Торцовый распределитель Советский патент 1983 года по МПК F04B1/12 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструированию роторных гидроман1ин аксиально-норшнево1о типа.

Известен торцовый распределитель поршневой гидромашины, содержаидий два сопряженных между собой по одной из торцовых поверхностей диска, в каждом из которых выполнены окна для прохождения рабочей жидкости, разделенные между собой перемычками и осевое отверстие I.

Недостатком извест-ной конструкции торцового распределителя является преждевременное разрушение разделительных перемычек дисков торцового распределителя.

Цель изобретения - повышение долговечности торцового распределителя путем снижения растягивающих напряжений в перемычках.

Указанная цель достигается тем, что в торцовом распределителе поршневой гидромашины, содержащем два сопряженных между собой по одной из торцовых поверхностей диска, в каждом из которых выполнены окна для прохождения рабочей жидкости, разделенные между собой перемычками, и осевое отверстие, каждый диск снабжен распорным кольцом, установленным с натягом в осевое отверстие.

На фиг. 1 изображен торцовый распределитель рабочей жидкости аксиальнопоршневой гидромашины, поперечный разрез; на фиг. 2 - вид на торец - рабочую поверхность диска блока цилиндров; на фиг. 3 - вид на торец - рабочую поверхность распределительного диска.

Торцовый распределитель содержит (фиг. 1) подвижный диск 1 блока цилиндров и ненодвижный распределительный диск 2, распорное кольцо 3 диска блока цилиндров и распорное кольцо 4 распределительного диска, установленные с натягом соответственно в осевое отверстие 5 и осевое отверстие 6, рабочий торец 7 диска блока цилиндров и рабочий торец 8 распределительного диска, привалочный торец 9 диска блока цилиндров и привалочный торец 10 распределительного диска, окно 11 для угловой фиксации диска блока цилиндров и окно 12 для угловой фиксации распределительного диска.

Диск 1 блока цилиндров и.меет (фиг. 2) наружную 13 и внутреннюю 14 поверхности, сквозные серповидные окна 15 равной протяженности, разделяющие диск блока цилиндров на наружный контур 16 и внутренний контур 17, связанные соединительными перемычками 18. Число серповидных окон 15 соответствует числу цилиндров в гидромашине.

Распределительный диск 2 имеет (фиг. 3) наружную 19 и внутреннюю 20 поверхности, сквозные серповидные окна 21 и 22, разделяющие распределительный диск на наружный контур 23 и внутренний контур 24,

связанные перевальными перемычками 25 и соединительными перемычками 26.

При установке во внутренний контур 17 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров распорного кольца 3 с натягом в осевое отверстие 5 (фиг. 1) в разделительных перемычках 18 (фиг. 2) и в самом распорном кольце 3 наводятся предварительные напряжения сжатия, а в наружном контуре 16 и внутреннем контуре 17 наводятся предваCi рительные напряжения растяжения.

При установке во внутренний контур 24 (фиг. 3) распределительного диска 2 распорного кольца 4 с натягом в осевое отверстие 6 (фиг. 1) в перевальных перемычках 25

j (фиг. 3), в соединительных перемычках 26 и в самом раснорном кольце 4 наводящая предварительные напряжения сжатия, а в наружном контуре 23 и внутреннем контуре 24 наводятся предварительные напряжения растяжения.

Торцовый распределитель устанавливается в гидромашину так, что привалочный торец 9 (фиг. 1) диска 1 блока цилиндров опирается на зеркало (торец) блока цилиндров, который на фиг. 1 не показан, а привалочный торец 10 распределительного диска 2 опирается на торцовую поверхность корпуса, который на фиг. 1 также не показан.

Угловое расположение.деталей торцового распределителя на блоке цилиндров и

0 корпусе определяется окнами II и 12 под штифты, которые на фиг. I не показаны.

При наличии давления рабочей жидкости в серповидных окнах 15 фиг. 2 диска 1 блока цилиндров и в серповидных окнах 21

5 или 22 фиг. 3 распределительного диска 2 наружный контур 16 (фиг. 2) диска I блока цилиндров и наружный контур 23 фиг. 3 распределительного диска 2 стремятся расшириться и противостоять силе

0 .давления жидкости. Однако наличие соединительных перемычек 18 (фиг. 2) в диске 1 блока цилиндров, соединительных перемычек 26 (фиг. 3) и перевальных перемычек 25 в распределительном диске 2 не дает возможности наружному контуру деталей

5 деформироваться в полную меру.

В результате в соединительных перемычках 18 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров, соединительных 26 (фиг. 3) и перевальных перемычках 25 распределительного диска 2,

0 а также в наружном контуре 16 (фиг. 2) писка 1 блока цилиндров и в наружном контуре 23 (фиг. 3) распределительного диска 2 возникнут напряжения растяжения. Перевальные перемычки 25 (фиг. 3) распределительного диска 2 имеют площадь поперечного сечения (определяется, исходя из фазовых процессов в гидромащине), в несколько раз превыщающую площадь поперечного сечения соединительных перемычек 26. Поэтому напряжения растяжения в перевальных перемычках 25 значительно ниже напряжений растяжения в соединительных перемычках 26. Во внутреннем контуре 17 (фиг. 2), распорном кольце 3 диска 1 блока цилиндров, внутреннем контуре 24 (фиг. 3) и распорном кольце 4 распределительного диска 2 возникнут напряжения сжатия.

Так как во всех указанных элементах деталей торцового распределителя предварительно были наведены напряжения, то в .наружном контуре 16 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров и в наружном контуре 23 (фиг. 3) распределительного диска 2 напряжения растяжения увеличатся, т. е. рабочие напряжения растяжения суммируются с предварительными напряжениями растяжения. При этом в соединительных перемычках 18 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров, в соединительных перемычках 26 (фиг. 3) и перевальных перемычках 25 распределительного диска 2 напряжения растяжения уменьшается, т. е. от рабочих напряжений растяжения вычитаются предварительные напряжения сжатия. Кроме того, во внутреннем контуре 17 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров и во внутреннем контуре 24 (фиг. 3) распределительного диска 2 напряжения сжатия уменьшатся, т. е. от рабочих напряжений сжатия вычитаются предварительные напряжения растяжения, при этом в распорном кольце 3 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров и в распорном кольце 4 (фиг. 3) распределительного диска 2 напряжения сжатия увеличатся, т. е. рабочие напряжения сжатия суммируются с предварительными напряжениями сжатия.

Так как элементами, лимитируюшими долговечность торцового распределителя по условию прочности, являются соединительные перемычки 18 (фиг. 2) диска 1 блока цилиндров и соединительные перемычки 26 (фиг. 3) распределительного диска 2, то снижение здесь, величины опасных растягивающих напряжений приведет к повышению прочности соединительных перемычек и к увеличению долговечности торцового распределителя в целом по условию прочности.

Подбирая величину натяга распорного кольца 3 (фиг. 1) диска 1 блока цилиндров и распорного кольца 4 распределительного диска 2 в осевых отверстиях 5 и 6 можно изменять напряженность соединительных перемычек так, чтобы была обеспечена их равнопрочность с наружным контуром соответствующих деталей торцового

0 распределителя.

Таким образом, при установке с натягом во внутренний контур деталей торцового распределителя распорных колец, за счет дополнительного нагружения наружного контура, не лимитирующего долговечность, в перемычках, лимитирующих долговечность, предварительно наводятся сжимающие напряжения. При действии давления рабочей жидкости в серповидных окнах рабочие напряжения растяжения в перемычках снижаются на величину предварительно наведенных сжимающих напряжений, а напряжения растяжения в наружном контуре несколько возрастают.

Тем самым, изменяя величину натяга, можно установить такое соотношение напряженности соединительных перемычек и наружного контура (в том числе и одинаковую напряженность), при котором обеспечивается их равнопрочность, что оптимально с точки зрения долговечности.

Предлагаемый торцовый распределитель за счет снижения напряженности соединительных перемычек позволяет использовать менее прочные, но обладающие высокими антифрикционными свойствами цветные сплавы и тем самым улучшить работу по5 верхностей трения.

Предлагаемый торцовый распределитель, выравнивая прочность опасных зон, позволяет наиболее эффективно применить те упрочняющие процессы, которые не обеспечивают высокой прочности, но обеспечивают

0 высокую износостойкость (азотирование, борирование). Пазначив сечение опасных зон, исходя из условия равнопрочности, и выполнив упрочнение, можно получить торцовый распределитель высокой долговечности.

25

15

15

25

21

Риг, 3

ТОРЦОВЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ поршневой гидромашины, содержащий два сопряженных между собой по одной из торцовых поверхностей диска, в каждом из которых выполнены окна для прохождения рабочей жидкости, разделенные между собой перемычками, и осевое отверстие, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности путем снижения растягивающих напряжений в перемычках, каждый диск снабжен распорным кольцом, установленным с натягом в осевое отверстие. (Л 00 сх СП 4 сл