АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА Российский патент 2005 года по МПК F04B1/20 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к выполнению поршней гидромашин, которые могут быть применены в станкостроении, транспортном машиностроении, следящих гидроприводах.

Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая блок цилиндров с поршнями, опирающимися на наклонный диск (Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение, 1974; с.182, 260, 261). В гидромашине центры сферических головок поршней расположены на продольной оси поршня. При этом поперечные силы, действующие со стороны опорного диска, перекашивают (опрокидывают) поршень в цилиндре, что приводит к повышенным контактным напряжением на краях направляющей части цилиндров, а следовательно, к повышению сил трения и снижению КПД гидромашины.

Известна также аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус с установленными в нем опорами, в которых закреплены диск и вал с блоком цилиндров, взаимодействующим рабочей стороной с торцевым распределителем, в цилиндрических расточках которого расположены поршни, каждый из которых соединен со своим башмаком, размещенным на наклонном диске, шарниром равных угловых скоростей, взаимодействующим с наклонным диском и упругим сепаратором, взаимодействующим своей внешней стороной с поршнями, а внутренней - со сферической поверхностью (DE 1653470 А1, 09.03.1972)

В указанной конструкции поперечные силы нагружают вал, шарнир равных угловых скоростей, наклонный диск, составные башмаки, пару блок цилиндров - распределитель, опоры, что приводит к трению пар, следовательно, снижению надежности машины, раскрытию стыков, в результате которых появляются утечки рабочей жидкости, а следовательно, снижению КПД гидромашины.

Изобретение направлено на повышение надежности и КПД гидромашины.

Это достигается тем, что аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус с установленными в нем опорами, в которых закреплены диск и вал с блоком цилиндров, взаимодействующим рабочей стороной с торцевым распределителем, в цилиндрических расточках которого расположены поршни, каждый из которых соединен со своим башмаком, размещенным на наклонном диске, шарнир равных угловых скоростей, взаимодействующий с наклонным диском, и упругий сепаратор, взаимодействующий своей внешней стороной с поршнями, а внутренней - со сферической поверхностью, снабжена обоймой, установленной на валу, с возможностью взаимодействия с шарниром равных угловых скоростей, а сферическая поверхность выполнена на нерабочем торце блока цилиндров.

Введение обоймы, установленной на валу с возможностью взаимодействия с шарниром равных угловых скоростей, позволяет обеспечить радиальную силовую развязку шарнира равных угловых скоростей и вала, одновременно синхронизируя их вращение, т.е. передавая крутящий момент. Обойма позволяет скомпенсировать деформации вала и не передавать их на шарнир равных угловых скоростей и далее на диск и опору, а с диска и вала на блок цилиндров с распределителем. Отсутствие передачи деформаций с вала через шарнир равных угловых скоростей на диск, а с него на опору диска повышает его надежность, а отсутствие передачи деформаций на пару блок цилиндров - распределитель снижает нагрузки в этой паре, следовательно, дополнительных трения и износа, что повышает ее надежность, а уменьшение износа приводит к уменьшению утечек и увеличению КПД.

Сферическая поверхность, выполненная на нерабочем торце блока цилиндров, воспринимает упругие силы, действующие со стороны сепаратора, что устраняет возможность раскрытия стыка блок цилиндров - распределитель. Утечки в стыке уменьшаются, а объемный КПД и, следовательно, КПД гидромашины увеличиваются по сравнению с прототипом.

Упругие силы сепаратора не передаются на опоры вала, что устраняет осевые силы, действующие на них, что повышает надежность опор, следовательно, и гидромашины.

Наличие обоймы позволяет производить силовую развязку шарнира равных угловых скоростей и вала, что устраняет взаимное радиальное и угловое смещение вала и диска. Сферическая поверхность на рабочем торце блока цилиндров позволяет самоустанавливаться сепаратору, внешней своей стороной поджимающего поршни к башмакам. Совокупность обоймы и сферической поверхности на нерабочем торце блока цилиндров позволяет устранить раскрытие стыка пар трения башмаки - поршни, уменьшить утечки и повысить КПД, а также устранить взаимное перемещение этих пар трения, вызванное деформациями, снизить трение, следовательно, повысить надежность гидромашины

На чертеже приведена аксиально-поршневая гидромашина, продольный разрез.

Аксиально-поршневая гидромашина состоит из корпуса 1, в котором на опорах 2 и 3 закреплен вал 4, на котором находится блок цилиндров 5, взаимодействующий своим рабочим торцом с торцевым распределителем 6. В цилиндрических расточках 7 блока цилиндров 5 находятся поршни 8, взаимодействующие с башмаками 9. Башмаки 9 сферическими головками закреплены на наклонном диске 10, который через опору 11 сцентрирован в поворотном диске 12. Шарнир равных угловых скоростей 13 соединен с обоймой 14 и наклонным диском 10. Поджим поршней 8 к башмакам 9 осуществлен за счет упругого сепаратора 15, который взаимодействует своей внешней стороной с поршнями 8, а внутренней - со сферической поверхностью 16, выполненной на нерабочем торце блока цилиндров 5.

Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом.

В режиме нерегулируемого насоса: вал 4 приводится во вращение от внешнего источника механической энергии. Наклонный диск 10 установлен с постоянным углом наклона. Вместе с валом 4 вращается обойма 14, блок цилиндров 5 с поршнями 8 и упругим сепаратором 15. Вращение от обоймы 14 через шарнир равных угловых скоростей 13 передается наклонному диску 10 и башмакам 9. Упругий сепаратор 15 поджимает поршни 8 к башмакам 9, при этом поршни 8 совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрических расточках 7 блока цилиндров 5, что приводит к всасыванию и нагнетанию рабочей жидкости через распределитель 6.

В режиме регулируемого насоса: диск 12 поворачивается на заданный угол, перемещая опору 11 и вслед за ней диск 10. От приводного вала 4 вращаются обойма 14, шарнир равных угловых скоростей 13, диск 10, башмаки 9, блок цилиндров 5, поршни 8 и упругий сепаратор 15. При этом поршни совершают возвратно-поступательное движение в расточках 7 блока цилиндров 5, всасывая и нагнетая рабочую жидкость через распределитель 6. Диск 12 можно переместить в обратную сторону, при этом полости всасывания и нагнетания меняются местами.

В режиме гидромотора: жидкость под давлением через напорную полость распределителя 6 поступает в цилиндрические расточки 7 блока цилиндров 5, воздействуя на поршни 8. Образующаяся осевая сила передается на башмак и раскладывается на нормальную и тангенциальную силы. Тангенциальная сила передается на диск 10, с него - на шарнир равных угловых скоростей 13, далее на обойму 14 и вал 4, создавая крутящий момент. Вал вращается, поршень 8 с башмаком 9 перемещаются в полость слива, отдавая жидкость через сливную полость распределителя 6.

Устройство предназначено для использования в области гидромашиностроения, в станкостроении, следящих гидроприводах, транспортном машиностроении. В корпусе гидромашины на опорах установлен вал, на котором установлен блок цилиндров, взаимодействующий с распределителем. В блоке цилиндров расположены поршни. На валу расположена обойма. В наклонном диске размещены башмаки, взаимодействующие с поршнями. Обойма и наклонный диск сообщены шарниром равных угловых скоростей. Упругий сепаратор взаимодействует своей внешней стороной с поршнями, а внутренней - со сферической поверхностью нерабочего торца блока цилиндров. Повышается надежность и КПД. 1 ил.

Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус с установленными в нем опорами, в которых закреплены диск и вал с блоком цилиндров, взаимодействующим рабочей стороной с торцевым распределителем, в цилиндрических расточках которого расположены поршни, каждый из которых соединен со своим башмаком, размещенным на наклонном диске, шарниром равных угловых скоростей, взаимодействующим с наклонным диском и упругим сепаратором, взаимодействующим своей внешней стороной с поршнями, а внутренней - со сферической поверхностью, отличающаяся тем, что она снабжена обоймой, установленной на валу с возможностью взаимодействия с шарниром равных угловых скоростей, а сферическая поверхность выполнена на нерабочем торце блока цилиндров.