ГИДРОМАШИНА Российский патент 2005 года по МПК F04B1/20 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, а именно к гидромашинам - насосам и гидромоторам.

Известны аксиально-плунжерные гадромашины, в состав которых входит качающий узел с установленными в цилиндровом блоке плунжерами, на сферических головках которых шарнирно закреплены гидравлические опоры - башмаки, контактирующие с опорным диском, установленным в люльке, опирающейся на подшипники [1]. Для обеспечения постоянного контакта рабочих поверхностей башмаков с опорным диском они установлены своими шейками в сепараторе, базирующемся своим центральным отверстием на подпружиненной сферической втулке.

Недостатком аналога предлагаемой гидромашины является его конструктивная сложность ввиду необходимости строгого совмещения оси поворота люльки с плоскостью расположения центров подпружиненной сферической втулки и сфер головок плунжеров и башмаков. Кроме того, из-за осевой податливости подпружиненного через сферическую втулку сепаратора гидромашины аналога критичны к повышенной частоте вращения, поскольку центробежные силы, воздействующие на башмаки, при вращении вала гидромашины, стремятся развернуть их в сторону от оси вращения цилиндрового блока, что приводит к возникновению клиновидного зазора между башмаками и опорным диском и ухудшает объемный КПД гидромашины. Усиление поджатая сепаратора для его сохранения снижает механический КПД.

Недостатков аналога не имеет прототип предлагаемого изобретения - гидромашины гидростатических трансмиссий серии 30 фирмы "Sundstrand" [2]. В них сепаратор, улаживающий башмаки, опирается на два сегмента, являющиеся подшипниками скольжения, скрепленными с люлькой. Сегменты расположены по оси люльки., что позволяет уменьшить ее габариты по боковым от ее оси поверхностям. При этом габариты гидромашины существенно уменьшаются по сравнению с аналогом.

Вместе с тем процесс сборки гидромашин очень сложен.

Сначала необходимо установить и закрепить с помощью сегментов в смонтированной в корпусе гидромашины люльке плунжеры с башмаками вместе с сепаратором, а затем на плунжеры, находящиеся в хаотичном (произвольном) состоянии внутри корпуса гидромашины, установить цилиндровый блок, совместив его цилиндры с плунжерами. Особые трудности этот процесс вызывает при сборке гидромашин больших типоразмеров, у которых цилиндровый блок имеет значительную массу.

Изобретение направлено на улучшение технологичности сборки гидромашины.

Это достигается тем, что в гидромашине, содержащей установленные в цилиндровом блоке плунжеры с башмаками, расположенными между сепаратором и опорным диском, установленным в люльке, опирающейся на подшипники, со стороны опорной поверхности люльки в плоскости ее оси цилиндрового блока выполнены два диаметрально расположенных выступа, между которыми размещены два фиксатора П-образного сечения, прилегающие к выступам, при этом каждый фиксатор связан с опорным диском и охватывает сепаратор, а опорный диск скреплен с люлькой, например, с помощью болтов.

Отличительным признаком предлагаемой гидромашины является наличие двух выступов на люльке и двух фиксаторов, диаметрально расположенных в плоскости осей цилиндрового блока и люльки и связанных с опорным диском, скрепленным с люлькой, предотвращающих осевое перемещение сепаратора и обеспечивающих гарантированный минимальный зазор между башмаками и опорным диском. Благодаря наличию этих признаков, сборка гидромашины существенно упрощается. Сначала собирают поршневую группу, состоящую из плунжеров с башмаками, сепаратора, опорного диска и двух серповидных фиксаторов П-образного сечения. Затем плунжеры этой группы помещают в цилиндры цилиндрового блока. После этого образованная сборочная единица, качающий узел, скрепляется с люлькой, например, с помощью болтов, проходящих через люльку и ввинчивающихся в резьбовые отверстия, выполненные в опорном диске. Сборка завершается установкой вала, крышки, подшипников и других элементов, необходимых для нормальной работы гидромашины.

Техническая сущность предлагаемой гидромашины иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.

Фиг.1 - чертеж гидромашины с установленной в подшипниках находящейся в нейтральном положении люлькой с предложенным конструктивным исполнением сопряжения башмаков с опорным диском и крепления сепаратора с помощью П-образного фиксатора.

Фиг.2 - чертеж люльки с сепаратором и фиксаторами (вид слева).

Фиг.3 - чертеж опорного диска, установленного в люльке (вид справа).

Фиг.4 - чертеж люльки, установленной в подшипниках скольжения, вдоль оси ее вращения.

Фиг.5 - чертеж люльки, установленной в подшипниках скольжения (разрез фиг.4, вид снизу).

Фиг.6 - общий вид объемно-замкнутого гидропривода, в котором использованы предлагаемые гидромашины

Гидромашина содержит корпус 1, в котором в подшипниках 2 и 3 установлена люлька 4 (фиг.1, 2, 4, 5). К ее опорному торцу с помощью двух болтов 5, ввинченных в резьбовые отверстия 6 (фиг.3, 4), прижат опорный диск 7. В его пазах 8 и 9 одной из закраин установлены два серповидных фиксатора 10, 11 с П-образным сечением, прилегающие к выступам 12 и 13 люльки 4. Другой закраиной каждый из фиксаторов 10 и 11 контактирует с сепаратором 14, в отверстиях которого размещены шейки башмаков 15, шарнирно завальцованных на сферических головках плунжеров 16. Плунжеры 16 размещены в цилиндрах цилиндрового блока 17, который установлен с помощью шлицевого соединения на валу 18 и поджат пружиной 19 к распределителям 20, 21 и к крышке 22, в которой выполнены рабочие полости 23 и 24. Цилиндры управления поворотом люльки 4 вокруг оси на чертеже (фиг.1, 4) условно не показаны.

При работе гидромашины в гидромоторном режиме, когда в одну из рабочих полостей 23 или 24 крышки 22 подается рабочая жидкость, а из другой сливается, и люлька 4 повернута вокруг оси, рабочая жидкость через распределители 21 и 20 под давлением поступает в цилиндр цилиндрового блока 17 и, воздействуя на торцы плунжеров 16, находящихся в гидравлической связи с нагнетательной рабочей полостью, прижимает плунжеры 16 и башмаки 15 к опорному диску 7. За счет этого на плунжерах возникает боковая составляющая силы прижима, создающая на цилиндровом блоке 17 вращающий момент, который через шлицевое соединение передается валу 18, приводя его во вращение, преодолевая связанную с ним нагрузку. Плунжеры 16, опираясь на опорный диск, совершают возвратно-поступательное движение. Башмаки 15 при этом своим рабочим торцом постоянно контактируют с рабочей поверхностью опорного диска 7 и скользят по ней. При повышении частоты вращения вала 18 на плунжерах 16, связанных с полостью слива, создаются силы, отрывающие башмаки 15 от опорного диска 7. Нарушению их контактов препятствует сепаратор 14, который от осевого перемещения удерживается фиксаторами 10 и 11. Удержание фиксаторов 10 и 11 от выпадания обеспечивается их прилеганием к упорам 12 и 13.

При установке люльки 4 в нейтральное положение плунжеры 16 перестают совершать возвратно-поступательное движение, боковая составляющая усилия и момент на валу 18 становятся нулевыми, вращение вала 18 прекращается даже при наличии давления рабочей жидкости в какой-либо из полостей 23 или 24. При этом вал 18 может свободно вращаться под действием внешней нагрузки на нем.

В ФГУП "ВНИИ "Сигнал" разработан гидропривод (фиг.6), содержащий объемно-замкнутые регулируемый насос 1 и регулируемый гидромотор 2 и другие вспомогательные элементы. Конструкция его выполнена единым блоком. Только конструктивное исполнение регулируемых насоса 1 и гидромотора 2 в соответствии с предлагаемой гидромашиной позволило разместить их в гидроприводе, удовлетворяя предельно жестким требованиям по габаритно-массовым показателям, по возможности монтажа их качающих узлов и по обеспечению необходимых выходных технических характеристик. Рабочий объем гидромашин гидропривода - 112 см³, максимальная частота вращения - 3000 об/мин, максимальное давление 42 МПа.

Библиография

1. О.М.Бабаев, Л.Н.Игнатов и др. Объемные гидравлические передачи. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987, стр.38-40, 52.

2. R.Рrediger. Новые серии гидростатических аксиально- и радиально-поршневых машин. Журнал О+Р, 1982, №11.

Устройство предназначено для использования в области машиностроительной гидравлики при разработке насосов и гидромоторов. Гидромашина содержит установленные в цилиндровом блоке плунжеры с гидростатическими опорами, расположенными между сепаратором и опорным диском. Последний установлен в люльке, опирающейся на подшипники. Со стороны опорной поверхности люльки в плоскости ее оси и оси цилиндрового блока выполнены два диаметрально противоположных выступа. Между ними размещены два фиксатора П-образного сечения, прилегающие к выступам. Каждый фиксатор связан с опорным диском и охватывает сепаратор, а опорный диск скреплен с люлькой. Улучшается технология сборки гидромашин. 6 ил.

Гидромашина, содержащая установленные в цилиндровом блоке плунжеры с башмаками, расположенными между сепаратором и опорным диском, установленным в люльке, опирающейся на подшипники, отличающаяся тем, что со стороны опорной поверхности люльки в плоскости ее оси и оси цилиндрового блока выполнены два диаметрально расположенных выступа, между которыми размещены два фиксатора П-образного сечения, прилегающие к выступам, при этом каждый фиксатор связан с опорным диском и охватывает сепаратор, а опорный диск скреплен с люлькой.