Радиально-поршневой гидромотор Советский патент 1990 года по МПК F03C1/04 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к радиально поршневым гндромоторам многократного действия.

Цель изобретения - увеличение ресурса гидромотора путем уменьшения износа направляющей за счет снижения максимального контактного напряжения на участке разгона.

На фиг.. 1 изображена конструктивная схема гидромотора; на фиг. 2 - графики зависимости радиуса кривизны траектории центра опорного катка от угла радиус-вектора; на фиг,, 3 - графики зависимости контактного напряжения на профиле, направляющей от угла радиус-вектора; на фиг, 4 - графики зависимости второй производной ради- ус-вектора от угла радиус-вектора; на фиго 5 - график зависимости контактного напряжения от коэффициента d.

На фиг о 2, 3 и 4 кривые, обозначенные I, соответствуют изобретению, а кривые II - прототипу. В качестве из- вестного прототипа взят гидромотор МР 2,5, у которого число участков профилированной направляющей X 8, число поршней Z 15, угол движения ф 20, угловая величина участка раз- гона 0/1 12 °, участка торможения /7 з радиус опорного катка г 24 мм, наименьшая величина радиус- вектора траектории центра опорного катка г 120 мм.

Радиально-поршневой гидромотор содержит блок цилиндров 1 с поршневыми группами, включающими поршни 2 и опорные катки 3, установленные с возможностью взаимодействия с профилирован- ной направляющей 4 в корпусе 5, образованной повторяющимися профилированными участками, .каждый из,которых включает участки разгона о/,и тормо- / жения 0(2 поршневых групп при прямом и обратном их ходео Участок 6-8 профиля, соответствует обратному (сливному) ходу поршня 2, а участок 8-10 Ърофиля - прямому (напорному) хо- ду поршня 2. Участок профиля между no зиирями 8 и 9 является участком разгона 0/1 а между позициями 9 и 10 - участком торможения е/, причем углы б, и .о определяются по точке 11 траектории 12.центра опорного катка 3.

Гидромотор содержит также цапфенный распределитель 13, установленньй в осевой расточке блока цилиндров 1.

Гидромотор работает следующим образом.

Рабочая жидкость под давлением подается в распределитель 13, откуда она поступает к поршням 2 блока ирилиндров 1, при этом проводятся во взаимодействие с профилированной направляющей 4 опорные катки 3 поршней 2, возникающее при этом тангенциальное усилие на поршни 2 передается блоку цилиндров 1 и формирует крутяш й момент. При этом величина возникающего на профилированной направляющей контактного напряжения зависит от текущего значения радиус-вектора г траектории 12 центров опорных катков 3 и его первых двух производных, пропорциональных скорости и ускорению поршней 2о Эти величины определяют радиус кривизны профиля направляющей 4 и нормальное усилие на профиль в каждой его точке.

Контактное напряжение на профиле направляющей 4 определяется по формуле Герца

,418,|-.(-1-ч--4-), (1) Ч J-K к YH

где N Р SIC V; (2)

Р --сила давления рабочей жидкости

действующая на поршень; V - угол давления в паре опорньй

каток - направляющая: . 1 - длина опорного катка; г - радиус катка; Р„ - радиус кривизны направляющей,

Рн f - с - радиус кривизны траектории

центра опорного катка; приведенный модуль упругости. Из выражения (1) с учетом выражения (2) можно получить

6- Al

где 6

sec V

1-r,/f

А - величина постоянная, зависящая от размеров опорного катка, его материала и материала направляющей, давления рабочей жидкости, но не зависящая от профиля направляющей.

На участке разгона о/ (г , 0) угол давления

V аг1 tg --.

Радиус кривизны j траектории 12 центра опорного катка

ГгЧ(г )

Г r« + (2r ) 2 -r r

Из графика (фиг. 2) видно, что наименьшее значение радиуса кривизны соответствует началу участка разгона поршня 2, но величина р для прототипа меньше, а наибольшая величина 6 (в/) прототипа , при этом характер изменения 6 согласно изобретению имеет более равномерньш характер, чтб видно из графика (фиг. з)

Из сравнения кривых I и II . (фиго 3) видно, что контактные напряжения при профиле, вьшолненном согласно изобретению, , в 1,33 раза меньше, чем у прототипа, что приводит к увеличению ресурса в 2,3 раза, что объясняется правильным выбором профиля направляющей, которьй на участке разгона удовлетворяет условию г (е/) o ed+ko/) при О .

Этот закон изменения радиус-вектора г (с/) позволяет добиться того, что в пределах изменения ,78-0,87 контактные напряжения остаются величиной практически постоянной.

Из графика (фиг. 5) видно, что вне диапазона ,78-0,87 наблюдается ослабление эффекта применения предлагаемого технического решения, однако даже на границах этого диапазона в сравнении с прототипом достигается увеличение ресурса в 1,87 раза.

Уменьшение контактных напряжений на участке разгона при реализации изобретения достигнуто без ухудшения его характеристик на участке торможения.

Так, например, на второй части участка торможения . Закон изменения радиус-вектора г (в/) определяется выбором г (с/) на участке разгона и первой части участка торможения и удовлетворяет условию нулевой неравномерности.

«

Н

() 2 или5г (-it)0. itoIt .

откуда следует

г (fl()- г (): lie

На первой половине участка торможения в пределах o(, профиль нап

7447

10

равляющей задается величиной г () , где С О и является постоянной-величиной, вы-бранной в диапазоне

о--2§

Ф-

Графики (фиг. 2-5) получены при

2Н - фЗ которое находится в

значении С

пределах заданного диапазона для С,

поскольку обычно а d.

Таким образом, при реализации изобретения, т,е. при выборе радиус-вектора траектории центров опорных катков, удовлетворяющем условиям предлагаемого технического решения, профиль направляющей в сравнении с прототипом обеспечивает снижение контактных напряжений на всем участке разгона поршня, стабилизирует их величину, что снижает износ направляющей и повышает ресурс гидромотора по этому пара- етру в 2-2,6 раза.

Форму

ла изобрет.е

н и я

30

Радиально-поршневой гидромотор многократного действия, содержащий блок цилиндров с поршневыми группами, установленными с возможностью взаимодействия при помощи опорных катков с профилированной направляющей, образо- : ванной повторяющимися профилированными 35участками, каждый из которых включает участки разгона и торможения поршневых групп при 1 рямом и обратном их ходе, отличающийся тем, .

что, с целью увеличения ресурса гидро40

мотора путем уменьшения износа направляющей за счет снижения максимального контактного напряжения на участке разгона, профиль направляющей вьшолнен Hj условия, что вторая производная диус-вектора траектории центров опорных катков г удовлетворяет следуюiiffiM зависимостям:

(в/)

agd+ko/ ) при -Спри

,)

- z (o/-it) при ф-t .

где М - текущий угол радиус-вектора;

о/, и угловые величины участков

разгона и торможения соответственно;

2Н «о d ----; d 0,78-0,87;

Н - ход поршня;

Ь )

(Ф-11);.

21Гп1 t - угловой шаг поршней; t « ---XZ

eft

Лг

:-целая Часть величины ---;

- - целая часть величины ---;

число профилированных участков

направляющей; число поршней; наибольший общий делитель чисел X и z;

7Н

о с - const.

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к радиально-поршневым гидромоторам (РПГМ) многократного действия. Цель изобретения - увеличение ресурса гидромотора путем уменьшения износа направляющей за счет снижения максимального контактного напряжения на участке разгона поршня. РПГМ содержит блок цилиндров 1, в радиальных расточках которого размещены поршни 2, связанные с катками 3, взаимодействующими с кольцевой направляющей 4, которая образована повторяющимися участками профиля, каждый из которых включает участок разгона и торможения при прямом и обратном ходе поршня. Новым в изобретении является профиль направляющей, который задан в виде математических зависимостей второй производной радиус-вектора траектории центра катков. 5 ил.

9iJ2.2

V, ZffQff

3JO

гЦ ни ср

VuiJJ

oi, град

го

Лпвх, НПа