ПЛУНЖЕР АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОЙ ГИДРОМАШИНЫ Российский патент 2021 года по МПК F16J1/08 

Изобретение относится к аксиально-плунжерным гидромашинам постоянной и переменной подачи, применяющихся в качестве источников питания гидравлических систем наземных транспортных средств и спецтехники, а также в гидравлических системах авиационной техники.

Целью изобретения является снижение массогабаритных характеристик, при повышении надежности и ресурса.

Широко известен аксиально-плунжерный насос, содержащий качающий узел с плунжерами имеющими кольцевую полость. Качающий узел состоит из блока цилиндров (2) (фиг.1), установленного на вал (5), плунжеров (3) с установленными на них башмаками (4) и наклонной шайбы 1. Описываемая конструкция плунжера (фиг.2) имеет сферическую опору (6), шейку (7), цилиндрическую часть (8), канал (9) для подачи рабочей жидкости к сферическому шарнирному соединению плунжер-башмак и кольцевую полость 9.

Различают два основных исполнения плунжеров: конструкция с приварным дном (фиг.3) и конструкция с приварной цилиндрической оболочкой (фиг.4). Конструкция с приварным дном (фиг.3) состоит из корпуса плунжера (9) и приварного дна (12). Конструкция с приварной цилиндрической оболочкой (фиг.4) состоит из корпуса плунжера (9) и приварной цилиндрической оболочки (11).

При использовании известного технического решения использующего плунжера, показанные на (фиг. 3) и (фиг.4) шейка (7) подвергается воздействию наиболее высоких нагрузок. Для достижения приемлемых прочностных и ресурсных показателей шейку (7) делают максимально массивной, что ведет к увеличению веса конструкции.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому техническому решению являются конструкции, описанные патентами US3319575 16.05.1967 и US2016/0153431 A1.

Патент US3319575 описывает аналогичный плунжер аксиально-плунжерной гидромашины, содержащий сферическую опору, шейку, цилиндрическую часть, канал для подачи рабочей жидкости к сферическому шарнирному соединению плунжер-башмак и герметичную кольцевую полость, расположенную соосно оси плунжера начиная от сферы диаметра d₂ (Фиг. 5, 6), отличающийся тем, что в нем не описывается конструктив и геометрия шейки плунжера, а описывает только наличие полостей и конструктивные методы их получения.

Патент US2016/0153431 A1 описывает аналогичный конструктив плунжера, не указывая на конструктив и геометрию шейки плунжера, а описывает только наличие и формы полостей, конструктивные методы их получения, а также конструкцию приварного дна со спиральным каналом.

Плунжеры, описанные патентами US3319575 16.05.1967 и US2016/0153431 А1, имеют малый вес за счет наличия кольцевой полости, но не использует потенциал снижения веса за счет оптимизации формы шейки плунжера при сохранении его прочностных и ресурсных характеристик.

Результат, который может быть достигнут с применением предлагаемого технического решения, заключается в придании шейки плунжера специальной геометрической формы, обеспечивающей высокие прочностные и ресурсные показатели при минимальном весе конструкции.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является снижение массы плунжера при обеспечении высоких прочностных и ресурсных показателей за счет геометрической формы шейки (7) и стенки (10) герметичной кольцевой полости (фиг. 2).

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан состав аксиально плунжерного насоса, на фиг. 2 показана конструкция плунжера, на фиг.3 и фиг.5 показана геометрическая форма шейки плунжера с приварным дном, на фиг.4 и фиг.6 показана геометрическая форма шейки плунжера с приварной цилиндрической оболочкой.

Сущность изобретения заключается в следующем:

Варианты конструкции и геометрические формы описываемых настоящим изобретением конструктивных элементов плунжера - шейки (7) и стенки (10) герметичной кольцевой полости (фиг. 2), полости плунжера показаны на (фиг. 3) и (фиг. 4).

На (фиг.3) показана конструкция плунжера с приварным дном. Шейка начинается от сферы диаметра d₂ (фиг. 5) и образована радиусами R₁ и R₂, причем радиус R₂ соединяется с диаметром d₁ цилиндрической части плунжера, конической поверхностью K₁ с углом конусности 60° относительно оси плунжера. Шейка имеет минимальный диаметр d₃ в месте сопряжения радиусов R₁ и R_2. Место примыкания конической поверхности K₁ к диаметру d₁ цилиндрической части плунжера выполнено радиусом R₃. Стенка герметичной кольцевой полости начинается от диаметра d₄ и образована двумя коническими поверхностями K₂ и K₃, при этом ширина кольцевой полости определена размером w. Места сопряжений конических поверхностей K₂ и K₃, образующих стенку герметичной кольцевой полости, выполнены радиусами R₄ и R₅. Соотношения размеров шейки описываемого плунжера: d₂/d₁=0.7÷0.8, d₃/d₁=0.5, R₁/d₂=0.1÷0.13, R₂/d₁=0.2÷0.4, d₄/d₁=0.75÷0.85, w/d₁=0.2÷0.3.

На (фиг. 4) показана конструкция плунжера с приварной цилиндрической оболочкой. Шейка начинается от сферы диаметра d₂ (фиг. 6) и образована радиусами R₁ и R₂, причем радиус R₂ соединяется с диаметром d₁ цилиндрической части плунжера конической поверхностью K₁ с углом конусности 60° относительно оси плунжера. Шейка имеет минимальный диаметр d₃ в месте сопряжения радиусов R₁ и R₂ Место примыкания конической поверхности K₁ к диаметру d₁ цилиндрической части плунжера выполнено радиусом R₃. Стенка герметичной кольцевой полости начинается от диаметра d₄ и образована плоской поверхностью перпендикулярной оси плунжера ограниченной R₆, при этом ширина герметичной кольцевой полости определена размером w. Соотношения размеров шейки описываемого плунжера: d₂/d₁=0.7÷0.8, d₃/d₁=0.5, R₁/d₂=0.1÷0.13, R₂/d₁=0.2÷0.4, d₄/d₁=0.75÷0.85, w/d₁=0.2÷0.3.

Отличием предлагаемого технического решения является оптимизация геометрической формы шейки плунжера с целью достижения высоких прочностных и ресурсных показателей при минимально возможном весе.

Изобретение относится к аксиально-плунжерным гидромашинам. Плунжер аксиально-плунжерной гидромашины имеет сферическую опору, шейку, цилиндрическую часть, канал для подачи рабочей жидкости к сферическому шарнирному соединению, плунжер-башмак и герметичную кольцевую полость, расположенную соосно оси плунжера, причем шейка плунжера начинается от сферы d₂ и образована радиусами R₁, R₂ и конической поверхностью K₁ с углом конусности 60° относительно оси плунжера. Коническая поверхность K₁ соединяется с диаметром d₁ цилиндрической части плунжера радиусом R₃, диаметр d₃ шейки находится в месте сопряжения радиусов R₁, R₂, при этом диаметр d₁ цилиндрической части плунжера, диаметр d₂ сферы, диаметр d₃ шейки и радиусы R₁ и R₂, образующие шейку, имеют следующие соотношения размеров: d₂/d₁=0,7÷0,8, d₃/d₁=0,5, R₁/d₂=0,1÷0,13, R₂/d₁=0,2÷0,4. Изобретение обеспечивает уменьшение веса плунжера и повышение прочностных и ресурсных показателей за счет оптимизации геометрических форм и размеров шейки плунжера. 2 з.п. ф-лы¸ 6 ил.

1. Плунжер аксиально-плунжерной гидромашины имеет сферическую опору, шейку, цилиндрическую часть, канал для подачи рабочей жидкости к сферическому шарнирному соединению плунжер-башмак и герметичную кольцевую полость, расположенную соосно оси плунжера, причем шейка плунжера начинается от сферы d₂, отличающийся тем, что шейка плунжера образована радиусами R₁, R₂ и конической поверхностью K₁ с углом конусности 60° относительно оси плунжера, коническая поверхность K₁ соединяется с диаметром d₁ цилиндрической части плунжера радиусом R₃, диаметр d₃ шейки находится в месте сопряжения радиусов R₁, R₂, причем диаметр d₁ цилиндрической части плунжера, диаметр d₂ сферы, диаметр d₃ шейки, радиусы R₁ и R₂, образующие шейку, имеют следующие соотношения размеров: d₂/d₁=0,7÷0,8, d₃/d₁=0,5, R₁/d₂=0,1÷0,13, R₂/d₁=0,2÷0,4.

2. Плунжер по п.1, отличающийся тем, что выполнен с приварным дном, при этом стенка герметичной кольцевой полости начинается от диаметра d₄ и образована двумя коническими поверхностями K₂ и K₃, причем места сопряжений конических поверхностей, образующих стенку герметичной кольцевой полости, выполнены радиусами R₄ и R₅, при следующем соотношении размеров: d₄/d₁=0,75÷0,85, w/d₁=0,2÷0,3, где w - ширина герметичной кольцевой полости.

3. Плунжер по п.1, отличающийся тем, что выполнен с приварной цилиндрической оболочкой, при этом стенка герметичной кольцевой полости начинается от диаметра d₄ и образована плоской поверхностью, перпендикулярной оси плунжера и ограниченной R₆, при следующем соотношении размеров: d₄/d₁=0,75÷0,85, w/d₁=0,2÷0,3, где w - ширина герметичной кольцевой полости.