НАСОСНЫЙ ГИДРОПРИВОД Российский патент 1999 года по МПК B62D5/06 B64C13/36 

Предлагаемое изобретение относится к насосным гидроприводам, нашедшим самое широкое распространение во многих отраслях машиностроения в качестве исполнительного механизма в системах управления дорожно-транспортных машин, в системах автоматики, в станкостроении, самолетостроении и др.

Известны аксиально-плунжерные насосы, с клапанно-щелевым распределением переменной производительности (Т. М.Башт. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М.: Машиностроение, 1974, с.407, рис.164), регулятор производительности которого выполнен в виде подпружиненного дифференциального штока, жестко связанного с помощью диска с регулировочными втулками, подвижно посаженными на плунжерах.

Известны радиально-плунжерные насосы с клапанно-щелевым распределением переменной производительности ( там же, с.417, рис.171), регулирование которой осуществляется путем ограничения объема рабочей жидкости, поступающей в полость всасывания.

Известны аксиально-поршневые насосы (там же, с. 423, рис.174, б), регулирование подачи которых осуществляется изменением угла наклона люльки с помощью силового цилиндра, поршневая полость которого с целью недопущения перегрузки приводного электродвигателя при пуске может соединяться с гидробаком при помощи электромагнитного трехходового золотника.

Известны гидромеханические передачи постоянной выходной скорости (там же, с.449, рис.187), состоящие из регулируемого насоса, имеющего переменное число оборотов приводного вала и нерегулируемого гидромотора, на валу которого установлен центробежный регулятор, связанный с клапаном, дозирующим подачу рабочей жидкости в полость гидроцилиндра, управляющего наклоном люльки насоса.

Наиболее близким по технической сущности является электрогидравлический привод с объемным регулированием (Гидравлический следящий привод. Под ред. Лещенко В. А. и др. - М.: Машиностроение, 1968, с.513-516, рис.7.15, 7.17), содержащий гидродвигатель, золотниковый гидрораспределитель, гидробак с наддувом и электропроводную насосную станцию с насосом переменной производительности, основной аксиально-поршневой насос регулируемой производительности, шестеренного насоса управления, гидробака, поршня, являющегося исполнительным звеном в механизме управления, пятилинейного управляющего золотника, клапанной коробки, предохранительного клапана и др.

Известны достоинства автономных рулевых гидроприводов данного класса (см. там же, с. 495-497), основным из которых являются сравнительно высокий КПД и ресурс, минимальный вес и габариты, значительно меньший нагрев рабочей жидкости, бесступенчатое регулирование скорости.

Однако широко известны и недостатки известных насосных гидроприводов. Наиболее существенными из них являются нестабильность скоростных и нагрузочных характеристик при значительном изменении температуры рабочей жидкости и при колебании числа оборотов приводного вала насосов. Кроме того, много отказов у известных гидроприводов имеет место во время пуска, особенно в условиях отрицательных температур окружающей среды.

Целью предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение стабильности скоростных и нагрузочных характеристик в условиях широкого диапазона изменения температуры рабочей жидкости в гидробаке и значительного колебания числа оборотов приводного вала, а также повышения срока службы гидропривода путем снижения нагрузки на приводном валу при пуске.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом насосном гидроприводе в гидролинии всасывания насоса высокого давления установлены гидроклапан включения, камера управления которого соединена с гидролинией подачи насоса низкого давления, и устройство обратной связи по внешней нагрузке, выполненное в виде подпружиненного цилиндра, снабженного камерой управления, соединенной с гидролинией подачи насоса высокого давления, и рабочими окнами, выполненными, например, в виде треугольников, основания которых обращены в сторону закрытия окон, а их суммарная площадь равна величине, обеспечивающей расход, не превышающий величину геометрической подачи насоса высокого давления при минимальном числе оборотов приводного вала, при этом пружина устройства обратной связи по внешней нагрузке установлена без предварительного поджатия, а пружина вытеснительного устройства установлена с поджатием, обеспечивающим необходимое приращение установочного усилия пропорционально приращению температуры рабочей жидкости в гидробаке.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена его общая схема.

Насосный гидропривод содержит плунжерный насос высокого давления 1 с клапанно-щелевым распределением, расположенный с ним на общем приводном валу насос низкого давления 2, исполнительный гидродвигатель 3, электрогидроусилитель 4, устройство обратной связи по внешней нагрузке, выполненное в виде цилиндра 5, подпружиненного пружиной 6, снабженное камерой управления 7 и расположенными на его поверхности рабочими окнами 8, установленный в гидролинии всасывания 9 гидроклапан включения 10, снабженный камерой управления 11, гидробак 12 с вытеснительным устройством, выполненным в виде поршня 13, поджатого пружиной 14, заправочный клапан 15, предохранительные клапаны 16 и 17.

При пуске приводного вала насос высокого давления 1 благодаря тому, что его гидролиния всасывания 9 перекрыта, а пружина 6 установлена без предварительного поджатия, находится в режиме нулевой подачи без противодавления, обеспечивая тем самым минимальную нагрузку на приводном валу, а насос низкого давления 2 по мере набора оборотов обеспечивает набор давления до своей номинальной величины, на которую настроено начало срабатывания пружины клапана включения 10, открывая гидролинию всасывания 9 насоса высокого давления 1 для прохода рабочей жидкости из гидробака 12 через рабочие окна 8 к насосу 1, который обеспечивает подачу к рабочим буртам золотника электрогидроусилителя 4 и в камеру управления 7, осуществляя перемещение цилиндра 5 и пружины 6 в сторону закрытия окон 8 и затяжки пружины 6, переводя насос 1 на режим нулевой подачи при максимальном давлении.

Очевидно, что величина подачи насоса высокого давления 1, а следовательно, и скорость исполнительного гидродвигателя 3, будет зависеть только от расхода рабочей жидкости через окна 8 и не будет реагировать на изменение числа оборотов приводного вала, что и позволяет обеспечить стабильность скоростных характеристик привода в широком диапазоне изменения числа оборотов приводного вала.

С ростом температуры рабочей жидкости в гидробаке 12, вследствие расширения ее объема, последующего смещения поршня 13 и увеличения затяжки пружины 14 увеличивается перепад давления на кромках рабочих окон 8, который приводит к увеличению подачи насоса 1 на величину суммарных утечек в приводе, связанных с ростом температуры рабочей жидкости, что и позволяет обеспечить стабильность скоростных и нагрузочных характеристик при значительном изменении температуры рабочей жидкости.

Команда, поступающая в электрогидроусилитель 4 в виде электрического сигнала управления, преобразуется в перемещение золотника, обеспечивая соединение одной из полостей гидродвигателя 3 с гидролинией подачи насоса 1, а другой - с гидробаком 12. В зависимости от величины и знака управляющего сигнала обеспечивается перемещение поршня гидродвигателя 3 в ту или иную сторону с определенной скоростью.

При этом максимальному управляющему сигналу соответствует максимальное открытие рабочих окон 8 и максимальная подача насоса 1, а минимальному сигналу - минимальное открытие окон 8 и минимальная подача насоса 1. При отсутствии управляющего сигнала подача насоса 1 практически отсутствует, а цилиндр 5 под воздействием заданного максимального давления подачи смещается, преодолевая противодействие пружины 6, в положение полного закрытия окон 8.

Следует подчеркнуть, что результаты многочисленных исследований насосных гидроприводов, выполненных в соответствии с предлагаемой принципиальной схемой и эксплуатируемых при оборотах приводного вала до 18000 об/мин и рабочих давлениях до 280 кгс/см², подтвердили высокую надежность, работоспособность и стабильность выходных параметров в широком диапазоне внешних воздействующих факторов.

Насосный гидропривод относится к исполнительным механизмам систем управления различных машин, судов, испытательных аппаратов и др. В гидролинии всасывания насоса высокого давления установлены гидроклапан включения, камера управления которого соединена с гидролинией подачи насоса низкого давления, и устройство обратной связи по внешней нагрузке, выполненное в виде подпружиненного цилиндра, снабженного камерой управления, соединенной с гидролинией подачи насоса высокого давления, и рабочими окнами, выполненными, например, в виде треугольников, основания которых обращены в сторону закрытия окон, а их суммарная площадь равна величине, обеспечивающей расход, не превышающий величину геометрической подачи насоса высокого давления при минимальном числе оборотов приводного вала, при этом пружина устройства обратной связи по внешней нагрузке установлена без предварительного поджатия, а пружина вытеснительного устройства установлена с поджатием, обеспечивающим необходимое приращение установочного усилия пропорционально приращению температуры рабочей жидкости в гидробаке. Изобретение направлено на повышение стабильности скоростных и нагрузочных характеристик в условиях широкого диапазона изменения температуры рабочей жидкости в гидробаке, значительного повышения числа оборотов приводного вала, повышение срока службы гидропривода. 1 ил.

Насосный гидропривод, содержащий расположенные на общем приводном валу плунжерный насос высокого давления с клапанно-щелевым распределением и насос низкого давления и связанные между собой гидролиниями исполнительный гидродвигатель, электрогидроусилитель, устройство обратной связи по внешней нагрузке и гидробак, снабженный вытеснительным устройством, выполненным в виде подпружиненного поршня, отличающийся тем, что в линии всасывания насоса высокого давления установлены гидроклапан включения, камера управления которого соединена с гидролинией подачи насоса низкого давления, и устройство обратной связи по внешней нагрузке, выполненное в виде подпружиненного цилиндра, снабженного камерой управления, соединенной с гидролинией подачи насоса высокого давления, и рабочими окнами, выполненными, например, в виде треугольников, основания которых обращены в сторону закрытия окон, а их суммарная площадь равна величине, обеспечивающей расход, не превышающий величину геометрической подачи насоса высокого давления при минимальном числе оборотов приводного вала, при этом пружина устройства обратной связи по внешней нагрузке установлена без предварительного поджатия, а пружина вытеснительного устройства установлена с поджатием, обеспечивающим необходимое приращение установочного усилия пропорционально приращению температуры рабочей жидкости в гидробаке.