СДВОЕННАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F04B1/20 

Изобретение относится к объемным гидромашинам с вращающимся блоком цилиндров.

Известны гидромашины, содержащие в одном корпусе два регулируемых аксиально-поршневых качающих узла с наклонными блоками цилиндров, получающих вращение от ведущего вала через встроенный в корпус редуктор. Наиболее нагруженными элементами этих гидромашин, определяющими их ресурс, являются подшипники качающих узлов. Нагрузка на подшипниковые узлы зависит от рабочих усилий поршневых групп качающих узлов, усилий зубчатых зацеплений, реакций опор. Суммарная нагрузка, приведенная на каждую опору секций известных гидромашин, неодинакова по величине, в связи с чем, с целью выравнивания несущей способности подшипниковых узлов, в некоторых случаях их комплектуют разными подшипниками.

Так, например, в сдвоенной гидромашине, выпускаемой Одесским заводом "Стройгидравлика", подшипниковый узел одного качающего узла содержит четыре шарикоподшипника, а другого - три шарикоподшипника и один роликоподшипник.

Несимметричное распределение нагрузки по секциям, а соответственно и по корпусу снижает ресурс гидромашины.

Наиболее близкой к изобретению технической сущности и достигаемому эффекту является сдвоенная гидромашина, содержащая ведущий и ведомые валы с шестернями, аксиально-поршневые качающие узлы с наклонными блоками цилиндров, шатуны которых соединены с ведомыми валами, и регуляторы угла наклона блоков цилиндров. Наклон осей блоков известной гидромашины производят в плоскости расположения осей ведомых валов в противоположных относительно нулевого положения направлениях.

Недостатком известной гидромашины, как и ранее описанных, является несимметричность распределения нагрузки на секции и корпус, связанная с тем, что усилия, возникающие в процессе работы в рабочих цилиндрах секций, направлены одинаково, а усилия, возникающие в зубчатых зацеплениях редуктора, имеют противоположные направления.

Различное сочетание нагрузок создает разные условия для работы подшипниковых узлов секций и их ресурса, что уменьшает ресурс гидромашины.

Целью изобретения является повышение ресурса гидромашины.

С этой целью в сдвоенной гидромашине, содержащей ведущий и ведомые валы с шестернями, аксиально-поршневые качающие узлы с наклонными блоками цилиндров, шатуны которых соединены с ведомыми валами, и регуляторы угла наклона блоков цилиндров, упомянутые блоки установлены с возможностью наклона в противоположные стороны относительно нулевого положения перпендикулярно плоскости расположения осей ведомых валов.

Эффективность предлагаемого решения повышается, если оси ведущей и ведомых шестерен лежат в одной плоскости.

Выполнение шестерен косозубыми также позволяет повысить ресурс гидромашины за счет выбора направления наклона зубьев, обеспечивающего реакцию зацепления, противодействующую рабочим усилиям гидроцилиндров.

На фиг. 1 показана сдвоенная гидромашина, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В корпусе 1 гидромашины и крышке 2 размещены ведущий вал 3, ведомые валы 4, ведущая шестерня 5, ведомые шестерни 6 и 7, аксиально-поршневые качающие узлы 8 и 9 с наклонными блоками 10 и 11, регуляторы 12 и 13 угла наклона блоков, распределители 14 и 15.

Компоновка гидромашины, в частности размещение приводного вала 3 со стороны наклонных блоков 10 и 11, защищена заявкой N 4628868/25-29).

В исходном положении оси блоков 10 и 11 совпадают с осями шестерен 6 и 7 (показано промежуточное положение блоков).

Сферические головки шатунов 16 блоков 10 и 11 закреплены в гнездах шестерен 6 и 7, а по другую сторону шестерен расположены подшипники 17-19 качающих узлов.

Регуляторы 12 и 13 угла наклона блоков развернуты один относительно другой на 180^о. Каждый из регуляторов содержит управляющий гидроцилиндр 20 и исполнительный гидроцилиндр 21. Сервопоршень 22 исполнительного гидроцилиндра 21 с помощью пальца 23 шарнирно связан с распределителем 14 или 15, взаимодействующим с соответствующим блоком 10 или 11.

Полости управляющих гидроцилиндров 20 связаны с распределительными клапанами (не показаны) гидросистемы управления.

Гидромашина в режиме насоса работает следующим образом.

Вращение от ведущего вала 3 с шестерней 5 передается через шестерни 6 и 7 и ведомые валы 4 качающим узлам 8 и 9 с наклонными блоками 10 и 11. В полостях наклонных блоков 10 и 11 рабочая жидкость вначале всасывается, затем вытесняется и поступает в напорные магистрали, которые могут быть использованы отдельно или объединены.

Регулирование производительности качающих узлов 8 и 9 производится в автоматическом или ручном режиме подачей жидкости под давлением от клапанов гидросистемы управления в соответствующие полости гидроцилиндров 20. Перемещение поршней гидроцилиндров 20 вызывает перемещение сервопоршней 22, пальцев 23 и распределителей 14 и 15. Вместе с распределителями 14 и 15 в противоположных, относительно нулевого положения, направлениях изменяется угол наклона блоков 10 и 11 и тем самым, изменяется производительность качающих узлов 8 и 9 гидромашины.

Вращению ведущего вала 3 (фиг. 2) по часовой стрелке (по чертежу) соответствует наклон блока 10 от нулевого положения вниз, а блока 11 - вверх.

В варианте выполнения гидромашины с косозубыми шестернями 5,6 и 7 вращению ведущего вала 3 по часовой стрелке соответствует левое направление наклона зубьев ведомых шестерен 6 и 7 и правое направление ведущей шестерни 5.

При таком выполнении гидромашины долговечность подшипников 17-19, определенная с учетом давления жидкости в цилиндрах блоков 10 и 11, нагрузок со стороны зубчатых зацеплений, угла наклона блоков и их расположения между собой, повышается по сравнению с известными в 1,5-2,0 раза.

Повышению ресурса предложенной гидромашины способствует также чрезвычайно компактная рациональная форма корпуса, представляющего собой в продольном сечении правильную трапецию, стенки которой нагружены симметрично.

Положительный эффект от использования предлагаемого решения выражается, кроме описанного выше, в расширении диапазона рабочих температур по сравнению с известными гидромашинами. Так, например, сдвоенная гидромашина западногерманской фирмы Mannesmann Rexroth модели А8У0, отличающаяся высокой эффективностью, имеет диапазон рабочих температур (-25)-(+90)^оС. Нижний предел диапазона обусловлен высокой вязкостью рабочей жидкости при низких температурах и конструктивными особенностями гидромашины.

В частности, исходное (номинальное) положение блоков цилиндров гидромашины А8УО соответствует углу 25^о к диаметральной плоскости. При пусковых режимах работы возможен вариант, когда для поддержания заданной мощности регуляторы подадут команду на одновременное перемещение блоков в нулевое положение. Перемещаясь параллельно, блоки создадут преграду для потока всасываемой жидкости, вынужденной "проталкиваться" через промежутки между блоками и стенками корпуса и через межблочное пространство. При этом высокая вязкость жидкости способствует созданию значительного опрокидывающего момента, воздействующего на блок, приводит к повышенному износу трущихся пар блока цилиндров и распределителя.

В предложенной гидромашине исключено параллельное перемещение блоков. В процессе регулирования блоки сходятся или расходятся, а всасываемый поток свободно занимает зону, освободившуюся от блоков. Это позволяет расширить диапазон рабочих температур в сторону нижнего предела до (-40)-(-50)^оС.

Использование: в объемных гидромашинах с вращающимся блоком цилиндров. Сущность изобретения: сдвоенная гидромашина содержит ведущий и ведомые валы с шестернями, аксиально-поршневые качающие узлы с наклонными блоками цилиндров, шатуны которых соединены с ведомыми валами, и регуляторы угла наклона блока цилиндров, причем блоки цилиндров установлены с возможностью наклона в противоположные стороны относительно нулевого положения перпендикулярно плоскости расположения осей ведомых валов. Кроме этого, оси ведущей и ведомых шестерен лежат в одной плоскости, а шестерни валов выполнены косозубыми. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. СДВОЕННАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая ведущий и ведомые валы с шестернями, аксиально-поршневые качающие узлы с наклонными блоками цилиндров, шатуны которых соединены с ведомыми валами, и регуляторы угла наклона блоков цилиндров, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ресурса машины, блоки цилиндров установлены с возможностью наклона в противоположные стороны относительно нулевого положения перпендикулярно плоскости расположения осей ведомых валов. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что оси ведущей и ведомых шестерен лежат в одной плоскости. 3. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что шестерни валов выполнены косозубыми.