СТУПЕНЧАТО-РЕГУЛИРУЕМАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F04C2/08 F04C2/16 F04C15/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве гидромоторов и насосов в приводах машин с большим диапазоном регулирования скорости.

Известны регулируемые гидромашины с радиальным замыкателями.

Однако такие машины имеют большие радиальные габариты и требуют очень высокой точности изготовления.

Наиболее близкой к предлагаемой является гидромашина с рядом секций, в которых осуществляется независимое взаимодействие вытеснительных лопастей и замыкателей (авт. св. СССР N 412403, кл. F 04 С 2/08, 1974).

Фактически эта машина состоит из трех самостоятельных гидромашин, стянутых шпильками и болтами, имеет много разгрузочных каналов и карманов, очень сложна и ненадежна.

Технической задачей изобретения является уменьшение габаритов машины при более широком диапазоне регулирования скорости.

Для этого гидромашина содержит корпус с распределительными каналами и цилиндрические замыкатели, синхронизированные с лопастями-вытеснителями.

Круговая рабочая полость разделена на отдельные секторы, каждый из которых можно независимо от других отключать на холостую циркуляцию, при этом каждый сектор параллельными каналами сообщен с общей гидросетью, в каждом взаимодействует лопасть-вытеснитель с замыкателем, а ротор снабжен опорными подшипниками, воспринимающими боковые нагрузки.

В качестве подшипника качения использована цилиндрическая трубка, надетая на центральный вал и контактирующая с роликовыми замыкателями.

Следует также отметить, что лопасти-вытеснители снабжены роликами, контактирующими с цилиндрической поверхностью ротора, причем замыкатели сами оперты на подшипники качения.

Уменьшение радиальных габаритов обеспечивается возможностью размещения вдоль гидромашины двух круговых рабочих полостей, а также тем, что в каждом секторе круговой полости размещаются два сочлененных замыкателя с общим синхронизатором.

На фиг. 1 дана гидросхема каналов и подключений секторов одной рабочей полости для машины, рабочие полости которой состоят из трех секторов; на фиг.2 гидромашина, имеющая только одну круговую рабочую полость, разбитую на секторы, продольный разрез; на фиг.3 гидромашина, у которой рабочая полость разбита на четыре сектора, поперечный разрез; на фиг.4 гидромашина, имеющая две расположенные последовательно вдоль оси секции (две круговые рабочие полости), продольный разрез; на фиг.5 и 6 поперечные разрезы А-А и Б-Б этой гидромашины при наличии в каждой рабочей полости трех секторов с одним замыкателем в каждом таком секторе.

Таким образом, гидросхема (фиг.1) ступенчато-регулируемой гидромашины, в которой каждая рабочая полость состоит из трех секторов, содержит насос 1, общие гидромагистрали 2 и 3, секторные магистрали 4 (в этом случае, очевидно, что их должно быть три), распределители 5 и рабочие секторы 6. Гидромашина в любом случае содержит также корпус 7 (фиг.2) с запрессованным в него коллектором 8, закрытый крышками 9 и 10. В рабочих полостях 11 установлены лопасти 12 с каналами 13 и 14, имеются входные 15 и выходные 16 отверстия, ведущие в рабочую полость 11 и перекрываемые распределителями 5 (на фиг.2 и 3 не показаны). По оси корпуса 7 размещен вал 17 с буртом 18, к которому прикреплен ротор 19. Внутри ротора на валу 17 установлена цилиндрическая трубка 20, непосредственно контактирующая с роликовыми замыкателями 21 и являющаяся основным элементом подшипника качения, в котором вращаются вал 17, трубка 20 и замыкатели 21.

Роликовые замыкатели 21 установлены в осевых гнездах ротора 19, имеют непосредственные контакты с цилиндрическими поверхностями коллектора 8 и герметизированы уплотнительными кольцами 22 и 23. Коллектор 8 имеет шестерню 24, сцепленную с шестернями 25, закрепленными на замыкателях 21 с целью синхронизации вращения последних.

Для регулируемой более быстроходной гидромашины разработана конструкция с двумя рабочими полостями (фиг.4-6). В ней по окружности размещены три замыкателя 21. В аналогичном вышеописанном корпусе 7, имеющем вид стакана с коллектором 8, выполнены входные окна 26 и общее сливное отверстие 27. Замыкатели 21 имеют взаимное сцепление 28 и шарикоподшипники 29, непосредственно контактирующие с внутренней поверхностью коллектора 8, в котором выполнен дополнительный переходной канал 30 и сливные проходы 31 и 32. В радиальных отверстиях коллектора установлены лопасти 33 с роликами 34 на концах лопастей. Ролики контактируют с цилиндрической поверхностью ротора 35, отличающегося от ротора 19 (фиг.3) прежде всего количеством гнезд под замыкатели. Ротор 35 сцеплен с валом 36. Вал 36 находится на шарикоподшипнике 37.

Места обкатки замыкателей 21 по внутренней цилиндрической поверхности коллектора 8 защищены уплотнительными дисками 38, стянутыми резьбовыми шпильками 39. Имеется также шестеренный синхронизатор вращения замыкателей 21 в виде зубчатого венца 40 на внутренней поверхности коллектора 8 и шестерен 41 на замыкателях.

В режиме гидромотора гидромашина работает следующим образом.

Давление жидкости, подаваемой через отверстия 15 (фиг.2) и каналы 13, передается в рабочую полость гидромашины и на цилиндрические поверхности замыкателей 21, далее на поверхность гнезд ротора 19, заставляя последний вращаться.

Цепь размеров цилиндрической трубки 20 и замыкателей 21 подбирается таким образом, чтобы обеспечить минимальные зазоры, что уменьшает объемные потери жидкости через зазоры и способствует повышению объемного КПД гидромашины.

С увеличением скорости вращения при отключении отдельных секторов в рабочей полости гидромашины возникает боковое давление на ротор. Оно через цилиндрическую трубку 20 и противолежащие замыкатели передается на противоположную цилиндрическую поверхность коллектора 8 по принципу роликоподшипника, обеспечивая равномерность нагрузок на все элементы гидромашины.

Гидромашина обратима. Вращение центрального вала от двигателя позволяет использовать ее в режиме перекачивающего насоса.

Преимущества изобретения возможность значительно увеличить диапазон регулирования скорости с помощью отключения отдельных секторов рабочей полости или целых секций гидромашины, изменяя скорость потоков жидкости через эти полости. Эти возможности еще больше увеличиваются, если применить питающий насос многоступенчатого типа. Общий диапазон регулирования скорости определяется произведением числа секторов гидромотора на число секторов насоса.

Использование: в качестве гидромоторов и насосов в приводах машины с большим диапазоном регулирования скорости. Сущность изобретения: гидромашина содержит корпус с рабочими полостями, общую гидромагистраль, роликовые синхронизированные замыкатели, ротор и лопасти с боковыми распределительными каналами. Рабочие полости разделены лопастями на отдельные секторы независимого отключения, сообщенные с общей гидромагистралью. В секторах размещены замыкатели с возможностью взаимодействия с лопастями. Замыкатели размещены в гнездах ротора и контактируют с наружной цилиндрической поверхностью рабочей полости. В центральном отверстии ротора установлена цилиндрическая трубка, контактирующая с роликовыми замыкателями, а в лопастях установлены ролики, контактирующие с цилиндрическими участками ротора. Рабочие полости последовательно установлены вдоль оси гидромашины. 4 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. СТУПЕНЧАТО-РЕГУЛИРУЕМАЯ РОЛИКОЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая корпус с рабочими полостями, общую гидромагистраль, роликовые синхронизированные замыкатели, ротор, установленный на подшипниках корпуса, и лопасти с боковыми распределительными каналами, размещенные в корпусе, отличающаяся тем, что рабочие полости разделены лопастями на отдельные секторы независимого отключения, сообщенные с общей гидромагистралью, а замыкатели размещены в гнездах ротора, расположенных в секторах с возможностью взаимодействия с лопастями и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что ротор снабжен цилиндрической трубкой, размещенной в его центральном отверстии, контактирующей с роликовыми замыкателями. 3. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что каждая лопасть снабжена роликом, контактирующим с цилиндрическими участками ротора. 4. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что рабочая полость гидромашины образована двумя кольцевыми рабочими полостями, последовательно установленными вдоль оси гидромашины, в которых расположено два ряда замыкателей. 5. Гидромашина по п.4, отличающаяся тем, что в каждом гнезде ротора расположены два сочлененных замыкателя с общим синхронизатором, взаимодействующим с лопастями корпуса в противофазе.