Кривошипно-поршневой гидравлический двигатель Российский патент 2024 года по МПК F03C1/04 F03C1/22 F03C1/34 

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в различных отраслях техники, где требуется создание безредукторного гидравлического вращательного привода, рассчитанного на большие крутящие моменты.

Известен кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (Пат. №914373 Франция; МПК F03C 1/22; опубл. 02.01.63), содержащий корпус, кривошип, вал, два гидроцилиндра двухстороннего действия, шарнирно соединенные своими штоками с кривошипом, гидрораспределители, кулачки, управляющие гидрораспределителями.

Недостатками этого кривошипно-поршневого гидравлического двигателя являются неравномерность работы и большие габаритные размеры, в связи с чем затруднено его встраивание в исполнительные органы машин.

Известен кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (Пат. №1380335 Франция; МПК F03C 1/22, F03C 1/38; опубл. 27.11.64), содержащий корпус, гидроцилиндры, кривошип, опорный диск, неподвижные оси, кольцевые уплотнения, регулировочные винты, гибкие трубопроводы.

Недостатками данного кривошипно-поршневого гидравлического двигателя являются высокие трудоемкость и точность при его изготовлении.

Известен кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (А.с. №1286803 СССР; МПК F03C 1/04; опубл. 30.01.87), содержащий гидроцилиндры, распределительные цапфы и кривошип.

Недостатками этого кривошипно-поршневого гидравлического двигателя являются неравномерность работы при прохождении штоками гидроцилиндров мертвых точек, а также ограниченный угол его поворота.

Известен кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (Пат. №108798989 Китай; МПК F03C 1/04, F03C 1/053, F03C 1/08, F03C 1/40; опубл. 13.11.2018), содержащий раму, кривошип, гидроцилиндры, неподвижные оси, шатун, переключатель хода движения гидроцилиндров, электромагнитные распределительные клапаны, клапан регулирования расхода рабочей жидкости.

Недостатком данного кривошипно-поршневого гидравлического двигателя является его низкая долговечность.

Известен кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (Пат. №117152 Европейский патент; МПК F03C 1/22, F03C 1/04; опубл. 29.08.84), содержащий корпус, гидроцилиндры двухстороннего действия, вал, на котором установлен кривошип, трубопроводы, при этом гидроцилиндры двухстороннего действия днищами шарнирно закреплены на корпусе при помощи неподвижных осей, на кривошипе установлена направляющая, на которой шарнирно с помощью подвижных осей, симметрично по окружности, закреплены концы штоков гидроцилиндров двухстороннего действия, а поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия соединены с трубопроводами. Принят за прототип.

Однако указанный кривошипно-поршневой гидравлический двигатель обладает сложной конструкцией, недостаточной надежностью и повышенной металлоемкостью.

Целью изобретения является снижение металлоемкости, упрощение конструкции и повышение надежности кривошипно-поршневого гидравлического двигателя.

Это достигается тем, что кривошипно-поршневой гидравлический двигатель, содержащий корпус, гидроцилиндры двухстороннего действия, вал, на котором установлен кривошип, трубопроводы, при этом гидроцилиндры двухстороннего действия днищами шарнирно закреплены на корпусе при помощи неподвижных осей, на кривошипе установлена направляющая, на которой шарнирно с помощью подвижных осей, симметрично по окружности, закреплены концы штоков гидроцилиндров двухстороннего действия, а поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия соединены с трубопроводами, согласно изобретению, дополнительно содержит кулисный механизм, установленный на кривошипе и включающий направляющую в виде диска и шток, жестко связанный с диском для его удержания от вращения относительно кривошипа и перемещающийся возвратно-поступательно в поворотной направляющей втулке, гидрораспределительное устройство с валом, напорный и сливной присоединительные порты, при этом поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия связаны посредством трубопроводов и гидрораспределительного устройства с напорным и сливным присоединительными портами, причем вал гидрораспределительного устройства жестко связан с валом, на котором установлен кривошип.

На фиг. 1 представлена схема кривошипно-поршневого гидравлического двигателя; на фиг. 2 - схема, характеризующая положение поршней гидроцилиндров двухстороннего действия кривошипно-поршневого гидравлического двигателя при повороте кривошипа на 90°; на фиг. 3 - то же, при повороте кривошипа на 180°.

Кривошипно-поршневой гидравлический двигатель (фиг. 1) содержит корпус 1, радиально установленные гидроцилиндры двухстороннего действия 9-14, вал 2, на котором установлен кривошип 3, установленный на кривошипе 3 кулисный механизм, включающий направляющую в виде диска 4 и шток 5, жестко связанный с диском 4 для его удержания от вращения относительно кривошипа 3 и перемещающийся возвратно-поступательно в поворотной направляющей втулке 6, гидрораспределительное устройство 15 с валом 16, трубопроводы 17, напорный 18 и сливной 19 присоединительные порты. Гидроцилиндры двухстороннего действия 9-14 днищами шарнирно закреплены на корпусе 1 при помощи неподвижных осей 7, а на диске 4 шарнирно с помощью подвижных осей 8, симметрично по окружности, закреплены концы штоков гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14. Поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14 связаны посредством трубопроводов 17 и гидрораспределительного устройства 15 с напорным 18 и сливным 19 присоединительными портами, причем вал 16 гидрораспределительного устройства 15 жестко связан с валом 2.

Работа кривошипно-поршневого гидравлического двигателя заключается в следующем.

Рабочая жидкость из напорного присоединительного порта 18 подается в гидрораспределительное устройство 15. Далее, за счет жесткой связи вала 16 гидрораспределительного устройства 15 с валом 2, на котором установлен кривошип 3, рабочая жидкость последовательно под давлением поступает через трубопроводы 17 в поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14, а также сливается из этих полостей через трубопроводы 17 в сливной присоединительный порт 19, что способствует последовательному втягиванию или выдвижению штоков гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14 из крайних нижних положений в крайние верхние. В результате этих перемещений, за счет шарнирно закрепленных с помощью подвижных осей 8 на диске 4, симметрично по окружности, штоков гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14, создается крутящий момент, передаваемый валу 2, при этом для удержания диска 4 от его вращения относительно кривошипа 3 жестко связанный с ним шток 5 кулисного механизма совершает возвратно-поступательное перемещение в поворотной направляющей втулке 6.

В процессе поворота кривошипа 3 на 90° по часовой стрелке (фиг. 2) шток 5 кулисного механизма движется вместе с диском 4, перемещаясь в поворотной направляющей втулке 6 и поворачиваясь вместе с ней. При этом поршни и штоки гидроцилиндров двухстороннего действия 10 и 13, соответственно, полностью втянуты и выдвинуты за счет связи их поршневых и штоковых полостей через трубопроводы 17 и гидрораспределительное устройство 15 со сливным 19 и напорным 18 присоединительными портами. В это время поршневые полости гидроцилиндров двухстороннего действия 9 и 14 находятся под давлением рабочей жидкости, а их штоковые полости переключены на слив, при котором рабочая жидкость из них через трубопроводы 17 поступает в сливной присоединительный порт 19, в соответствии с чем, поршни и штоки выдвигаются из гидроцилиндров двухстороннего действия 9 и 14, а поршневые полости гидроцилиндров двухстороннего действия 11 и 12 переключены на слив, в то время как их штоковые полости - на подачу рабочей жидкости под давлением, в соответствии с чем, поршни и штоки втягиваются в гидроцилиндры двухстороннего действия 11 и 12.

В процессе поворота кривошипа 3 на 180° по часовой стрелке (фиг. 3) шток 5 кулисного механизма движется вместе с диском 4, перемещаясь в поворотной направляющей втулке 6 и поворачиваясь вокруг ее оси, занимая свое крайнее правое положение. При этом поршни и штоки гидроцилиндров двухстороннего действия 11, 12 и 9, 14, соответственно, полностью втянуты и выдвинуты за счет связи их поршневых и штоковых полостей через трубопроводы 17 и гидрораспределительное устройство 15 со сливным 19 и напорным 18 присоединительными портами. В это время поршневая полость гидроцилиндра двухстороннего действия 10 находится под давлением рабочей жидкости, а его штоковая полость переключена на слив, в соответствии с чем, поршень и шток выдвигаются из гидроцилиндра двухстороннего действия 10, а поршневая полость гидроцилиндра двухстороннего действия 13 переключена на слив, в то время как его штоковая полость - на подачу рабочей жидкости под давлением, в соответствии с чем, поршень и шток втягиваются в гидроцилиндр двухстороннего действия 13.

Далее, при повороте кривошипа 3, рабочие циклы гидроцилиндров двухстороннего действия 9-14 изменяются последовательно таким образом, чтобы все их штоки обеспечивали необходимое усилие в требуемом направлении вращения гидравлического двигателя.

Такое исполнение заявляемого кривошипно-поршневого гидравлического двигателя обеспечивает передачу значительного по величине крутящего момента, кроме того, он обладает более высоким коэффициентом полезного действия за счет отсутствия необходимости в понижающем редукторе, меньшими массой и габаритами, высокой надежностью в работе, более высокой равномерностью угловой скорости поворота при различных значениях нагрузки, а также меньшей трудоемкостью в техническом обслуживании.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к кривошипно-поршневым гидравлическим двигателям. Кривошипно-поршневой гидравлический двигатель содержит корпус 1, радиально установленные гидроцилиндры двухстороннего действия 9-14, вал 2, на котором установлен кривошип 3, установленный на кривошипе 3 кулисный механизм, включающий направляющую в виде диска 4 и шток 5, жестко связанный с диском 4 для его удержания от вращения относительно кривошипа 3 и перемещающийся возвратно-поступательно в поворотной направляющей втулке 6, гидрораспределительное устройство 15 с валом 16, трубопроводы 17, напорный и сливной присоединительные порты 18 и 19. Гидроцилиндры 9-14 днищами шарнирно закреплены на корпусе 1 при помощи неподвижных осей 7, а на диске 4 шарнирно с помощью подвижных осей 8, симметрично по окружности, закреплены концы штоков гидроцилиндров 9-14 действия. Поршневые и штоковые полости гидроцилиндров 9-14 связаны посредством трубопроводов 17 и устройства 15 с портами 18, 19. Вал 16 жестко связан с валом 2, на котором установлен кривошип 3. Изобретение направлено на снижение металлоемкости, упрощение конструкции и повышение надежности кривошипно-поршневого гидравлического двигателя. 3 ил.

Кривошипно-поршневой гидравлический двигатель, содержащий корпус, гидроцилиндры двухстороннего действия, вал, на котором установлен кривошип, трубопроводы, при этом гидроцилиндры двухстороннего действия днищами шарнирно закреплены на корпусе при помощи неподвижных осей, на кривошипе установлена направляющая, на которой шарнирно с помощью подвижных осей, симметрично по окружности, закреплены концы штоков гидроцилиндров двухстороннего действия, а поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия соединены с трубопроводами, отличающийся тем, что дополнительно содержит кулисный механизм, установленный на кривошипе и включающий направляющую в виде диска и шток, жестко связанный с диском для его удержания от вращения относительно кривошипа и перемещающийся возвратно-поступательно в поворотной направляющей втулке, гидрораспределительное устройство с валом, напорный и сливной присоединительные порты, при этом поршневые и штоковые полости гидроцилиндров двухстороннего действия связаны посредством трубопроводов и гидрораспределительного устройства с напорным и сливным присоединительными портами, причем вал гидрораспределительного устройства жестко связан с валом, на котором установлен кривошип.