Поршневой механизм гидравлической машины Российский патент 2023 года по МПК F01B3/00 F04B1/12 F04B1/22 

Предлагаемое изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в объемном гидроприводе различного назначения.

Известен патент США №US 3365979 A, в котором предлагается поршневой механизм, применяемый в гидравлической машине, имеющий шарнирную головку поршня с цилиндрической опорной поверхностью, имеющую противоположно расположенные (боковые) плоские поверхности; опорный башмак, имеющий цилиндрическую поверхность, сопряженную с опорной поверхностью шарнирной головки поршня; прямоугольную скобу, охватывающую башмак, и противоположно расположенные плоские поверхности, посредством которых ограничено боковое смещение башмака относительно поршня.

Основным недостатком данного решения является технологическая сложность крепления башмака к поршню и малая величина площади контакта шарнирной головки поршня и опорного башмака. Кроме того, при больших силах трения в кинематической паре «поршень-цилиндр», препятствующих повороту поршня относительно цилиндра, данное решение может привести к раскрытию стыка кинематической пары «башмак-опорный диск».

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является поршневой механизм аксиально-поршневой гидромашины, предложенный в патенте РФ №2031241, имеющий шарнирную головку с цилиндрической опорной поверхностью, с которой сопряжен опорный башмак, и центр кривизны которой расположен на наклонной оси, направленной по нормали к поверхности наклонного диска гидромашины.

Конструкция поршневой пары, предложенная в патенте РФ №2031241, предполагает существенное снижение сил трения в кинематической паре «поршень-цилиндр» за счет смещения головки поршня.

Основным недостатком данного изобретения является увеличение объемных потерь и возможность потери работоспособности гидромашины при раскрытии стыка кинематической пары «поршень-опорный башмак» или отрыве башмака от поверхности опорного диска, обусловленных высокими динамическими нагрузками или отсутствием давления в подпоршневой полости.

Задачей изобретения является обеспечение неразъемности сочленения опорного башмака и поршня со смещенной шарнирной головкой с цилиндрической опорной поверхностью при отсутствии рабочего давления в подпоршневой полости и при динамических нагрузках, возникающих на высоких скоростях работы гидромашины.

Поставленная задача решается за счет конструкции поршневого механизма гидравлической машины, содержащего поршень, имеющий смещенную относительно центральной оси поршня шарнирную головку с цилиндрической опорной поверхностью, и сопряженный с поршнем опорный башмак, отличающийся тем, что шарнирная головка поршня имеет т-образный выступ и расположена в т-образном пазе опорного башмака, причем сопряженные опорные поверхности и ограничительные поверхности шарнирной головки поршня и опорного башмака имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны. Опорная поверхность шарнирной головки поршня и ограничительные поверхности опорного башмака могут иметь цилиндрическую вогнутую форму, а опорная поверхность башмака и ограничительные поверхности шарнирной головки поршня могут иметь цилиндрическую выпуклую форму, соответственно, или наоборот опорная поверхность шарнирной головки поршня и ограничительные поверхности! опорного башмака могут иметь цилиндрическую выпуклую форму, а опорная поверхность башмака и ограничительные поверхности шарнирной головки поршня могут иметь цилиндрическую вогнутую форму, соответственно.

Техническим результатом является обеспечение неразъемности сочленения опорного башмака и поршня со смещенной шарнирной головкой с цилиндрической опорной поверхностью при отсутствии рабочего давления в подпоршневой полости и при динамических нагрузках, возникающих на высоких скоростях работы гидромашины.

На фиг.1 представлена конструктивная схема заявляемого поршневого механизма гидравлической машины.

На фиг.2 представлен местный вид А, на котором изображено соединение шарнирной головки поршня и башмака.

Поршневой механизм состоит из поршня 1 и опорного башмака 2. Шарнирная головка поршня 3 смещена относительно оси поршня 4. Цилиндрической опорной поверхностью 5 шарнирная головка поршня 3 установлена на цилиндрическую опорную поверхность 6 опорного башмака 2. Шарнирная головка поршня 3 имеет Т-образную форму и установлена в Т-образном пазе опорного башмака 2 (фиг. 2, вид А). Сопряженные опорные поверхности башмака 2 и шарнирной головки поршня 3 (соответственно 6 и 5) имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны. Противолежащие опорным поверхностям 5 и 6 ограничительные поверхности 7 опорного башмака 2 и ограничительные поверхности 8 шарнирной головки поршня 3 имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны.

Заявленное изобретение работает следующим образом: при отсутствии рабочего давления в подпоршневой полости гидромашины отсутствует сила, прижимающая поршень 1 к опорному башмаку 2, что может привести к отрыву шарнирной головки поршня 3 от опорного башмака 2. Шарнирная головка поршня 3 удерживается от смещения относительно опорного башмака 2 помощью ограничительных поверхностей 7 и 8, тем самым обеспечивается неразъемность сочленения поршня 1 и опорного башмака 2.

При высоких скоростях вращения вала гидромашины возникают инерционные силы, направленные вдоль оси поршня 4, которые стремятся так же оторвать опорную поверхность 5 шарнирной головки поршня 3 от опорной поверхности 6 опорного башмака 2. Удерживание шарнирной головки поршня 3 от осевых перемещений достигается с помощью ограничительных поверхностей 7 и 8, а также прижимом опорного башмака 2 к опорному диску гидромашины с помощью сепаратора.

Таким образом, получен технических результат, который позволяет обеспечить неразъемность сочленения опорного башмака и поршня со смещенной шарнирной головкой с цилиндрической опорной поверхностью при отсутствии рабочего давления в подпоршневой полости и при динамических нагрузках, возникающих на высоких скоростях работы гидромашины.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в объемном гидроприводе различного назначения. Поршневой механизм состоит из поршня 1 и опорного башмака 2. Шарнирная головка 3 поршня 1 смещена относительно оси 4 поршня 1. Цилиндрической опорной поверхностью 5 головка 3 установлена на цилиндрическую опорную поверхность 6 башмака 2. Головка 3 имеет Т-образную форму и установлена в Т-образном пазу башмака 2. Сопряженные опорные поверхности 6 и 5 башмака 2 и головки 3 имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны. Противолежащие опорным поверхностям 5 и 6 ограничительные поверхности башмака 2 и головки имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны. Изобретение направлено на обеспечение неразъемности сочленения опорного башмака и поршня со смещенной шарнирной головкой с цилиндрической опорной поверхностью при отсутствии рабочего давления в подпоршневой полости и при динамических нагрузках, возникающих на высоких скоростях работы гидромашины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поршневой механизм гидравлической машины, содержащий поршень, имеющий смещенную относительно центральной оси поршня шарнирную головку с цилиндрической опорной поверхностью, и сопряженный с поршнем опорный башмак, отличающийся тем, что шарнирная головка поршня имеет Т-образный выступ и расположена в Т-образном пазу опорного башмака, причем сопряженные опорные поверхности и противолежащие опорным поверхностям ограничительные поверхности шарнирной головки поршня и опорного башмака имеют цилиндрическую форму с единым центром кривизны.

2. Поршневой механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная поверхность шарнирной головки поршня и ограничительные поверхности опорного башмака имеют цилиндрическую вогнутую форму, а опорная поверхность башмака и ограничительные поверхности шарнирной головки поршня имеют цилиндрическую выпуклую форму соответственно.

3. Поршневой механизм по п. 1, отличающийся тем, что опорная поверхность шарнирной головки поршня и ограничительные поверхности опорного башмака имеют цилиндрическую выпуклую форму, а опорная поверхность башмака и ограничительные поверхности шарнирной головки поршня имеют цилиндрическую вогнутую форму соответственно.