ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции и производству шестеренных насосов, предназначенных для подачи рабочей жидкости под давлением в гидравлические системы автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и другой транспортной техники, для перекачивания нефтепродуктов и других неагрессивных жидкостей, а также к конструкции и производству шестеренных насосов, предназначенных для подачи рабочей жидкости в маслосистему различных газоперекачивающих агрегатов и в систему гидравлики современных обрабатывающих центров станкостроения.
Известен шестеренный насос, выбранный в качестве прототипа, содержащий крышку, корпус, ведущую и ведомую шестерни, компенсаторы, манжеты и подшипники, корпус имеет отверстие для подвода рабочей жидкости и отверстие для ее отвода, обе шестерни состоят из двух цапф, между которыми расположен наружный зубчатый венец, кроме того у ведущей шестерни после одной из цапф есть приводной конец (см. патент на изобретение №2380573, МПК F04C 2/08, 2006 г.).
Однако известный шестеренный насос, при своем использовании, имеет следующие недостатки
очень большая длительность проведения его 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 разборки, после которой последовательно вручную вынимают из корпуса один компенсатор с манжетой, ведущую и ведомую шестерни, и второй компенсатор с манжетой. Далее осуществляют демонтаж специальным приспособлением из крышки и корпуса, запрессованных в них подшипников, а это очень длительная и трудоемкая операция. После чего устанавливают степень износа сопрягаемых рабочих поверхностей корпуса, торцов компенсаторов, зубьев зубчатых венцов ведущей и ведомой шестерни, а также отверстий подшипников. По степени износа этих сопрягаемых рабочих поверхностей деталей насоса определяют возможность их дальнейшего использования в эксплуатации или они должны быть заменены на новые, а после чего принимают решение о пригодности этих деталей насоса для дальнейшей эксплуатации или о необходимости поставить вместо изношенных деталей новые. Дальше производят окончательную сборку насоса в следующем порядке:
производят запрессовку в крышку и корпус подшипников специальным прессом, причем на эту операцию уходит очень много времени;
вручную последовательно устанавливают в корпус первый компенсатор с манжетой, ведущую и ведомую шестерни и второй компенсатор с манжетой;
соединяют крышку с корпусом.
После окончательной сборки насос ставят на машину и производят его обкатку, а по ее окончании снова начинают эксплуатацию машины.
На каждый внеплановый ремонт насоса уходит слишком много времени, в течение которого машина не используется в эксплуатации и соответственно уменьшается срок его службы до утилизации. Кроме того в полевых условиях произвести такой ремонт не всегда представляется возможным из-за отсутствия специального оборудования для демонтажа подшипников и обратной их запрессовки в крышку и корпус, а также для его выполнения требуется высоко квалифицированный персонал.
Обладает недостаточной надежностью при эксплуатации потому, что из-за того, что обычно наружные зубчатые венцы шестерен выполняют прямозубыми и поэтому при работе насоса на его выходе возникает большая пульсация подачи и давления рабочей жидкости. Повышенная пульсация приводит к большому увеличению радиальной нагрузки на каждый подшипник, вследствие чего происходит значительная деформация и повышенный износ их отверстий. Кроме того возрастают усилия в местах контакта поверхностей зубьев наружных зубчатых венцов шестерен, из-за которых интенсивно развивается на этих поверхностях "питтинг", то есть начинается выкрашивание частичек металла из поверхностного слоя. Также происходит интенсивный износ отверстий корпуса, сопрягаемых с наружными зубчатыми венцами шестерен, и торцовых поверхностей компенсаторов. Все это приводит к снижению долговечности этих деталей насоса и может привести к внезапному отказу работы механизмов гидравлической системы машины при се эксплуатации.
В основу полезной модели положена задача создание шестеренного насоса не имеющего перечисленных недостатков известного шестеренного насоса.
Техническим результатом при использовании предложенного шестеренного насоса является уменьшение длительности проведения внеплановых ремонтов во время эксплуатации и повышение его эксплуатационной надежности.
Оба технических результата взаимосвязаны между собой и вместе они обеспечивают в сумме достижение одного технического результата, а именно увеличение срока службы предложенного шестеренного насоса до его утилизации.
Технический результат достигается тем, что предложен шестеренный насос, содержащий крышку, корпус, ведущую и ведомую шестерни, компенсаторы, манжеты и подшипники, корпус имеет отверстие для подвода рабочей жидкости и отверстие для ее отвода, обе шестерни состоят из двух цапф, между которыми расположен наружный зубчатый венец, кроме того у ведущей шестерни после одной из цапф есть приводной конец, на каждой цапфе ведущей и ведомой шестерен рядом с торцами их наружного зубчатого венца установлено по одному косозубому колесу, которое соединено с торцом венца так, чтобы ось его каждого зуба совпадала с осью середины каждой впадины, расположенной между зубьями этого венца, при этом зубья двух косозубых колес исполнены правого направления, а зубья двух других косозубых колес исполнены левого направления, причем зубья всех четырех косозубых колес выполнены с одинаковым углом их наклона.
Среди признаков, характеризующих предложенный шестеренный насос, существенными являются
установка на каждой цапфе ведущей и ведомой шестерен рядом с торцами их наружного зубчатого венца по одному косозубому колесу;
соединение каждого косозубого колеса с соответствующим торцом наружного зубчатого венца шестерен так, чтобы ось их каждого зуба совпадала с осью середины каждой впадины, расположенной между зубьями этого венца;
исполнение зубьев двух косозубых колес правого направления, а зубья двух других косозубых колес левого направления, причем зубья всех четырех косозубых колес выполнены с одинаковым углом их наклона.
Установка на каждой цапфе ведущей и ведомой шестерен рядом с торцами их наружного зубчатого венца по одному косозубому колесу позволяет уменьшить длительность проведения внеплановых ремонтов при эксплуатации предложенного шестеренного насоса по сравнением с известным шестеренным насосом из-за того, что каждый внеплановый ремонт будет состоять всего лишь из снятия насоса с машины, его разборки, после которой последовательно вынимают вручную из корпуса один компенсатор с манжетой, ведущую и ведомую шестерни с косозубыми колесами и второй компенсатор с манжетой, быстро снимают с шестерен косозубые колеса, и далее вручную вынимают подшипники из крышки и корпуса. После чего устанавливают степень износа взаимных сопрягаемых рабочих поверхностей корпуса, торцов компенсаторов, зубьев зубчатых венцов ведущей и ведомой шестерни, зубьев всех косозубых колес, а также отверстий подшипников. По степени износа этих сопрягаемых рабочих поверхностей деталей насоса определяют возможность их дальнейшего использования в эксплуатации или они должны быть заменены на новые, а после чего принимают решение о пригодности этих деталей насоса для дальнейшей эксплуатации, или о том, что следует поставить вместо изношенных деталей новые. Дальше производят окончательную сборку насоса в следующем порядке:
вручную устанавливают подшипники в крышку и корпус;
соединяют косозубые колеса с зубчатыми венцами ведущей и ведомой шестернями;
вручную последовательно устанавливают в корпус первый компенсатор с манжетой, собранные с косозубыми колесами ведущую и ведомую шестерни и второй компенсатор с манжетой;
соединяют корпус с крышкой.
После окончательной сборки насос ставят на машину и производят его обкатку, а по ее окончании снова начинают эксплуатацию машины.
Причем весь такой ремонт насоса занимает очень мало времени, при этом их количество значительно меньше у известного шестеренного насоса, что позволяет увеличить срок службы предложенного шестеренного насоса.
Кроме того, в полевых условиях такой ремонт можно производить очень просто, так как для его выполнения не используется специальное оборудование и не требуется высококвалифицированный персонал.
Соединение каждого косозубого колеса с соответствующим торцом наружного зубчатого венца шестерен так, чтобы ось их каждого зуба совпадала с осью середины каждой впадины, расположенной между зубьями этого венца, обеспечивает предложенному шестеренному насосу по сравнению с известным шестеренным насосом более высокую эксплуатационную надежность при эксплуатации за счет того, что это техническое решение позволяет значительно уменьшить пульсацию подачи и давления на выходе.
Исполнение зубьев двух косозубых колес с правым направлением, а зубьев двух других косозубых колес с левым направлением, выполнение зубьев всех четырех косозубых колес с одинаковым углом их наклона обеспечивает предложенному шестеренному насосу по сравнению с известным шестеренным насосом более высокую эксплуатационную надежность за счет того, что это техническое решение позволяет полностью исключить пульсацию подачи и давления на выходе, поэтому радиальная нагрузка на каждый подшипник остается постоянной, их отверстия не деформируются и практически не изнашиваются.
Осевые усилия, которые возникают на зубьях косозубых колес, взаимно уравновешиваются, так как косозубое колесо с зубьями правого направления установлено на одной цапфе шестерни, а другое косозубое колесо с зубьями левого направления установлено на ее противоположной цапфе. Это позволяет исключить воздействие осевых усилий на торцы компенсаторов, в связи с чем они практически не изнашиваются.
Кроме того, при таком выполнении конструкции шестерен насоса исключается запирание (компрессия) рабочей жидкости во впадинах зубьев зубчатых венцов шестерен и во впадинах зубьев косозубых колес, что обеспечивает его плавную работу.
Изготовление деталей предложенного шестеренного насоса, также его сборка и разборка не представляет собой особой сложности, так как для этого не требуется применения специального оборудования и специального инструмента, а используются обычные металлорежущие станки и универсальный инструмент. Однако на какую цапфу каждой шестерни рядом с их наружными зубчатыми венцами будут установлено косозубое колесо с правым или левым направлением зубьев, их соединение между собой и с наружными зубчатыми венцами шестерен, а также какой конкретно угол наклона зубьев косозубых колес будет выполняться, кроме того, как устанавливаются в крышку и корпус насоса подшипники и из них вынимаются, являются предметом «НОУ-ХАУ», и в данной заявке не рассматривается.
Проведенный анализ технических решений, заложенных в конструкцию предложенного шестеренного насоса, показал, что у него по сравнению с известным шестеренным насосом при одинаковых габаритных размерах и массе меньшая длительность проведения любого непредвиденного ремонта в полевых условиях и высокая эксплуатационная надежность, которые совместно обеспечивают ему значительно больший срок службы.
Высокая эксплуатационная надежность предложенного шестеренного насоса достигается за счет того, что практически полностью исключается пульсация подачи рабочей жидкости и ее давления на выходе, что позволяет ему работать в течение всего срока службы без снижения его исходных параметров, а именно подачи, давления на выходе и объемного КПД.
Также у насоса пониженный шум при работе и отсутствует его вибрация за счет более плавной работы зубчатого зацепления шестеренной пары. Все это в конечном итоге обеспечивает стабильную работу гидравлической системы машины без всяких внезапных отказов ее механизмов.
Кроме того, выполнение каждого зубчатого колеса с косозубыми зубьями позволяет предложенному шестеренному насосу по сравнению с известным шестеренным насосом иметь значительно большую производительность за счет того, что при одинаковой ширине косозубого колеса и прямозубого венца длина впадин между косозубыми зубьями больше длины впадин прямозубых зубьев, в связи с чем вытесняется значительно больший объем рабочей жидкости из каждой впадины между зубьями.
При этом, предложенный шестеренный насос по сравнению с известным шестеренным насосом может длительно работать в течение всего срока службы практически без всяких ремонтов, так как все его детали имеют более высокую долговечность.
Также у предложенного шестеренного насоса минимальные затраты на проведение его ремонта в полевых условиях.
В таблице приведены основные сравнительные технические параметры известного шестеренного насоса и предложенного шестеренного насоса.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез шестеренного насоса, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А, на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б, а на фиг. 4 - поперечный разрез В-В.
Шестеренный насос состоит из крышки 1, корпуса 2, ведущей шестерни 3, ведомой шестерни 4, компенсаторов 5, манжет 6 и подшипников 7. Корпус 2 имеет отверстие для подвода рабочей жидкости 8 и отверстие 9 для ее отвода. Ведущая шестерня 3 состоит из двух цапф 10, наружного зубчатого венца 11 и приводного конца 12. Ведомая шестерня 4 состоит из двух цапф 10 и наружного зубчатого венца 11. На одной цапфе 10 ведущей шестерни 3 установлено косозубое колесо 13 с зубьями правого направления, а на другой ее цапфе 10 установлено косозубое колесо 14 с зубьями левого направления. На одной цапфе 10 ведомой шестерни 4 установлено косозубое колесо 13 с зубьями правого направления, а на другой ее цапфе 10 установлено косозубое колесо 14 с зубьями левого направления.
Эксплуатация предложенного шестеренного насоса является стандартной. Однако, у предложенного шестеренного насоса по сравнению с известным шестеренным насосом значительно меньше длительность проведения внеплановых ремонтов, которые необходимо производить в случае внезапного отказа гидросистемы машины или гидравлических механизмов оборудования и более высокая эксплуатационная надежность из-за его способности длительно работать без снижения своих исходных параметров, подачи и давления на выходе, поэтому у него более долгий срок службы до утилизации. Кроме того, его производительность больше, чем у известного шестеренного насоса при одинаковых габаритных размерах. Все это позволяет предложенному шестеренному насосу быть более эффективным в эксплуатации по сравнению с известным шестеренным насосом.