ГИДРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F01C1/10 F03C2/08 F04C2/10 

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к гидродвигателям, и направлено на повышение КПД и увеличение передаваемого крутящего момента.

Известен гидромотор, содержащий статор с внутренним зубчатым венцом, имеющим зубья в виде цилиндрических роликов, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом, и крышки, в одной из которых выполнены каналы подвода-отвода рабочей среды и распределительные торцевые отверстия (см. Бирюков Б.Н. Роторно-поршневые гидравлическое машины. - М.: Машиностроение, 1972 г., с. 23, рис. 13).

Недостатком данного гидромотора является низкий КПД, обусловленный высоким гидравлическим сопротивлением протеканию рабочей среды от каналов подвода-отвода к рабочим камерам через распределительные торцевые отверстия ротора. Кроме того, КПД известного устройства снижается вследствие перетекания рабочей среды между рабочими камерами через зазоры между роликами и крышкой, что создает дополнительный расход рабочей жидкости.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому гидродвигателю устройством того же назначения является гидродвигатель, содержащий статор с внутренним зубчатым венцом, имеющим зубья в виде цилиндрических роликов, установленных с осевым зазором, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом, во впадинах которого выполнены пазы шириной 2,2-2,4 радиуса зуба ротора и длиной не более 0,5 ширины ротора, и крышки, контактирующие с торцами статора, имеющие каналы подвода-отвода рабочей среды и систему распределительных торцевых отверстий, сообщающих рабочие камеры с каналами подвода-отвода рабочей среды (см. пат. РФ N 2117767, кл. F 01 C 1/077, 1997 г.).

Данное устройство принято за прототип.

К недостаткам прототипа следует отнести низкий КПД, обусловленный высоким гидравлическим сопротивлением поступлению рабочей среды в рабочие камеры и дополнительным перетеканием рабочей среды между рабочими камерами через зазоры между роликами и крышкой.

Кроме того, жесткость зубьев ротора создает однополюсный контакт между зубом и роликом, что ведет к снижению передаваемого крутящего момента и уменьшает плавность хода гидродвигателя.

Сущность изобретения состоит в том, что в гидродвигателе, содержащем статор с внутренним зубчатым венцом, имеющим зубья в виде цилиндрических роликов, установленных с осевым зазором, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом, во впадинах которого выполнены пазы шириной 2,2-2,4 радиуса зуба ротора и длиной не более 0,5 ширины ротора, и крышки, контактирующие с торцами статора, имеющие каналы подвода-отвода рабочей среды и систему распределительных торцевых отверстий, сообщающих рабочие камеры с каналами подвода-отвода рабочей среды, торцы цилиндрических роликов выполнены сферическими с высотой сферы, равной 0,5 осевого зазора, а во впадинах наружного зубчатого венца на всю ширину ротора выполнены дополнительные пазы шириной, равной диаметру распределительных торцевых отверстий, и глубиной, обеспечивающей контакт пазов с этими отверстиями.

Предлагаемая совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат. Выполнение торцев роликов сферическими с высотой сферы, равной 0,5 осевого зазора, снижает перетекание рабочей среды между рабочими камерами через зазоры между роликами и крышкой, что уменьшает расход рабочей жидкости и увеличивает КПД гидродвигателя.

Кроме того, выполнение торцев роликов сферическими снижает потери мощности на преодоление трения в контактирующих поверхностях крышек и торцев роликов, что также ведет к увеличению механического КПД двигателя.

При этом обеспечивается лучшая приработка роликов к поверхности зубьев ротора, поскольку ролик контактирует с крышками в двух точках без осевого люфта.

Выполнение во впадинах наружного зубчатого венца на всю ширину ротора дополнительных пазов шириной, равной диаметру распределительных торцевых отверстий, и глубиной, обеспечивающей контакт пазов с этими отверстиями, снижает гидравлическое сопротивление протеканию рабочей среды к рабочим камерам благодаря увеличению площади сопряжения торцевых распределительных отверстий с полостями рабочих камер и исключению угла поворота распределительного канала в роторе. Указанное свойство заявляемого гидродвигателя также способствует увеличению КПД.

Благодаря дополнительным пазам, выполненным на всю ширину ротора, обеспечивается возможность упругого изгиба зубьев ротора у основания, что повышает величину передаваемого крутящего момента за счет равномерного перераспределения нагрузки по зубьям и увеличивает плавность хода двигателя.

Возможность упругого изгиба зубьев позволяет обеспечить равномерное пятно контакта по всей длине зацепления ролика с зубом ротора, что снижает контактные напряжения в зацеплении и увеличивает ресурс гидродвигателя в целом.

На фиг. 1 изображен гидродвигатель со снятой крышкой; на фиг. 2 - элемент Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Гидродвигатель содержит статор 1 с внутренним зубчатым венцом, во впадинах которого установлены с осевым зазором и возможностью осевого вращения цилиндрические ролики 2, установленный внутри статора 1 с образованием рабочих камер 3 ротор 4 с наружным зубчатым венцом 5, во впадинах которого выполнены пазы 6 шириной 2,2-2,4 радиуса зуба ротора 4 и длиной не более 0,5 ширины ротора 4, а также крышки 7, 8, контактирующие с торцами статора 1, имеющие каналы подвода 9 и отвода 10 рабочей среды и систему распределительных торцевых отверстий 11, сообщающих камеры 3 с каналами 9, 10.

Торцы роликов 2 выполнены сферическими с высотой сферы, равной 0,5 осевого зазора, а во впадинах зубчатого венца 5 ротора 4 на всю его ширину выполнены дополнительные пазы 12 шириной, равной диаметру отверстий 11, и глубиной, обеспечивающей контакт пазов 12 с отверстиями 11.

Гидродвигатель работает следующим образом.

Рабочая жидкость подается через канал подвода 9 и систему распределительных торцевых отверстий 11 в рабочие камеры 3, где создает одностороннее давление на ротор 4, под действием которого ротор 4 совершает вращательное движение. Слив рабочей жидкости из камер 3 осуществляется через систему отверстий 11 и канал отвода 10. Реверс гидродвигателя производится путем подачи рабочей жидкости через канал 10 и слив ее через канал 9.

Предлагаемый гидродвигатель может быть использован в различных областях промышленности и сельского хозяйства в качестве двигателя для привода рабочих органов машин, требующих низких оборотов и высокого крутящего момента.

Гидродвигатель предназначен для использования в гидромашиностроении, в частности, в гидроприводах различных механизмов. Гидродвигатель содержит статор с внутренним зубчатым венцом, имеющим зубья в виде цилиндрических роликов, установленных с осевым зазором, расположенный внутри него с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом, во впадинах которого выполнены пазы шириной 2,2-2,4 радиуса зуба ротора и длиной не более 0,5 ширины ротора, и крышки, контактирующие с торцами статора, имеющие каналы подвода и отвода рабочей среды и систему распределительных торцевых отверстий, сообщающих рабочие камеры с каналами подвода-отвода рабочей среды. Торцы роликов выполнены сферическими с высотой сферы, равной 0,5 осевого зазора, а во впадинах зубчатого венца ротора на всю его ширину выполнены дополнительные пазы шириной, равной диаметру отверстий, и глубиной, обеспечивающей контакт пазов с отверстиями. Изобретение обеспечивает повышение КПД и увеличение передаваемого крутящего момента. 3 ил.

Гидродвигатель, содержащий статор с внутренним зубчатым венцом, имеющим зубья в виде цилиндрических роликов, установленных с осевым зазором, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом, во впадинах которого выполнены пазы шириной 2,2-2,4 радиуса зуба ротора и длиной не более 0,5 ширины ротора, и крышки, контактирующие с торцами статора, имеющие каналы подвода-отвода рабочей среды и систему распределительных торцевых отверстий, сообщающих рабочие камеры с каналами подвода-отвода рабочей среды, отличающийся тем, что торцы цилиндрических роликов выполнены сферическими с высотой сферы, равной 0,5 осевого зазора, а во впадинах наружного зубчатого венца на всю ширину ротора выполнены дополнительные пазы шириной, равной диаметру распределительных торцевых отверстий, и глубиной, обеспечивающей контакт пазов с этими отверстиями.