НАСОСНЫЙ ГИДРОПРИВОД Российский патент 2000 года по МПК F04B49/00 

Предлагаемое изобретение относится к насосным гидроприводам, нашедшим самое широкое применение в области гидроавтоматики в качестве исполнительного механизма в системах управления грузоподъемных механизмов, речных судов, станкостроении, самолетостроении и др.

Известны электрогидравлические следящие рулевые гидроприводы, содержащие насос регулируемой производительности, исполнительный гидродвигатель, электрогидравлический усилитель с золотниковым распределителем и гидробак закрытого типа с избыточным давлением (см. например, книгу Гамынин Н.С. "Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов". М.: Машиностроение. 1981 г., стр. 12, рис. 1.5).

Известны гидробаки закрытого типа с избыточным давлением, содержащие в качестве разделителя сред поршень с уплотнительными кольцами и плунжер с камерой управления, соединенной с гидролинией подачи насоса (см. например, книгу Ю. И. Чупраков "Гидропривод и средства гидроавтоматики". М.: Машиностроение. 1979 г. стр. 216, рис. 171 в.).

Наиболее близким по технической сущности является автономный рулевой гидропривод, содержащий приводной электродвигатель и связанные между собой гидролиниями подачи и слива управляемый от электромеханического преобразователя золотниковый гидрораспределитель, гидродвигатель, насос переменной производительности и гидробак закрытого типа с избыточным давлением, содержащим в качестве разделителя сред подпружиненный поршень с уплотнительными кольцами. (см. авт. св. СССР N 1128493 от 27.10.96 г., кл. 6 B 64 C 13/36).

Недостатком указанных гидроприводов является невысокая степень герметичности в условиях длительного (до 20 лет) срока хранения при воздействии переменных температур окружающей среды (±60)^oC), когда поршень гидрокомпенсатора, разделяющий рабочую жидкость гидропривода и атмосферу, отслеживая суточные и сезонные колебания температуры окружающей среды, находясь при этом под воздействием повышенного давления в гидробаке, создаваемого пружиной или давлением напора, постоянно перемещается, что приводит к износу уплотнительных колец, находящихся на поршне, и износу рабочих поверхностей поршня и цилиндра, и как следствие, к потере герметичности, засорению фильтров, прихватыванию золотниковых пар и др. Кроме того, существенным недостатком известных гидроприводов является невысокая надежность пуска, особенно в условиях пониженной (до минус 60^oC) температуры окружающей среды, из-за повышенной вязкости рабочей жидкости и пониженного давления в гидробаке, величину которого, как известно, определяет, с одной стороны, усилие, создаваемое атмосферным давлением на торце поршня и пружиной, которому, с другой стороны, противодействуют усилие трения со стороны уплотнительных колец, расположенных на поршне, достигающее, особенно в условиях пониженных температур и повышенной загрязненности рабочей жидкости, из-за потери эластичности уплотнительными кольцами, величины, при которой поршень "зависает", в результате чего давление в гидробаке становится значительно ниже атмосферного, происходит недозаполнение подплунжерных полостей насоса, что и приводит к его незапуску.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение надежности пуска и работоспособности гидропривода при длительном сроке хранения в широком диапазоне температуры окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом гидроприводе, содержащем в общем корпусе связанные между собой гидролиниями подачи и слива насос регулируемой производительности, исполнительный гидродвигатель, электромеханический преобразователь с золотниковым гидрораспределителем и гидробак закрытого типа с избыточным давлением, содержащим плунжер с камерой управления, установлено компенсирующее устройство, состоящее из пружинного узла, расположенного внутри сильфона и содержащего предварительно поджатую пружину, размещенную между двумя упорами, один из которых установлен с возможностью контактирования с дном сильфона подвижно на другом упоре, который подвижно установлен на приливе, выполненном в торцевой части гидробака, и взаимодействует с плунжером, размещенным в указанном приливе вместе с камерой управления, при этом сильфон расположен внутри гидробака так, что его наружная поверхность контактирует с рабочей жидкостью, а внутренняя поверхность - с атмосферой.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где представлена общая схема гидропривода.

Насосный гидропривод содержит насос 1 регулируемой производительности с размещенными в нем приводным валом 2, наклонной шайбой 3, плунжерами 4 и нагнетательынми клапанами 5, исполнительный гидродвигатель 6, гидрораспределитель 7, связанный гидролинией 8 с полостью всасывания насоса, гидролинией 9 - с полостью подачи насоса, гидролиниями 10 и 11 - с полостями гидродвигателя и гидролинией 12 - с гидробаком 13, в котором размещено компенсирующее устройство 14, состоящее из сильфона 15 с расположенным в нем пружинным узлом, содержащим в предварительно поджатом состоянии пружину 16, размещенную между упорами 17 и 18. При этом упор 17 подвижно установлен на упоре 18, который, в свою очередь, подвижно установлен на приливе 19, внутри которого расположен плунжер 20, камера управления 21 которого связана гидролинией с подачей насоса.

Для управления перемещением золотника гидрораспределителя использован электромеханический преобразователь 22, для предохранения гидропривода от перегрузок использован предохранительный клапан 23, для предохранения гидропривода от засорения использован фильтр 24, для заправки гидропривода рабочей жидкостью использован штуцер 25.

При хранении в широком диапазоне температур окружающей среды (±60^oC) сильфон 15 отслеживает весь диапазон изменения объема рабочей жидкости в гидробаке 13, связанный с колебанием температуры окружающей среды, не вступая в контакт с пружинным узлом, т.к. рабочее давление в камере управления 21 отсутствует. При этом давление в гидробаке 13 практически сохраняется равным атмосферному, что создает благоприятные условия пуска гидропривода, а перепад давления между давлением в гидробаке и атмосферной практически отсутствует, что обеспечивает повышенную надежность при хранении в течение всего срока.

При пуске приводного вала насоса давление, возникающее в гидролинии подачи 9, смещает плунжер 20 вместе с пружинным узлом до соприкосновения с дном сильфона 15, удерживая их, независимо от режима работы гидропривода, т. е. от величины давления в гидролинии подачи 9, меняющегося в широких пределах, в этом положении, обеспечивая повышенное до 3 - 4 кг/см², и практически постоянное давление в гидробаке 13, определяемое усилием предварительной затяжки пружины 16, и одновременно необходимую компенсацию расширения объема рабочей жидкости в гидробаке 13, возникающего за счет собственного тепловыделения, путем просадки сильфона 15 вместе с упором 17 относительно упора 18.

Команда, поступающая в электромеханический преобразователь 22 в виде электрического сигнала управления, преобразуется в перемещение золотника гидрораспределителя 7, обеспечивая открытие гидролинии всасывания 8 и соединение одной из полостей гидродвигателя 6 с гидролинией подачи 9, а другой полости - с гидробаком 13.

В зависимости от величины и знака управляющего сигнала обеспечивается вполне определенная величина открытия окна, связанного с гидролинией всасывания, и перемещение поршней гидродвигателя в ту или иную сторону с определенной скоростью, при этом максимальному сигналу управления соответствует максимальное смещение золотника, а следовательно, максимальная подача насоса и максимальная скорость перемещения поршней гидродвигателя, минимальному сигналу - минимальная скорость.

Многочисленные исследования, проведенные при использовании насосных гидроприводов, выполненных в соответствии с предлагаемой схемой, полностью подтвердили их преимущества по сравнению с известными.

Насосный гидропривод предназначен для использования в области гидроавтоматики в качестве исполнительного механизма в системах управления грузоподъемных машин, речных судов, в станкостроении и самолетостроении и др. Насосный гидропривод содержит расположенные в общем корпусе и связанные гидролиниями насос регулируемой производительности, исполнительный гидродвигатель, гидрораспределитель, электромеханический преобразователь и гидробак закрытого типа с избыточным давлением. Гидробак содержит компенсирующее устройство, состоящее из пружинного узла, расположенного внутри сильфона и содержащего предварительно поджатую пружину, размещенную между двумя упорами, один из которых установлен с возможностью контактирования с дном сильфона подвижно на другом упоре, который подвижно установлен на приливе, выполненном в торцевой части гидробака, и взаимодействует с плунжером, управляемым давлением подачи и размещенным в указанном приливе. Сильфон расположен внутри гидробака так, что его наружная поверхность контактирует с рабочей жидкостью, а внутренняя поверхность - с атмосферой. Повышаются надежность пуска и работоспособность гидропривода при длительном сроке хранения в широком диапазоне температуры окружающей среды. 1 ил.

Насосный гидропривод, содержащий расположенные в общем корпусе и связанные между собой гидролиниями насос регулируемой производительности, исполнительный гидродвигатель, гидрораспределитель, электромеханический преобразователь и гидробак закрытого типа с избыточным давлением, содержащий компенсирующее устройство, снабженное плунжером, управляемым давлением подачи, отличающийся тем, что компенсирующее устройство состоит из пружинного узла, расположенного внутри сильфона и содержащего предварительно поджатую пружину, размещенную между двумя упорами, один из которых установлен с возможностью контактирования с дном сильфона подвижно на другом упоре, который подвижно установлен на приливе, выполненном в торцевой части гидробака, и взаимодействует с плунжером, размещенным в указанном приливе, при этом сильфон расположен внутри гидробака так, что его наружная поверхность контактирует с рабочей жидкостью, а внутренняя поверхность - с атмосферой.