RU2194190C2

RU2194190C2 - Gear-type reversible variable-capacity pump

Info

Publication number: RU2194190C2
Application number: RU2000120702/06A
Authority: RU
Inventors: Г.С. Патрушев; С.Г. Патрушев
Original assignee: Патрушев Геннадий Сергеевич
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: industrial hydraulic drives and hydraulic transmissions of self-propelled machines. SUBSTANCE: pump has housing with sections, drive gears and driven gear which is movable in axial direction. Driven gear is provided with internal engagement teeth and is connected with four drive gears mounted in cylindrical bores of inner housing made in form of three rigidly interconnected sections which are also connected with end plate and housing of pump. Pairs of diametrically opposite drive gears are shifted along axis of driven gear and diametrically through 90 deg for matching delivery and suction chambers. Driven gear is mounted in section on inner housing and is kinematically linked with motion mechanism. Four suction and discharge chambers are communicated with outlet passages of pump and with inner housing cavity of pump by means of check valves. EFFECT: enhanced efficiency; increased range of adjustment of capacity; extended functional capabilities of pump. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к объемным гидромашинам регулируемой производительности и может быть применено в промышленном гидроприводе и гидротрансмиссии самоходной машины. The invention relates to volumetric hydraulic machines of controlled capacity and can be used in industrial hydraulic drive and hydraulic transmission of a self-propelled machine.

Известен шестеренный насос регулируемой производительности, содержащий ведущую шестерню, сопряженную с подвижной в осевом направлении ведомой шестерней. Регулирование производительности осуществляется изменением длины зацепления шестерен (см. SU 400741 А, 05.11.1974, F 04 С 2/04). Known gear pump of variable capacity, containing the drive gear, coupled with axially movable driven gear. Performance control is carried out by changing the gear engagement length (see SU 400741 A, 11/05/1974, F 04 C 2/04).

Недостатком известной конструкции является наличие синхронизирующих шестерен и дополнительных устройств для реверсирования потока рабочей жидкости. A disadvantage of the known design is the presence of synchronizing gears and additional devices for reversing the flow of the working fluid.

Наиболее близким к изобретению является регулируемый шестеренный насос, содержащий две ведущие шестерни, сопряженные с подвижной в осевом направлении ведомой шестерней, снабженной охватывающим ее кольцом с внутренними зубьями, которое контактирует с подшипником скольжения ведущих шестерен. Насос имеет две полости всасывания и две полости нагнетания, при этом полость всасывания одной секции соединена с полостью нагнетания другой секции и наоборот, то есть полости насоса соединены по кольцевой схеме. В среднем положении ведомой шестерни производительность секций насоса будет одинакова, а поток рабочей жидкости к гидродвигателю будет нулевым. Смещение ведомой шестерни со среднего положения изменяет производительность и функции насосов, насос с меньшей производительностью работает в режиме гидромотора, а насос с большей производительностью работает в режиме насоса и подает рабочую жидкость к гидродвигателю (см. SU 724797 А, 30.03.1980, F 04 С 2/08). Closest to the invention is an adjustable gear pump comprising two drive gears coupled to an axially movable driven gear provided with an inner ring surrounding it, which is in contact with a sliding bearing of the drive gears. The pump has two suction cavities and two discharge cavities, while the suction cavity of one section is connected to the discharge cavity of the other section and vice versa, that is, the pump cavities are connected in a ring circuit. In the middle position of the driven gear, the performance of the pump sections will be the same, and the flow of the working fluid to the hydraulic motor will be zero. The shift of the driven gear from the middle position changes the performance and functions of the pumps, the pump with lower performance works in the hydraulic motor mode, and the pump with higher productivity works in the pump mode and supplies the working fluid to the hydraulic motor (see SU 724797 A, 03/30/1980, F 04 C 2/08).

Недостатком известного насоса, принятого за ближайший аналог, является пульсация давления в полостях насоса, обусловленная значительными потерями рабочей жидкости между зубьями шестерен эвольвентного зацепления, кроме того, шестерни наружного зацепления по диаметру имеют меньшую длину контакта между собой. При этих условиях насос не обеспечит необходимых для гидропередачи давлений, особенно в начале перемещения со среднего положения ведомой шестерни и увеличения производительности насоса. A disadvantage of the known pump, taken as the closest analogue, is the pressure pulsation in the pump cavities, due to significant losses of the working fluid between the teeth of the gears of involute gearing, in addition, the gears of the external gearing in diameter have a shorter contact length between each other. Under these conditions, the pump will not provide the necessary pressure for the hydraulic transmission, especially at the beginning of the movement from the middle position of the driven gear and increase the pump performance.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении объемного КПД, в увеличении диапазона регулирования производительности и в расширении функций насоса. The technical problem to which the invention is directed is to increase the volumetric efficiency, to increase the range of capacity control and to expand the functions of the pump.

Данная задача решена в шестеренном насосе регулируемой реверсивной производительности, содержащем корпус с секциями, в которых установлены ведущие шестерни и находящаяся с ними в зацеплении ведомая шестерня, подвижная в осевом направлении, напорные и всасывающие полости, ведомая шестерня выполнена с зубьями внутреннего зацепления и соединена с четырьмя ведущими шестернями, установленными в цилиндрических расточках внутреннего корпуса, выполненного в виде трех секций, жестко соединенных между собой, с торцевой крышкой и с корпусом насоса, при этом пары диаметрально-противоположных ведущих шестерен смещены по оси ведомой шестерни и диаметрально на 90^o для совмещения напорных и всасывающих полостей шестеренных зацеплений, а ведомая шестерня установлена в секции на внутреннем корпусе и кинематически соединена с механизмом перемещения, выполненным в виде двухстороннего плунжера, помещенного в цилиндрической расточке корпуса гидроуправления, ведомая и ведущие шестерни снабжены подпружиненными торцевыми компенсаторами, при этом четыре напорно-всасывающие полости сообщены с выходными каналами насоса и обратными клапанами с внутренней корпусной полостью насоса, насос также снабжен редуктором, центральная шестерня входного вала которого соединена с периферийными вал-шестернями ведущих шестерен насоса.This problem is solved in a gear pump of adjustable reverse capacity, comprising a housing with sections in which the drive gears and the driven gear located in the axial direction are engaged with them, axially movable, pressure and suction cavities, the driven gear is made with internal gear teeth and connected to four drive gears installed in cylindrical bores of the inner case, made in the form of three sections, rigidly connected to each other, with an end cap and with a body on wasp, wherein a pair of diametrically opposed pinions are offset on the driven gear axis and diametrically through 90 ^o to align pressure and suction cavities gear linkages and driven gear installed in sections on the inner casing and kinematically coupled to the movement mechanism made in the form of a double plunger placed in a cylindrical bore of the hydraulic control housing, the driven and driving gears are equipped with spring-loaded end compensators, while four pressure-suction cavities of They are connected to the pump outlet channels and check valves with an internal pump housing, the pump is also equipped with a gearbox, the central gear of the input shaft of which is connected to the peripheral shaft gears of the pump gears.

Кроме того, профиль зубьев и впадин ведомой и ведущих шестерен насоса может быть выполнен радиусным. In addition, the profile of the teeth and troughs of the driven and driving gears of the pump can be made radial.

Соединение зубьев ведомой шестерни внутреннего зацепления с четырьмя ведущими шестернями и смещение симметричных пар ведущих шестерен по оси ведомой шестерни и на 90^o по диаметру внутреннего корпуса позволяет получить в одном корпусе агрегат из четырех насосов и совместить напорные и всасывающие полости шестеренных зацеплений. Синхронность объемного регулирования четырех насосов обеспечивается осевым смещением секции с ведомой шестерней по внутреннему корпусу. При этом два насоса с малым потреблением рабочей жидкости работают в режиме гидромотора, а два других с большим потреблением - в режиме насоса, обеспечивая соответствующее изменение давления в симметричных полостях и поток жидкости в четырех выходных каналах, в два раза увеличивая производительность и диапазон регулирования. Внутреннее зацепление шестерен повышает объемный КПД насоса. Симметричное давление в полостях устраняет радиальную нагрузку ведомой шестерни на внутренний корпус и расширяет функцию насоса подключением к его выходным каналам одной или двух синхронных гидронагрузок. Обратные клапаны выходных каналов, сообщенные с корпусной полостью насоса, позволяют устранить осевую нагрузку на торцевые компенсаторы ведомой и ведущих шестерен насоса. Двухсторонний плунжер механизма перемещения секции ведомой шестерни устраняет статическую нагрузку на орган управления при давлениях в корпусной полости насоса.The connection of the teeth of the driven gear of the internal gear with four drive gears and the offset of the symmetrical pairs of gears along the axis of the driven gear and by 90 ^o in diameter of the inner casing allows you to get an assembly of four pumps in one casing and combine pressure and suction cavities of gear gears. The synchronization of the volume control of the four pumps is ensured by the axial displacement of the section with the driven gear along the inner casing. At the same time, two pumps with a low consumption of working fluid operate in the hydraulic motor mode, and the other two pumps with large consumption - in the pump mode, providing a corresponding change in pressure in the symmetrical cavities and fluid flow in the four output channels, doubling the productivity and control range. Internal gear engagement increases the volumetric efficiency of the pump. Symmetric pressure in the cavities eliminates the radial load of the driven gear on the inner casing and extends the function of the pump by connecting one or two synchronous hydraulic loads to its output channels. The check valves of the outlet channels in communication with the pump housing allow eliminating the axial load on the end compensators of the driven and drive gears of the pump. The double-sided plunger of the mechanism for moving the driven gear section eliminates the static load on the control element at pressures in the pump housing.

Приводной вал редуктора установлен симметрично в корпусе насоса. The drive shaft of the gearbox is installed symmetrically in the pump housing.

Радиусный профиль зубьев и впадин шестерен насоса позволяет повысить объемный КПД, позволяет уменьшить утечку рабочей жидкости между зубьями и уменьшает пульсацию в полостях насоса. The radius profile of the teeth and depressions of the gears of the pump allows to increase the volumetric efficiency, to reduce the leakage of the working fluid between the teeth and reduces the pulsation in the cavities of the pump.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен продольный разрез насоса;
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
На фиг.3 - разрезы Б-Б и Д-Д на фиг.1;
На фиг.4 - разрезы В-В и Г-Г на фиг.1;
На фиг.5 - профиль зубьев и впадин шестерен насоса;
На фиг.6 - графическое изображение насоса в гидросхеме.Figure 1 shows a longitudinal section of a pump;
Figure 2 is a section aa in figure 1;
Figure 3 - sections BB and DD in figure 1;
Figure 4 - sections BB and GG in figure 1;
Figure 5 is a profile of the teeth and depressions of the gears of the pump;
Figure 6 is a graphical depiction of a pump in a hydraulic circuit.

В корпусе 1 с торцевой крышкой 2 размещен внутренний корпус с секциями 3, 4, 5 и секция 6 с ведомой шестерней 7, с которой находятся в зацеплении ведущие шестерни 8, 9, 10, 11, установленные в секциях 3, 4, 5 внутреннего корпуса. Шестерни 7, 8, 9, 10, 11 снабжены подпружиненными торцевыми компенсаторами 12, 13, 14, 15, 16 и совмещенными полостями 17, 18, 19, 20 с аналогичными позициями выходных каналов насоса. Обратными клапанами 21 выходные каналы соединены с внутренней полостью насоса (не показана). Входной вал-шестерня 22 находится в зацеплении с вал-шестернями 23, 24, 25, 26, которые шлицевыми пазами соединены с ведущими шестернями 8, 9, 10, 11. Секция 6 ведомой шестерни 7 рычагом 27 и штоком 28 соединена с двухсторонним плунжером 29, установленным в корпусе 30 гидроуправления. In the housing 1 with the end cover 2 there is an inner case with sections 3, 4, 5 and a section 6 with a driven gear 7, with which the pinion gears 8, 9, 10, 11 are installed, mounted in the sections 3, 4, 5 of the inner case . Gears 7, 8, 9, 10, 11 are equipped with spring-loaded end compensators 12, 13, 14, 15, 16 and combined cavities 17, 18, 19, 20 with similar positions of the pump output channels. The check valves 21 output channels are connected to the internal cavity of the pump (not shown). The input gear shaft 22 is meshed with the gear shaft 23, 24, 25, 26, which are connected with the spline grooves to the drive gears 8, 9, 10, 11. Section 6 of the driven gear 7 by the lever 27 and the stem 28 is connected to the double-sided plunger 29 installed in the housing 30 of the hydraulic control.

Шестеренный насос работает следующим образом. Gear pump operates as follows.

При вращении ведущих шестерен 8, 9, 10, 11 с находящейся в среднем положении ведомой шестерней 7 вытеснение и расход жидкости в полостях 17, 18, 19, 20 шестернями 7, 8, 9, 10, 11 будут равны и производительность насоса будет нулевой. When the driving gears 8, 9, 10, 11 rotate with the driven gear 7 located in the middle position, the displacement and fluid flow in the cavities 17, 18, 19, 20 by the gears 7, 8, 9, 10, 11 will be equal and the pump performance will be zero.

При правом вращении входного вала 22 и крайнем левом положении ведомой шестерни 7 вытеснение жидкости в полостях 17, 19 шестернями 7, 9, 11 будет максимальным, а расход шестернями 7, 8, 10 - минимальным. В полостях 18, 20 расход шестернями 7, 9, 11 будет максимальным, а вытеснение жидкости шестернями 7, 8, 10 - минимальным, поэтому в полостях 17, 19 насоса будет создаваться давление, а в полостях 18, 20 - разрежение, чем обеспечивается поток рабочей жидкости в выходных каналах насоса. В крайнем правом положении ведомой шестерни 7 насос обеспечивает реверс потока жидкости в полостях 17, 19 и 18, 20. With the right rotation of the input shaft 22 and the extreme left position of the driven gear 7, the displacement of fluid in the cavities 17, 19 by gears 7, 9, 11 will be maximum, and the flow rate of gears 7, 8, 10 will be minimal. In cavities 18, 20, the flow rate with gears 7, 9, 11 will be maximum, and fluid displacement with gears 7, 8, 10 will be minimal, therefore, pressure will be created in cavities 17, 19 of the pump, and vacuum will be created in cavities 18, 20, which ensures flow working fluid in the outlet channels of the pump. In the extreme right position of the driven gear 7, the pump provides reverse fluid flow in the cavities 17, 19 and 18, 20.

Обратные клапаны 21 выходных каналов выравнивают давление в полости насоса, при котором торцевые компенсаторы 12, 13, 14, 15, 16 обеспечивают надежное уплотнение ведомой шестерни 7 и ведущих шестерен 8, 9, 10, 11 в процессе работы и износа торцевых поверхностей насоса. The check valves 21 of the output channels equalize the pressure in the pump cavity, at which the end compensators 12, 13, 14, 15, 16 provide reliable sealing of the driven gear 7 and the driving gears 8, 9, 10, 11 during operation and wear of the end surfaces of the pump.

Claims

1. A gear pump of adjustable reversible capacity, comprising a housing with sections in which drive gears are mounted and the driven gear located in the meshes, movable in the axial direction, pressure and suction cavities, characterized in that the driven gear is made with internal gear teeth and connected with four pinion gears installed in cylindrical bores of the inner casing, made in the form of three sections, rigidly connected to each other, with an end cap and with a casing a wasp, while the pairs of diametrically opposite driving gears are offset along the axis of the driven gear and diametrically 90 ^° to align the pressure and suction cavities of the gear gears, and the driven gear is mounted in a section on the inner casing and is kinematically connected to the movement mechanism made in the form of a double-sided plunger placed in a cylindrical bore of the hydraulic control housing, the driven and driving gears are equipped with spring-loaded end compensators, while four pressure-suction cavities of scheny with output channels of the pump and check valve to the inner cavity of the pump housing, the pump is also provided with a gear, the sun wheel of the input shaft which is connected to the gear-shaft drive gear pump peripherals.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the profile of the teeth and depressions of the driven and driving gears of the pump is made radial.