перегрев подшипников и насос выходит из строя. Так как радиальный зазор между расточкой корпуса и внешней цилиндрической поверхностью шестерен весьма велик, это приводит к утечкам жидкости, находящейся под давлением через радиальный зазор и увеличению нагрузки на подшипники скольжения.
В основу полезной модели положена техническая задача создания шестеренного насоса, в котором шестерни постоянно занимают концентричное расположение относительно расточки корпуса, причем с максимальным радиальным зазором 0,01-0,02 мм. А это, в свою очередь, способствовало бы снижению нагрузки на подшипники шестерен, уменьшению радиальных утечек, увеличению ресурса и повышению КПД насоса.
Поставленная техническая задача решается тем, шестеренный насос содержит корпус и две крышки. Во взаимопересекающихся расточках корпуса размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде торцевых втулок, рабочие поверхности которых сопряжены с торцами шестерен. Расточка в зоне расположения шестерен выполнена с эксцентриситетом относительно расточек под торцевые втулки, при этом направление эксцентриситета совпадает с направлением действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости. Величина эксцентриситета равна половине величины зазора в подшипниках скольжения шестерен, ширина эксцентричной расточки равна ширине шестерен, диаметр эксцентричной расточки корпуса насоса больше наружного диаметра шестерен на 0,01-0,02 мм,
диаметр расточек под торцовые втулки определяют по формуле: Др=Дш+С, где Др - диаметр расточки; Дш - наружный диаметр шестерен; С - зазор в подшипниках скольжения шестерен, а на торцовых втулках в радиальных отверстиях, выполненных под углом 55-70 градусов друг к другу, установлены подпружиненные вставки из материала с низким коэффициентом трения, поджимающие цапфы шестерен по направлению действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости.
Выполнение расточек в зоне расположения шестерен с эксцентриситетом, направленным по направлению действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости, позволяет уменьшить радиальный зазор между наружным диаметром шестерен и расточкой корпуса до минимума 0,01-0,02 мм, надежно уплотняет насос от радиальных утечек, тем самым происходит снижение нагрузок на подшипники насоса. Выполнение эксцентричной расточки шириной, равной ширине шестерни, уменьшает торцовые утечки. Изготовление расточек под торцевые втулки диаметром Др=Дш+С, позволяет вставить шестерни в расточку корпуса. Установка подпружиненных вставок из материала с низким коэффициентом трения на торцевых втулках под углом 55-70 градусов позволяет при пуске насоса, когда он еще не набрал давление, удерживать шестерни, поджатыми по направлении эксцентриситета, то есть концентрично относительно расточки корпуса.
Сущность предлагаемого насоса поясняется чертежами,
на фиг.1 изображен продольный разрез насоса по осям шестерен, на фиг.2 - корпус насоса, вид с торца,
на фиг.3 - поперечный разрез торцовой втулки.
Предлагаемый насос содержит корпус 1, торцовые крышки 2 и 3, ведущую 4 и ведомую 5 шестерни внешнего зацепления, установленные своими цапфами 6, 7, 8 и 9 в подшипниках скольжения выполненных в
виде торцовых втулок 10, 11, 12 и 13. Торцовые втулки 10, 11, 12 и 13 сопряжены одна с другой по плоским срезам 14 и размечены в соосных расточках 15, 16, 17 и 18 корпуса 1. Расточка 19 и 20 в зоне расположения шестерен 4 и 5 выполнена с эксцентриситетом относительно расточек 15, 16, 17 и 18 корпуса 1, а направление эксцентриситета совпадает с направлением действия результирующих гидравлических нагрузок воздействующих на шестерни 4 и 5. На торцовых втулках 10, 11, 12 и 13 в радиальных отверстиях 21 и 22, выполненных под углом 55-70 градусов установлены подпружиненные 23 и 24 вставки 25 и 26 из фторопласта, усилие поджатия которых регулируется при помощи винтов 27 и 28. Манжета 29 уплотняет полость высокого давления. Вал уплотняется при помощи сальника 30.
Шестеренный насос работает следующим образом. При вращении шестерен, ведущий 4 и ведомой 5, 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 4 и 5 в полости манжет 29 поджимает торцовые втулки 10 и 11 к торцам шестерен 4 и 5, обеспечивая компенсацию торцовых зазоров. При пуске насоса вставки из фторопласта 25 и 26 поджимают цапфы 6, 7, 8 и 9 шестерен 4 и 5 по направлении эксцентриситета и удерживают шестерни 4 и 5 концентрично относительно расточек 19 и 20 препятствуя задеванию шестерен 4 и 5 об расточки 19 и 20 корпуса 1.
Шестеренный насос, содержащий корпус, две крышки, во взаимопересекающихся расточках корпуса размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, выполненных в виде торцевых втулок, рабочие поверхности которых сопряжены с торцами шестерен, отличающийся тем, что расточка в зоне расположения шестерен выполнена с эксцентриситетом относительно расточек под торцевые втулки, при этом направление эксцентриситета совпадает с направлением действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни от давления рабочей жидкости, а величина эксцентриситета равна половине величины зазора в подшипниках скольжения шестерен, ширина эксцентричной расточки равна ширине шестерен, диаметр эксцентричной расточки корпуса насоса больше наружного диаметра шестерен на 0,01-0,02 мм, диаметр расточек под торцовые втулки определяют по формуле Др=Дш+С, где Др - диаметр расточки; Дш - наружный диаметр шестерен; С - зазор в подшипниках скольжения шестерен, а на торцовых втулках в радиальных отверстиях, выполненных под углом 55-70° друг к другу, установлены подпружиненные вставки из материала с низким коэффициентом трения, поджимающие цапфы шестерен по направлению действия результирующих гидравлических нагрузок, воздействующих на шестерни, от давления рабочей жидкости.
