НАСОС ПЕРЕМЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ Российский патент 2000 года по МПК F04B1/30 

Изобретение относится к аксиально-поршневым насосам переменной производительности с регулируемой люлькой и электрогидравлическим управлением.

Известны конструкции аксиально-поршневых насосов переменной производительности. Изменение производительности этих насосов осуществляется за счет изменения амплитуды качающих поршней, что достигается изменением угла наклона люльки, ограничивающей амплитуду качания поршней. Для обеспечения позиционирования люльки относительно входного сигнала могут применяться механические либо электрические обратные связи по положению (углу наклона) люльки.

В качестве аналога заявляемого технического решения может быть рассмотрен насос гидропривода МКРН. 303364.001, выпускаемый Ковровским электромеханическим заводом. В качестве датчика положения люльки насоса применен вращающийся трансформатор, ротор которого расположен на оси вращения люльки. Недостатком данной конструкции является ее повышенная стоимость и сложность конструкции из-за необходимости обеспечения соосности ВТ и люльки.

Наиболее близкой к данному изобретению конструкцией, которую целесообразно рассмотреть, является конструкция регулируемых аксиально-поршневых насосов производства АО "ПСМ" [1], в которой блок цилиндров опирается на подвижный распределитель, шарнирно связанный с поршнем управления. При подаче управляющего давления в ту или иную полость цилиндра управления происходит перемещение поршня и связанного с ним распределителя, при этом изменяется угол наклона блока цилиндров и, как следствие, производительность насоса. Такую конструкцию имеет, например, электроуправляемый насос 313.3 ... 006. Позиционирование регулирующего органа в режиме задания расхода достигается за счет реализации механической обратной связи с помощью следящего золотника. При этом динамические характеристики насоса ограничиваются дросселирующими каналами золотника, а точность позиционирования зависит от точности задания силового воздействия электромагнитом и стабильности уравновешивающих его силы упругости пружины и сил трения. Выполнение данных условий требует достаточно сложных конструктивных решений, что является недостатком прототипа.

При решении многих задач требуется применение насосов переменной производительности с качественным электроуправлением, что позволяет расширить функциональные возможности гидросистем.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение качества пропорционального управления насосом. Технический результат достигается за счет обеспечения лучшего позиционирования регулирующего органа и повышения его быстродействия.

Для этого в насос переменной производительности аксиально-поршневого типа с электрогидравлическим управлением, содержащим качающий блок, корпус цилиндра с поршнем управления, электрогидравлический преобразователь управления поршнем, введен датчик положения поршня, выполненный по принципу линейного трансформатора, причем в поршне управления выполнена выточка, в которой размещена катушка датчика, прикрепленная к крышке корпуса цилиндра управления, а подвижный сердечник датчика соединен с поршнем. При этом большая часть габаритов датчика положения размещается непосредственно в поршне управления, что не приводит к значительному увеличению габаритов насоса, а для некоторых типов насосов полностью размещается в поршне. Отсутствие люфтовых соединений между регулирующим органом и датчиком его положения позволяет получить высокую добротность регулирования. Предлагаемая конструкция позволяет ввести датчик положения регулирующего органа без существенного изменения конструкции, а также проводить доработки уже существующих типов насосов. Изложенное выше преимущество указанной конструкции позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 приведена конструкция насоса-прототипа, на фиг. 2 - конструкция заявляемого изобретения.

Насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением состоит из вала 1, вращающегося в подшипниковом узле в корпусе 2 насоса. На валу шарнирно закреплены шатуны 3 с поршнями 4, которые входят в отверстия блока цилиндров 5. Блок цилиндров вращается на шипе 6, опираясь на подвижный сферический распределитель 7, шарнирно связанный через палец 8 с поршнем управления 9. Положение поршня 9 в корпусе цилиндра управления 10 определяет угол наклона блока цилиндров 5. Пружина 11 выводит поршень управления в крайнее положение при отсутствии управляющего давления, обеспечивая минимальный угол наклона блока цилиндров 5 и минимальную производительность насоса. Со стороны, противоположной пружине, в поршне 9 выполнена выточка 12, в которой размещена катушка 13 датчика положения. В поршне управления 9 закреплен шток 14 с сердечником 15, перемещающимся в катушке 13 датчика. Крышка 16 корпуса цилиндра 10 одновременно является корпусом датчика положения. Для управления насосом на корпусе цилиндра 10 насоса крепится пропорциональный электроуправляемый гидрораспределитель 17. При вращении вала насоса поршни 4 совершают возвратно-поступательные движения в блоке цилиндров 5, обеспечивая, таким образом, всасывание и нагнетание рабочей жидкости, и чем больше угол наклона качающегося блока цилиндров 5, тем больше амплитуда перемещения поршней и больше подача насоса.

Насос работает следующим образом:
при отсутствии управляющего сигнала на электромагните распределителя механизма управления давление управления подводится в полость A под поршень управления 9, который через палец 8 перемещает регулирующий орган (распределитель 7) в положение, соответствующее минимальному углу наклона блока цилиндров, обеспечивая таким образом минимальную (нулевую) подачу насоса. При включении электромагнита (подаче нулевого сигнала) золотник распределителя механизма управления становится в положение, при котором обеспечивается равенство давлений в полостях A и B и регулирующий орган неподвижен. При подаче управляющего сигнала на электромагнит распределителя давление управления подается в полость B, поршень управления 9 движется вместе с закрепленным на нем штоком 14 с чувствительным сердечником датчика 15 до тех пор, пока сигнал, снимаемый с датчика положения регулирующего органа, не уравновесит входной сигнал и суммарный сигнал управления, приняв нулевое значение, не установит распределитель механизма управления в положение, при котором давления в полостях A и B уравновесятся. В этом положении поршень управления 9 останавливается, устанавливая регулирующий орган (распределитель 7) и качающий блок цилиндров 5 с поршнями 4 на угле, соответствующем величине входного сигнала и обеспечивающем необходимую подачу насоса. Изменение входного сигнала вызывает изменение положение золотника распределителя механизма управления, давление управления подается в соответствующую полость цилиндра управления, приводя к перемещению поршня 9, изменению угла наклона качающего блока цилиндров 5 и производительности насоса до тех пор, пока сигнал, снимаемый с датчика положения регулирующего органа, не уравновесит измененный входной сигнал. Таким образом, каждой величине сигнала управления, подаваемого на вход механизма управления, соответствует своя производительность насоса. При отсутствии или аварийном пропадании сигнала управления распределитель механизма управления занимает положение, обеспечивающее установку поршня управления и качающего блока в нулевое положение, обнуляя или приводя к минимуму подачу насоса.

Результаты испытаний насосов с датчиком положения регулирующего органа описанной конструкции, как изготовленных на базе нереверсивных аксиально-поршневых машин производства АО "ПСМ", так и реверсивных аксиально-плунжерных конструкции АО "КЭМЗ", показали высокую надежность конструкции, хорошую управляемость и динамичность и рекомендованы для применения в электрогидравлических системах управления.

Использованная литература
1. Каталог гидрооборудования. АО "Пневмостроймашина".- Екатеринбург, 1997, Первоуральская типография, зак. 437, с.34.

Изобретение предназначено для использования в электрогидравлических системах управления в насосах переменной производительности с регулируемой люлькой и электрогидравлическим управлением. Насос переменной производительности аксиально-поршневого типа с электрогидравлическим управлением содержит качающийся блок, поршень управления люлькой насоса, кинематически связанный с датчиком положения, выполненным в виде линейного трансформатора. В поршне управления выполнена выточка, в которой размещена обмотка датчика на каркасе, что позволяет разместить большую часть датчика или весь датчик в поршне управления. Значительно повышается надежность, управляемость и динамичность. 2 ил.

Насос переменной производительности аксиально-поршневого типа с электрогидравлическим управлением, содержащий качающий блок, поршень управления положением качающего блока, расположенный в корпусе цилиндра, отличающийся тем, что насос снабжен датчиком положения поршня, выполненным в виде линейного трансформатора, причем в поршне управления выполнена выточка, в которой размещена катушка датчика положения, прикрепленная к крышке корпуса цилиндра, а подвижный сердечник датчика соединен с поршнем.