ГИДРОНАСОС Российский патент 2019 года по МПК F04B1/12 F01B3/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесступенчатого регулирования объема и давления перекачиваемой жидкости.

Известно устройство для передачи крутящего момента с переменным передаточным отношением, которое может быть использовано для бесступенчатого регулирования оборотов выходного вала (см. патент RU 2190135 F16H 39/40 27.02.2001) [1]. Устройство содержит корпус с размещенным в нем гидронасосом с качающейся шайбой, механизм изменения передаточного числа и распределитель потока жидкости, где перфорированный выходной вал гидронасоса соединен с вращающимся корпусом, механизм изменения передаточного числа выполнен в виде подвижной втулки, размещенной на перфорированном выходном валу гидронасоса, и соединенного с ней регулировочного рычага, причем вращающийся корпус помещен в резервуар с рабочей жидкостью и снабжен отверстием, соединяющим полость резервуара с гидронасосом.

Недостатком известного устройства (аналога) является то, что оно не выдает жидкость с переменным давлением за пределы устройства для привода других механизмов. Здесь рабочая жидкость в системе замкнута сама на себя и используется для притормаживания или полного торможения одного из звеньев, заставляя таким образом крутиться с переменной скоростью выходной вал. Поэтому работа механизма полностью аналогична работе механической муфты сцепления.

Известен механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин, который может быть использован в насосах для преобразования вращательного движения приводного вала в поступательное движение поршней в цилиндрах (см. Патент RU 2223 431 F16H 21/18, F16H 23/04, F01B 3/02) [2].

Механизм содержит корпус, установленный в корпусе на опорах приводной вал, шарнирно связанную с валом качающуюся шайбу, жестко закрепленные в корпусе цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, шатуны, связанные с качающейся шайбой и поршнями, и фиксирующее качающуюся шайбу от вращения устройство, выполненное в виде наружного кольца, соединенного с шатунами и снабженного цапфами, смонтированными на опорах в корпусе, качающаяся шайба имеет внутреннее кольцо, связанное с валом с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона, между внутренним и наружным кольцами помещены радиальный подшипник и промежуточное кольцо, соединенное с наружным кольцом посредством осей, перпендикулярных геометрической оси указанных цапф, при этом, на валу предусмотрен шлицевой участок с фиксируемо установленным на нем ползуном, шарнирно соединенным посредством поводка с внутренним кольцом качающейся шайбы.

Недостатком известного механизма (прототипа) является то, что фиксация качающейся шайбы от вращения выполнена в виде дополнительного кольца, охватывающего качающуюся шайбу с цапфами на нем и подшипниками в корпусе. Такое исполнение является достаточно сложным и существенно увеличивает диаметральные габариты конструкции и ее вес, а регулирование угла наклона качающейся шайбы, осуществляемое ползуном на шлицах не в полной мере обеспечивает жесткую фиксацию шайбы, так как ползун может быть отжат назад в пределах упругих деформаций в зазорах сопряжений и в деталях, перемещающих ползун. Да и изготовление шлицевой пары ползун-вал операция не из дешевых.

Кроме того, в прототипе не разработана система прокачки жидкости через гидромашину.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение этих недостатков.

Указанный технический результат достигается тем, что на качающейся шайбе выполнена ось с установленной на ней кулисой, перемещающейся по пазу в корпусе, а на внутреннее кольцо качающейся шайбы воздействуют подвижным клином, размещенным в шпоночном пазу приводного вала. Кроме того, для пропуска перекачиваемой жидкости в цилиндры, поршни содержат сквозные продольные каналы, перекрываемые установленным на их днище клапаном.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан в разрезе общий вид гидронасоса, на Фиг. 2 его сечение по А-А.

Гидронасос содержит корпус 1 с приводным валом 2, где на шарнирном соединении 3 установлено кольцо 4, на котором через подшипник 5 смонтирована качающаяся шайба 6, шатунами 7 соединенная с поршнями 8. На качающейся шайбе 6 выполнена ось 9 с кулисой 10, содержащей вырез 11 и входящей в паз 12 корпуса 1.

На приводном валу 2 выполнен шпоночный паз 13 с размещенным в нем подвижным клином 14, жестко связанным с шайбой 15, на которую через упорный подшипник 16 воздействуют винтовым механизмом 17.

Перекачиваемая жидкость поступает в корпус 1 через патрубок 18, затем через каналы 19 в поршне 8 и клапан 20 в цилиндр 21, откуда через клапан 22 в выходной патрубок 23.

Гидронасос работает следующим образом. Перекачиваемая жидкость, преимущественно масло, поступает по патрубку 18 в полностью заполненную маслом полость корпуса 1. При вращении приводного вала 2 вместе с ним вращается установленное на шарнирном соединении 3 кольцо 4, которое через подшипник 5 приводит в колебательное движение качающуюся шайбу 6, а она, через шатуны 7 с шаровыми шарнирами на концах перемещает поршни 8 в цилиндрах 21, засасывая в них масло через каналы 19 и клапан 20. Далее, при движении поршней 8 вперед, масло вытесняется из цилиндра через клапан 22 в маслосборник с выходным патрубком 23. При этом качающуюся шайбу 6 удерживает от совместного с валом 2 вращения кулиса 10, размещенная на оси 9. Ось 9 выполнена на качающейся шайбе 6 так, что шаровый шарнир шатуна 7 расположен внутри нее, а кулиса 10 имеет вырез 11 для прохода шатуна 7 и совершает возвратно-поступательное движение по пазу 12 корпуса 1.

Регулирование производительности гидронасоса производится наклоном качающейся шайбы 6, изменяющей ход поршней и производительность от нуля при положении, когда плоскость качающейся шайбы перпендикулярна оси вращающегося вала 2 до максимальной, когда качающаяся шайба 6 предельно наклонена, осуществляя наибольший ход поршней 8.

Наклон качающейся шайбы 6 выполняется клином 14, который перемещается по пазу 13 вала 2, наклоняя кольцо 4 и шайбу 6. Перемещается клин 14 нажимом на жестко соединенную с ним шайбу 15 упорным подшипником 16, воздействуя на подшипник винтовым механизмом 17.

При работе гидронасоса на поршни, шатуны и качающуюся шайбу всегда действуют силы, стремящиеся свести производительность к нулю. Этому препятствует клин 14, регулирующий угол наклона качающейся шайбы 6. Поэтому кольцо 4 всегда прижато к клину 14, сжимая его и прижимая к шпоночному пазу 13 вала 2. При такой конструкции этого узла получается высокая жесткость удержания шайбы 6 в наклонном положении, так как действующие при этом силы направлены только на сжатие клина 14. На механизм перемещения клина эти силы могут вообще не действовать, если угол подъема на клине выполнен с условием самоторможения.

Источники информации

1. Патент RU 2190135 F16H 39/40 27/02/2001

2. Патент RU 2223431 F16H 21/18, F16H 23/04, F01B 3/02. (прототип)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для бесступенчатого регулирования объема и давления перекачиваемой жидкости. Гидронасос содержит цилиндры с поршнями, расположенные параллельно приводному валу и вокруг него, картер с приводным валом, на котором установлено кольцо, шарнирно связанное с ним с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона. На кольце через радиальный подшипник смонтирована качающаяся шайба, соединенная с поршнями посредством шатунов. Фиксация качающейся шайбы от совместного вращения с валом осуществляется кулисой, установленной на оси, выполненной на качающейся шайбе и перемещающейся по пазу в корпусе. Регулирование угла наклона качающейся шайбы производится клином, перемещающимся по шпоночному пазу приводного вала путем воздействия на клин винтовым механизмом. Повышается надежность работы гидронасоса и улучшаются его функциональные характеристики, а также уменьшаются габариты и вес. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидронасос, содержащий цилиндры с поршнями, расположенные параллельно приводному валу и вокруг него, картер с приводным валом, на котором установлено кольцо, шарнирно связанное с ним с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона, смонтированную на кольце через радиальный подшипник качающуюся шайбу, зафиксированную от вращения и соединенную с поршнями посредством шатунов, отличающийся тем, что на качающейся шайбе выполнена ось с установленной на ней кулисой, перемещающейся по пазу в корпусе, а на внутреннее кольцо качающейся шайбы воздействуют подвижным клином, размещенным в шпоночном пазу приводного вала.

2. Гидронасос по п. 1, отличающийся тем, что на клин воздействуют винтовым механизмом через упорный подшипник.

3. Гидронасос по п. 1, отличающийся тем, что поршни содержат сквозные продольные каналы, перекрываемые установленным на их днище клапаном.