ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к конструкции и производству шестеренных насосов, предназначенных для нагнетания рабочей жидкости 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, работающих в составе маслосистем различных газоперекачивающих агрегатов.
Известен шестеренный насос, выбранный в качестве прототипа, содержащий корпус и крышку с параллельными цилиндрическими расточками, при этом обе расточки корпуса и одна расточка крышки ограничены дном, а вторая расточка крышки сквозная, внутри расточек размещены ведущая и ведомая шестерни, компенсаторы с установленными на них торцовыми манжетами и подшипники, причем обе шестерни имеют наружный зубчатый венец и две цапфы, кроме того у ведущей шестерни есть шлицевой приводной конец, расположенный после одной из ее цапф (см. патент на изобретение №2380573, МПК F04C 2/08, 2006 г.).
Однако известный шестеренный насос, при своем использовании, имеет следующие недостатки:
- обладает недостаточной надежностью при эксплуатации, из-за того, что к концу срока своей службы снижаются его исходные параметры, то есть подача и давление на выходе рабочей жидкости, а также объемный КПД. Это связано с тем, что происходят большие утечки рабочей жидкости через зазоры, которые образуются в связи с повышенным износом торцов компенсаторов, соприкасающихся с торцами зубчатыми венцами шестерен.
- обладает недостаточным сроком службы из-за того, что при работе насоса на его выходе присутствует высокая пульсация подачи и давления рабочей жидкости, которая снижает долговечность зубьев зубчатых венцов шестерен, компенсаторов и подшипников;
- большие расходы на проведение ремонта насоса в полевых условиях из-за того, что для демонтажа изношенных подшипников из расточек корпуса и крышки, и последующего монтажа в них новых подшипников используется специальное оборудование и требуется высококвалифицированный персонал. Кроме того, при демонтаже изношенных подшипников деформируются расточки корпуса и крышки насоса и в них уже невозможно будет установить новые подшипники.
В основу полезной модели положена задача создания шестеренного насоса, не имеющего перечисленных недостатков известного шестеренного насоса.
Техническим результатом при использовании предложенного шестеренного насоса является повышение надежности его работы при эксплуатации с одновременным увеличением срока службы и снижением расходов на проведение его ремонта в полевых условиях.
Технический результат достигается тем, что предложен шестеренный насос содержащий корпус и крышку с параллельными цилиндрическими расточками, при этом обе расточки корпуса и одна расточка крышки ограничены дном, а вторая расточка крышки - сквозная, внутри расточек размещены ведущая и ведомая шестерни, компенсаторы с установленными на них торцовыми манжетами и подшипники, причем обе шестерни имеют наружный зубчатый венец и две цапфы, кроме того, у ведущей шестерни есть шлицевой приводной конец, расположенный после одной из ее цапф, наружные зубчатые венцы шестерен выполнены с зубьями, имеющие угол наклона 10-25°, на каждой цапфе шестерен сформированы винтовые канавки, между тремя цапфами шестерен и каждым дном расточек корпуса и крышки последовательно размещены шарики с возможностью вращения вокруг своей оси, шайбы с центральным отверстием, имеющим резьбу, и демпферы из упругого материала, на наружном диаметре каждого подшипника выполнена лыска, а между расточками, расположенными в корпусе и в крышке, установлены штифты, которые своим наружным диаметром соприкасаются с лысками подшипников. Кроме того, на каждой цапфе шестерен винтовая канавка может быть правого или левого направления, а в качестве упругого материала для демпфера выбрана резина.
Среди признаков, характеризующих предложенный шестеренный насос, существенными являются:
- выполнение наружных зубчатых венцов шестерен с зубьями, имеющие угол наклона 10-25°;
- формирование на каждой цапфе шестерен винтовых канавок;
- последовательное размещение между тремя цапфами шестерен и каждым дном расточек корпуса и крышки шариков с возможностью вращения вокруг своей оси, шайб с центральным отверстием, имеющим резьбу, и демпферов из упругого материала;
- выполнение шайб с центральным отверстием, имеющих резьбу;
- выполнение на наружном диаметре каждого подшипника лыски;
- установка между расточками, расположенными в корпусе и в крышке штифтов, которые своим наружным диаметром соприкасаются с лысками подшипников;
- на каждой цапфе шестерен винтовая канавка может быть правого или левого направления;
- выбор в качестве упругого материала для демпфера резины.
Выполнение наружных зубчатых венцов шестерен с зубьями, имеющие угол наклона 10-25°, позволяет предложенному шестеренному насосу в выбранном интервале угла наклона зубьев поддерживать в течение всего срока его службы высокую надежность при эксплуатации по сравнению с известным шестеренным насосом за счет того, что исходные параметры насоса, подача и давление на выходе, а также объемный КПД в течение этого срока не уменьшаются. Это достигается тем, что объем вытесняемой рабочей жидкости увеличивается за счет большей длины впадин зубьев при одновременном сохранении ширины наружного зубчатого венца шестерен. Кроме того, исключается запирание (компрессия) рабочей жидкости во впадинах зубьев и снижается пульсация подачи и давления на выходе за счет более плавной работы зубчатого зацепления шестеренной пары, что ведет к увеличению долговечности шестеренной пары.
При выполнении наружных зубчатых венцов с зубьями, имеющие угол наклона зубьев ниже нижнего предела 10° надежность работы при эксплуатации предложенного насоса и известного шестеренного насоса будет практически одинакова, так как в этом случае пульсация подачи и давления на выходе у обоих насосов будут равны.
При выполнении наружных зубчатых венцов шестерен с зубьями, имеющие угол наклона выше верхнего предела 25° не технологично из-за того, что зубья на венце сложно нарезать, так как для этого требуется специальное оборудование и нестандартный инструмент для их нарезки, а это значительно увеличивает стоимость их изготовления.
Формирование на каждой цапфе шестерен винтовых канавок позволяет обеспечить непрерывную интенсивную подачу под давлением смазочной жидкости в места контакта цапф шестерен с подшипниками, что увеличивает срок службы насоса за счет повышения износостойкости подшипников.
Последовательное размещение между тремя цапфами шестерен и каждым дном расточек корпуса и крышки шариков с возможностью вращения вокруг своей оси, шайб с центральным резьбовым отверстием и демпферов из упругого материала позволяет полностью исключить воздействие осевого усилия от косозубых зубьев шестерен на компенсаторы, что предотвращает их износ и увеличивает срок службы насоса.
Выполнение шайб с центральным резьбовым отверстием позволяет снизить расходы на проведение ремонта насоса в полевых условиях за счет быстрого демонтажа изношенных подшипников из расточек корпуса и крышки без деформации расточек, при этом не используется специальное оборудование и не требуется высококвалифицированный персонал.
Выполнение на наружном диаметре каждого подшипника лыски позволяет снизить расходы на проведение ремонта насоса в полевых условиях за счет быстрого монтажа новых подшипников в расточки корпуса и крышки, при этом не используется специальное оборудование и не требуется высококвалифицированный персонал.
Установка между расточками, расположенными в корпусе и в крышке штифтов, которые своим наружным диаметром соприкасаются с лысками подшипников, что позволяет их фиксировать от проворота в расточках, что обеспечивает высокую надежность работы насоса за все время его срока службы.
Выполнение на каждой цапфе шестерен винтовой канавки правого или левого направления зависит от предназначения насоса. Насос может быть правого или левого исполнения, которое определяется направлением вращения шлицевого приводного конца ведущей шестерни. Направление винтовой канавки на каждой цапфе шестерен выполняется в зависимости от исполнения насоса так, чтобы подача смазочной жидкости осуществлялась только в места их контакта с подшипниками.
Выбор в качестве упругого материала для демпфера резины исключает воздействие на торцы компенсаторов осевого усилия, которое есть в зацеплении косозубых шестерен, при этом демпфер сохраняет свои упругие свойства в течение всего срока службы насоса и увеличивает долговечность компенсаторов.
Изготовление предложенного шестеренного насоса не представляет собой особой сложности.
Предложенный шестеренный насос по сравнению с известным шестеренным насосом обладает более высокой надежностью работы при эксплуатации, так как он может длительно работать в течение всего срока службы без снижения своих исходных параметров, имеет более высокую долговечность таких его деталей, как шестерни, компенсаторы и подшипники, и минимальные расходы на проведение ремонта насоса 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, а на фиг. 2 - поперечный разрез А-А.
Шестеренный насос состоит из корпуса 1, крышки 2, ведущей шестерни 3, ведомой шестерни 4, компенсаторов 5, торцовых манжет 6, подшипников 7, шариков 8, шайб 9, демпферов 10 и штифтов 11. Внутри корпуса 1 есть две параллельные цилиндрические расточки, которые ограничены дном 12, а внутри крышки 2 тоже есть две параллельные цилиндрические расточки, причем только одна из них ограничена дном 12, а другая сквозная. Ведущая шестерня 3 и ведомая шестерня 4 имеют наружный зубчатый венец 13 и по две цапфы 14. Кроме того, у ведущей шестерни 3 есть шлицевой приводной конец 15, расположенный после одной из ее цапф 14. На каждой цапфе 14 обеих шестерен сформированы винтовые канавки 16 правого или левого направления. На наружном диаметре каждого подшипника 7 есть лыска 17. Штифты 11 расположены между расточками в корпусе 1 и в крышке 2. Шайбы 9 имеют центральное отверстие 18 с резьбой.
Эксплуатация предложенного шестеренного насоса является стандартной. Однако, предложенный шестеренный насос, имеет более высокую надежность своей работы при эксплуатации из-за способности длительно работать без снижения своих исходных параметров, подачи и давления на выходе, а также имеет увеличенный срок службы за счет более высокой долговечности его деталей. Кроме того, уменьшаются расходы на проведение ремонта насоса в полевых условиях. Это позволяет предложенному шестеренному насосу быть более эффективным в эксплуатации по сравнению с известным шестеренным насосом.