ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к конструкции и производству шестеренных насосов, предназначенных для нагнетания рабочей жидкости в гидросистемы автомобилей, тракторов, сельскохозяйственной, дорожно-строительной и другой транспортной техники, для перекачивания нефтепродуктов и других неагрессивных жидкостей, а также к конструкции и производству шестеренных насосов, работающих в составе маслосистем различных газоперекачивающих агрегатов.
Известен шестеренный насос под названием "шестеренная гидромашина", который выбран в качестве аналога, содержащий крышку с двумя параллельными расточками, корпус с двумя параллельными расточками и центральной расточкой, ведомую и ведущую шестерни, компенсаторы с манжетами и подшипники с отверстиями, ведомая и ведущая шестерни состоят из зубчатого венца и двух цапф, кроме того ведущая шестерня имеет еще приводной шлицевой конец, подшипники размещены в параллельных расточках крышки и корпуса, а внутри их отверстий расположены цапфы шестерен (см. патент на изобретение №2448272, МПК F04C 2/08, 2010 г.).
Однако известный шестеренный насос, при своем использовании, имеет следующие недостатки:
- обладает недостаточной долговечностью при эксплуатации из-за того, что отсутствует подача смазки в зону контакта цапф шестерен с отверстиями подшипниками, а это приводит к увеличению коэффициента трения в этой зоне, и как следствие происходит интенсивный износ отверстий подшипников. При интенсивном износе отверстий подшипников постепенно увеличивается боковой зазор в зоне контакта цапф шестерен с отверстиями подшипников. Увеличение бокового зазора в зоне контакта цапф шестерен с отверстиями подшипников приводит к тому, что значительно возрастает величина пульсации подачи и давления рабочей жидкости на выходе из насоса, и как следствие от этого увеличивается его вибрация. В связи с этим, при эксплуатации машины возникают непредвиденные внезапные отказы работы механизмов ее гидросистемы, которые могут привести к возникновению аварийной ситуации.
- обладает недостаточной эксплуатационной надежностью из-за того, что корпус насоса обычно изготавливается из алюминия, который имеет очень низкие прочностные и антифрикционные характеристики;
- большая длительность проведения внеплановых ремонтов при эксплуатации, которые приходится производить после каждого непредвиденного внезапного отказа работы механизмов гидросистемы машины. Каждый внеплановый ремонт состоит из снятия насоса с машины, его разборка, демонтаж изношенных подшипников, ревизия изношенных корпуса и подшипников, монтаж в новый корпус новых подшипников, сборка насоса, установка насоса в гидросистему машины и его обкатка. При этом на каждый внеплановый ремонт уходит слишком много времени.
В основу полезной модели положена задача создание шестеренного насоса не имеющего перечисленных недостатков известного шестеренного насоса.
Техническим результатом при использовании предложенного шестеренного насоса является увеличение долговечности и повышение эксплуатационной надежности с одновременном уменьшением длительности проведения внеплановых ремонтов при его эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что предложен шестеренный насос, содержащий крышку с двумя параллельными расточками, корпус с двумя параллельными расточками и центральной расточкой, ведомую и ведущую шестерни, компенсаторы с манжетами и подшипники с отверстиями, ведомая и ведущая шестерни состоят из зубчатого венца и двух цапф, кроме того, ведущая шестерня имеет еще приводной шлицевой конец, подшипники размещены в параллельных расточках крышки и корпуса, а внутри их отверстий расположены цапфы шестерен, по всей длине каждой цапфы шестерен организованы продольные пазы, равномерно расположенные относительно друг к другу и состоящие из дна, боковых стенок, параллельных между собой и перпендикулярных к дну, нижних и верхних радиусных скруглений, при этом нижние радиусные скругления соединяют дно каждого продольного паза с его боковыми стенками, а верхние радиусные скругления соединяют боковые стенки каждого продольного паза с наружной поверхностью цапф шестерен, кроме того, насос дополнительно снабжен корпусом из антифрикционного материала, имеющим два сквозных параллельных отверстия, внутри которых размещены компенсаторы с манжетами и зубчатые венцы шестерен, причем сам корпус установлен в центральной расточке корпуса. В качестве антифрикционного материала для изготовления корпуса, которым насос дополнительно снабжен, выбрана бронза.
Среди признаков, характеризующих предложенный шестеренный насос, существенными являются:
- организация по всей длине каждой цапфы шестерен продольных пазов, равномерно расположенных относительно друг к другу и состоящих из дна, боковых стенок, параллельных между собой и перпендикулярных к дну, нижних и верхних радиусных скруглений, при этом нижние радиусные скругления соединяют дно каждого продольного паза с его боковыми стенками, а верхние радиусные скругления соединяют боковые стенки каждого продольного паза с наружной поверхностью цапф шестерен;
- дополнительное снабжение насоса корпусом из антифрикционного материала, имеющим два сквозных параллельных отверстия, внутри которых размещены компенсаторы с манжетами и зубчатые венцы шестерен, причем сам корпус установлен в центральной расточке корпуса;
- выбор в качестве антифрикционного материала для изготовления корпуса, которым насос дополнительно снабжен, бронзы.
Среди признаков, характеризующих предложенный шестеренный насос, существенными являются:
- организация по всей длине каждой цапфы шестерен продольных пазов, равномерно расположенных относительно друг к другу и состоящих из дна, боковых стенок, параллельных между собой и перпендикулярных к дну, нижних и верхних радиусных скруглений, при этом нижние радиусные скругления соединяют дно каждого продольного паза с его боковыми стенками, а верхние боковые скругления соединяют боковые стенки каждого продольного паза с наружной поверхностью цапф шестерен;
- дополнительное снабжение насоса корпусом из антифрикционного материала, имеющим два сквозных параллельных отверстия, внутри которых размещены компенсаторы с манжетами и зубчатые венцы шестерен, причем сам корпус установлен в центральной расточке корпуса насоса;
- выбор в качестве антифрикционного материала для изготовления корпуса, которым насос дополнительно снабжен, бронзы.
Организация по всей длине каждой цапфы шестерен продольных пазов, равномерно расположенных относительно друг к другу и состоящих из дна, боковых стенок, параллельных между собой и перпендикулярных к дну, нижних и верхних радиусных скруглений, при этом нижние радиусные скругления соединяют дно каждого продольного паза с его боковыми стенками, а верхние боковые скругления соединяют боковые стенки каждого продольного паза с наружной поверхностью цапф шестерен позволяет увеличить долговечность предложенного шестеренного насоса по сравнению с известным шестеренным насосом за счет обеспечения непрерывной подачи смазки под давлением в зону места контакта цапф шестерен с отверстиями подшипников, из-за чего значительно снижается коэффициент трения в этой зоне, что уменьшает интенсивность износа отверстий подшипников. Вследствие этого, боковой зазор между цапфами шестерен и отверстиями подшипников не увеличивается и не выходит за максимальной предел его допускаемой нормы в течении всего срока эксплуатации предложенного шестеренного насоса. В связи с этим, предложенный шестеренный насос при эксплуатации имеет значительное меньшее количество непредвиденных вынужденных отказов работы механизмов гидросистемы машины по сравнению с известным шестеренным насосом.
Дополнительное снабжение насоса корпусом из антифрикционного материала, имеющим два сквозных параллельных отверстия, внутри которых размещены компенсаторы с манжетами и зубчатые венцы шестерен, причем сам корпус установлен в центральной расточке корпуса насоса. Это техническое решение позволяет уменьшить длительность проведения внеплановых ремонтов при эксплуатации предложенного шестеренного насоса по сравнению с известным шестеренным насосом. Так, при каждом внеплановом ремонте предложенного шестеренного насоса достаточно разобрать насос, быстро вынуть из центральной расточки его корпуса корпус из антифрикционного материала, определить степень износа его сквозных параллельных отверстий и при необходимости заменить корпус из антифрикционного материала на новый или поставить обратно старый в центральную расточку корпуса насоса, а далее собрать насос и установить его в гидросистему машины. Причем вся эта операция занимает очень немного времени. Кроме того, стоимость изготовления корпуса из антифрикционного материала предложенного шестеренного насоса намного меньше стоимости изготовления нового корпуса известного шестеренного насоса.
Выбор в качестве антифрикционного материала для изготовления корпуса, которым насос дополнительно снабжен, бронзы увеличивает эксплуатационную надежность предложенного шестеренного насоса по сравнению с известным шестеренным насосом за счет того, что бронза имеет более высокие прочностные и антифрикционные характеристики по сравнению с алюминием, наиболее часто применяемым для изготовления корпуса известного шестеренного насоса.
Следует отметить, что изготовление предложенного шестеренного насоса не представляет собой особой сложности и не требует для этого специального оборудования и специального инструмента, а все его детали могут изготавливаться на универсальном оборудовании с использованием универсального инструмента.
Однако количество продольных пазов на цапфе шестерен, их ширина и глубина, а также размер нижних и верхних радиусных скруглений определяется индивидуально для каждого ее диаметра на основе расчета общей прочности цапф шестерен в зависимости от приложенной на них статической нагрузки и расчета удельной нагрузки на отверстия подшипников в месте их контакта с цапфами шестерен.
Из проведенного анализа технических решений, заложенных в конструкции предложенного шестеренного насоса, и анализа эксплуатации известного шестеренного насоса установлено, что предложенный шестеренный насос по сравнению с известным шестеренным насосом имеет увеличенную долговечность и более высокую эксплуатационную надежность. Кроме того, у него по сравнению с известным шестеренным насосом меньшая длительность проведения внепланового ремонта, который приходится проводить после каждого непредвиденного вынужденного отказа работы механизмов гидросистемы машины, а следовательно у него и меньшие расходы на техническое обслуживание при эксплуатации.
В таблице приведены сравнительные параметры известного шестеренного насоса и предложенного шестеренного насоса.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 продольный разрез предложенного шестеренного насоса, на фиг. 2 поперечный разрез А-А, на фиг. 3 поперечный разрез Б-Б и на фиг. 4 выносной элемент В.
Предложенный шестеренный насос содержит крышку 1, корпус 2, ведомую шестерню 3, ведущую шестерню 4, компенсаторы 5, манжеты 6, подшипники 7 и корпус из антифрикционного материала 8. Крышка 1 и корпус 2 имеют по две одинаковые параллельные расточки 9. Корпус 2 еще имеет центральную расточку 10. Ведомая шестерня 3 и ведущая шестерня 4 состоят из зубчатого венца 11 и двух цапф 12. Ведущая шестерня 4 еще имеет приводной шлицевой конец 13. Подшипники 7 имеют отверстие 14. В корпусе 8 размещены два сквозных параллельных отверстия 15. По всей длине наружной поверхности 16 цапф 12 шестерен 3 и 4 расположены продольные пазы 17. Продольные пазы 17 состоят из дна 18, боковых стенок 19, нижних радиусных скруглений 20 и верхних радиусных скруглений 21.
Принцип работы предложенного шестеренного насоса.
По принципу действия насос является объемным. Насос присоединяется приводным шлицевым концом 13 ведущей шестерни 4 к приводу машины, что обеспечивает одновременное синхронное вращение ведомой шестерни 3 и ведущей шестерни 4. Рабочая жидкость поступает из гидросистемы машины на вход в корпус 2 насоса, и из него она направляется во вход корпуса из антифрикционного материала 8. После выхода рабочей жидкости из корпуса 8 она поступает в межзубное пространство шестерен 3 и 4, где создается разряжение, в результате чего рабочая жидкость полностью заполняет впадины между зубьев зубчатых венцов 11 шестерен 3 и 4. Во впадинах между зубьями зубчатых венцов 11 шестерен 3 и 4 рабочая жидкость перемещается к выходу корпуса 8, из которого она направляется под большим давлением в корпус 2 насоса, и далее из него во все механизмы гидросистемы машины.
Эксплуатация предложенного шестеренного насоса является стандартной. Предложенный шестеренный насос по сравнению с известным шестеренным насосом имеет увеличенную долговечность, более высокую эксплуатационную надежность и меньшую длительность проведения внепланового ремонта, который производится после каждого непредвиденного вынужденного отказа работы механизмов гидросистемы машины, что обеспечивает ему более длительный срок эксплуатации до его списания. Кроме того, это позволяет уменьшить расходы на техническое обслуживание предложенного шестеренного насоса при его эксплуатации по сравнению с известным шестеренным насосом. Предложенный шестеренный насос более эффективен при эксплуатации по сравнению с известным шестеренным насосом.