АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ Российский патент 1997 года по МПК F04B1/26 

Изобретение относится к гидроприводу, в частности к гидромашинам с регулируемым рабочим объемом с поворотным распределителем.

Известен аксиально-поршневой насос с наклонным блоком цилиндров, в котором изменение рабочего объема осуществляется поворотом распределителя по поверхности вращения крышки. В крышке имеются каналы низкого и высокого давления, которые соединены с каналами распределителя во всех положениях поворота, каналы распределителя длиннее каналов корпуса на величину хода гидроцилиндра поворота распределителя. Вокруг каналов распределителя имеются уплотнительные пояски, ограниченные выемки [1]
Недостаток устройства возможный угол поворота распределителя с блоком цилиндров по отношению к оси вала ограничен, так как каналы в корпусе во всех положениях поворота распределителя должны уплотняться распределителем. Поверхность распределителя, контактирующая с крышкой, рассчитывается как гидростатическая опора, минимальное усилие прижима которой для гидромашин, имеющих нечетное количество поршней, равно
,
где
Z количество поршней;
d диаметр цилиндров.

Усилие отжима и прижима в соответствии с [2] связаны следующим соотношением:
P_отж 0,9 P_пр.
Усилие отжима гидростатической опоры распределителя со стороны корпуса определяется по следующей зависимости:
P_отж P • S_k + 0,5 P • S_y,
где
S_k площадь канала распределителя с высоким давлением P;
S_y площадь уплотнительных поясков распределителя, имеющих линейную эпюру изменения давления по треугольнику 0,5P.

Анализ этой формулы показывает, что силу отжима можно уменьшить, а значит и увеличить диапазон поворота распределителя за счет площадей S_k и S_y.

Однако площадь уплотнительных поясков уменьшать не позволяют допустимые контактные нагрузки между распределителем и корпусом, которые возникают, когда с каналом высокого давления соединено максимальное количество поршней.

Одним из ограничений для уменьшения канала высокого давления в корпусе и распределителе является гидравлические потери в этом канале, которые определяются из допустимой скорости истечения жидкости.

Вторым ограничением является то, что канал высокого давления располагают под углом к опорной поверхности корпуса и распределителя [3] Канал этот расположен под углом ввиду того, что поршень регулятора, рассчитанный по известным методикам, своей расточкой не позволяет его делать перпендикулярно опорной поверхности.

Третьим ограничением у известных гидромашин фирмы "Рексрот" (Германия) является пружина, установленная на меньший диаметр поршня регулятора, что еще больше усугубляет ворую причину. Пружина необходима для машин, регулируемых от нулевого объема. Она выводит качающий узел от нуля при отсутствии рабочего давления.

Устройство (патент ФРГ N 2401331 кл. F 04 B 1/24, 1974), является наиболее близким к данному изобретению.

Техническая задача изобретения расширение функциональных возможностей путем смещения от оси вращения блока и соответственно от оси насоса дифференциального поршня с пальцем и отверстия в распределителе, в которое входит палец, в сторону канала всасывания и установки пружины возврата с нуля в полости большого диаметра поршня регулятора, а другим в хвостовик поршня. Такое устройство позволяет уменьшить угол наклона канала нагнетания к опорной поверхности корпуса до нуля, что позволяет без увеличения потерь за счет сохранения сечения канала увеличить угол возникновения поворота распределителя и качающего узла.

На фиг. 1 изображен аксиально-поршневой насос в продольном разрезе; на фиг. 2 сечение А-А.

Аксиально-поршневой насос с регулируемым рабочим объемом содержит установленный в корпусе 1 на подшипниках 2 вал 3 с фланцем 4, шарнирно соединенный с поршнями 5 и центральной цапфой 6. Поршни 5 расположены в цилиндрах 7 блока 8, центрируемого цапфой 6 и приводимого во вращение валом 3 через фланец 4 и поршни 5. Ход поршней определяется углом поворота, образованным осью вращения блока 8 и осью вращения вала 3. Блок 8 опирается на распределитель 9, прилегающий по поверхности вращения к корпусу 10. Блок 8 прижимается к распределителю 9, а тот в свою очередь к корпусу 10 при отсутствии давления в цилиндрах 7 под действием усилия пружин 11 и в рабочем состоянии под действием усилия пружин 11 и гидравлического давления в цилиндрах 7 блока 8.

Регулирование рабочего объема обеспечивается скольжением распределителя 9 по опорной поверхности вращения корпуса 10 вдоль направляющих 12. Перемещение распределителя 9 по опорной поверхности корпуса 10 осуществляется дифференциальным (ступенчатым) поршнем 16 с пальцем 14, входящим в отверстие 15 распределителя 9. Малый диаметр поршня 13 постоянно находится под давлением, подводимым из канала 16 высокого давления по каналу 17.

Управление поршнем 13 осуществляется с помощью золотника 18. Высокое давление подводится через канал 19 в поршне 13 к средней части дифференциального (ступенчатого) золотника 18, т.е. золотник 18 является измерителем давления. Распределительный поясок 20 имеет диаметр больше, чем уплотнительный поясок 21, а от подвешенного между ними высокого давления возникает сила, с которой золотник 18 воздействует через башмак 22 и подпятник 23 на плоскость 4 рычага 25, имеющего ось 26 поворота, в котором выполнены каналы 28, соединяющие с дренажной полостью 29 выточку 30, расположенную между распределительным 20 и опорным 27 поясками.

В пальце 14 выполнен канал 31, ориентированный в сторону большого диаметра поршня 13 с помощью фиксирующего винта 32, в котором имеется канал 33 для соединения канала 31 с цилиндром 34 большого диаметра поршня 13.

Пружина 35, расположенная в крышке 36, закрывающей малый цилиндр дифференциального поршня 13, воздействует на другое плечо рычага 25 через центр 37. Усилие пружины 35 регулируется винтом 38. С другой стороны пружины 35 на рычаг 258 воздействует плунжер 39 управле6ния. Дифференциальный поршень 13 с пальцем 14 и отверстием 15 в распределитель 9, в которое входит палец 14, смещены от оси 40 вращения блока 8 и соответственно насоса в сторону канала 41 всасывания.

Пружина 42 возврата с нуля установлена в полости большого диаметра поршня 13 и одним концом упирается в корпус 10, а другим в хвостовик поршня 13.

Фланец 4 вала 3 насоса, вращающегося на подшипниках 2, преобразует крутящий момент по валу 3 в возвратно поступательное движение поршней 5 в блоке 8, вращающегося на цапфе 6. Поршни 5 за первую половину оборота всасывают рабочую жидкость, а за другую половину оборота нагнетают ее. Поршень 13 с пальцем 14, входящим в распределитель 9, изменяя угол между блоком 8 и валом 3, изменяет ход поршней 5 и рабочий объем насоса в зависимости от высокого давления в канале 16. Цилиндр 43 малого диаметра поршня 13 постоянно соединен каналом 17 с высоким давлением, которое по каналу 19 поршня 13 поступает к золотнику 18. В момент, когда сила высокого гидравлического давления на золотник 18 превысит силу предварительного поджатия пружины 35 с учетом силы гидростатического управляющего давления на плунжер 39, золотник 18 перемещается в сторону рычага 25 и соединяет распределительным пояском 20 канал 31 с высоким давлением. Жидкость под высоким давлением от канала 31 поступает через канал 33 винта 32 в цилиндр 34 большого диаметра поршня 13. Поршень 13 перемещается и уменьшает угол наклона блока 8 и соответственно рабочий объем. При падении рабочего давления моменты сил от пружины 35 и гидростатического давления на плунжер 39 поворачивает рычаг 25, при этом золотник 18 перемещается в сторону распределителя 9 и соединяет цилиндр 34 через канал 33 выточку 30 каналы 28 золотника 18 с дренажной полостью 29. Поршень 13 возвращается в исходное положение. Регулятор отслеживает функцию постоянной мощности, так как плечо воздействия пружины 35 и плунжера 30 постоянно, а плечо воздействия золотника 18, чувствительного к давлению, меняется. При поступлении управляющего давления под плунжер 39, превышающего силу пружины 35, регулятор идет к нулевому рабочему объему. Происходит падение рабочего давления до уравновешивания силы пружины 42 с силой давления на площади поршня 13. Насос, приближаясь к нулевому рабочему объему, будет держать это давление, пока не будет убрано управляющее давление на плунжер 39.

Использование: в гидроприводе. Сущность изобретения: ось вращения блока смещена относительно оси насосов дифференциального поршня с пальцем и отверстия в распределителе, в которое входит палец, в сторону канала всасывания. Пружина возврата с нуля установлена в полости большого диаметра поршня регулятора, которая одним концом упирается в корпус регулятора, а другим - в хвостовик поршня. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аксиально-поршневой насос с регулируемым рабочим объемом, содержащий корпус, вал с фланцем, установленный в подшипниках, вращающийся блок цилиндров с поршнями, шарнирно соединенными с фланцем вала и контактирующий с распределителем, установленным в корпусе с возможностью перемещения по поверхности вращения при помощи дифференциального поршня с пальцем, золотник, опирающийся на двуплечий рычаг, на противоположное плечо которого опирается пружина, отличающийся тем, что дифференциальный поршень с пальцем и отверстие в распределителе, в которое входит палец, смещены от оси вращения блока и соответственно от оси насоса в сторону канала всасывания. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что в корпусе регулятора в полости большого диаметра поршня установлена пружина возврата с нуля, которая одним концом упирается в корпус, а другим концом упирается в хвостовик большого диаметра поршня.