ГИДРОМОТОР ПЛАНЕТАРНОГО ТИПА Российский патент 2007 года по МПК F01C1/10 

Изобретение относится к роторным гидромашинам объемного вытеснения и может быть использовано в общем машиностроении.

Известны гидромоторы планетарного типа, содержащие направляющую, в гнезда которой установлены вставные зубья (ролики), шестерню, золотниковое устройство и крышки (см., например, авт.свид. СССР № 176186, 181997, 205567, 620653, 918521).

Указанные конструкции гидромоторов имеют общие недостатки, обусловленные одинаковым конструктивным исполнением вставных зубьев в виде цельнометаллических роликов, что обусловливает большие усилия контактного взаимодействия рабочих деталей гидромотора, большой момент страгивания при начале работы, большие потери на преодоление трения, интенсивный износ трущихся деталей, снижение кпд гидромотора и ресурса его работы.

Известен также гидромотор, взятый за прототип изобретения, конструкция которого характеризуется выполнением вставных зубьев полыми в виде втулок, в которые установлены стержни (патент США 3692439А, 19.09.1972, F 01 C 1/02).

Такое исполнение вставных зубьев гидромотора снижает усилия контактного взаимодействия, износ контактирующих деталей и момент страгивания подвижных частей гидромотора.

Вместе с тем, заявленная конструкция вставного зуба по прототипу остается теплонапряженной и не исключает образования торцевых зазоров между зубьями и контактирующими поверхностями гидромотора при его эксплуатации.

Теплонапряженность зуба дополнительно обусловлена неупорядочностью упругих деформаций в гнездах направляющей кругового поперечного сечения из-за несовместимости с овальной формой втулки зуба при максимальном натяге, а также недостаточным теплообменом.

Износ втулок зубьев по торцам вследствие трения приводит к появлению зазоров. Эти недостатки снижают ресурс работы гидромотора и его кпд.

Заявляемое изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков конструкции гидромотора по прототипу.

Для этого известный из прототипа гидромотор планетарного типа, содержащий направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья, выполненные в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость, усовершенствован следующим образом: каждый из стержней вставных зубьев, установленный в полости каждой втулки, выполнен из двух частей, размещенных внутри втулки зуба с образованием полости между собой, на наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора, при этом гнезда в направляющей под вставные зубья выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге.

При таком исполнении гидромотора при каждом цикле деформации втулки вставного зуба происходит тепломассообмен рабочей жидкости, находящейся в полости вставного зуба и гидравлической полости гидромотора: при упругом сжатии втулки рабочая жидкость, имеющая более высокую температуру, выдавливается из полости вставного зуба, при распрямлении формы втулки рабочая жидкость из гидравлической полости гидромотора, имеющая более низкую температуру, засасывается в полость вставного зуба. Таким образом происходит охлаждение наиболее теплонапряженного элемента гидромотора - вставного зуба. Теплообмен между втулками зубьев и другими деталями гидромотора происходит также при попеременном нахождении зубьев в гидравлических полостях то высокого, то низкого давления в процессе обкатки шестерни по направляющей: в полости высокого давления рабочая жидкость заполняет полости зубьев до давления, равного номинальному рабочему значению, в полости низкого давления гидромотора давление в полости зубьев падает до давления, равного давлению на выходе из гидромотора.

Выполнение гнезд в направляющей по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге в поперечном сечении обеспечивает беспрепятственное изменение формы втулок с цилиндрической на овальную при действии напряжения, упорядочивает деформацию втулок вставных зубьев по строго расчетным циклам, исключая фактор неопределенности и нестабильности в работе гидромотора по этой причине.

Для исключения образования зазоров вследствие износа стержней из-за трения части стержней зуба могут быть прижаты постоянно по торцам к контактирующим поверхностям упругим элементом, установленным в полости зуба и заневоленным между частями стержня. В качестве упругого элемента могут быть установлены шайбы или кольца из резиноподобного материала либо пружины сжатия. Необходимость установки и конкретный тип упругого элемента определяется размерностью (мощностью) гидромотора и износостойкостью материала частей стержней зубьев.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен схематически гидромотор планетарного типа по изобретению - сечение по С-С, на Фиг.2 - сечение по А-А без упругого элемента, на Фиг.3 - сечение по А-А с упругим элементом в виде шайбы из резиноподобного материала, на Фиг.4 - сечение по А-А с упругим элементом в виде пружины сжатия, на Фиг.5 - сечение по Б-Б в увеличенном масштабе.

Гидромотор состоит из направляющей 1, вставных зубьев 2, шестерни 3, диска 4 золотникового устройства 5 и крышек 6 и 7. Каждый вставной зуб 2 выполнен в виде упругодеформируемой в радиальном направлении втулки 8 с толщиной стенки, обеспечивающей напряжения во втулке при заданном натяге меньше предела текучести и предела усталости для материала, из которого она изготовлена, и внутреннего стержня.

Этот стержень выполнен из двух частей 9, установленных во втулке с образованием полости 10 между ними, в которой может быть размещен упругий элемент 11, прижимающий эти части 9 стержня к контактирующим поверхностям крышки 6 и диска 4. Полость 10 пазами 12 на наружной поверхности частей стержня сообщена с гидравлической полостью 13 гидромотора. Вставные зубья 2 установлены в гнезда 14 направляющей 1, имеющие в поперечном сечении поверхности 15, соответствующие боковой поверхности втулки 8 при ее максимальном сжатии при работе гидромотора, т.е. геометрические размеры гнезда 14 определяются деформированной формой поверхности втулки 8 в фазе сжатия при максимальном натяге.

Работа гидромотора аналогична работе планетарных гидромашин. При подаче рабочей жидкости при номинальном давлении в гидравлическую полость 13 гидромотора шестерня 3 совершает планетарное движение, обкатывая направляющую 1. При этом упругодеформируемые втулки 8 вставных зубьев 2 в местах контакта с зубьями шестерни 3 за счет своей податливости выставляются по оси зубьев шестерни.

В передаче крутящего момента на шестерню 3 за счет деформации втулок 8 и частей 9 стержней вставных зубьев 2 участвует большое количество зубьев шестерни, тем самым обеспечивается плавность обкатки шестерней 3 направляющей 1 с меньшими контактными усилиями между зубьями шестерни и вставными зубьями.

Подвод рабочей жидкости в полость 10 втулки 8 и массообмен этой части жидкости с рабочей жидкостью гидравлической полости 13 гидромотора посредством пазов 12 обеспечивает охлаждение втулок 8 при работе гидромотора. Специальная форма гнезд 14 направляющей 1 обеспечивает свободную упругую деформацию втулок 8 вставных зубьев при максимальном натяге. Постоянное прижатие частей 9 стержней к контактирующим поверхностям крышки 6 и диска 4 в необходимых случаях компенсирует износ стержней из-за трения и обеспечивает достаточно высокую герметичность разделения камер высокого и низкого давления. Эти качества заявленной конструкции гидромотора обеспечивают повышение его ресурса работы и энергетических характеристик.

Изобретение относится к роторным гидромашинам объемного вытеснения и может быть использовано в общем машиностроении. Гидромотор планетарного типа включает в себя направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость. Каждый из стержней вставного зуба выполнен из двух частей, установленных внутри втулки зуба с образованием полости между собой. На наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора. Гнезда для зубьев в направляющей выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге. Повышаются энергетические характеристики и ресурс работы гидромотора. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гидромотор планетарного типа, включающий в себя направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость, отличающийся тем, что каждый из стержней вставного зуба выполнен из двух частей, установленных внутри втулки зуба с образованием полости между собой, на наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора, при этом гнезда для зубьев в направляющей выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге.2. Гидромотор планетарного типа по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упругими элементами по числу вставных зубьев, каждый из которых установлен в полости зуба и заневолен между частями стержня.3. Гидромотор планетарного типа по п.2, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента установлены кольца или шайбы из резиноподобного материала.4. Гидромотор планетарного типа по п.2, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента установлены пружины сжатия.