АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА Советский патент 1996 года по МПК F04B1/24 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидромашинам, которые применяются в судостроении и в производстве гидрооборудования,использующих крупногабаритные блоки.

Известны конструкции блоков гидромашин, плакированных износостойкими втулками (авт.свидетельство СССР N 529297, кл. F 04 В 21/08, Л.М. Игнатьев и др. авторское свидетельство СССР N 545767 и N 705142. кл. F 04 В 1/12, В.Д. Евдокимов и др. патент ФРГ N 2849772, кл. F 04 B 1/24, Х. Вальтера. Однако эти конструкции имеют недостатки: низкая прочность и износостойкость при высоких давлениях среды, сложность технологии производства (патент ФРГ).

В качестве прототипа предлагаемого изобретения рассмотрена аксиально-поршневая гидромашина с конструкцией блока цилиндров по авт.св. N 4646321/25 от 30.01.90. Подшивалов Р.Н. и др.

Сущность конструкции поясняется фиг.1 и 2.

Корпус блока цилиндров выполнен в виде обечайки 1, снабженной на ее внутренней поверхности ребрами жесткости 2, сопряженными радиусами перехода и расположенными между цилиндрическими отверстиями 3 вставки 4, причем торцовая поверхность обечайки 1 снабжена антифрикционным покрытием 5. В ребрах жесткости выполнена кольцевая проточка 6 под выступы, выполненные на вставке 4. На кромках цилиндрических отверстий и каналах выполнены скрученные фаски.

Приведенная в качестве прототипа конструкция блока гидроцилиндров имеет следующие недостатки:
Увеличенная масса блока в целом за счет большей массы вставки из бронзы или латуни, хотя по сравнению с цельным блоком из бронзы прототип имеет существенно меньший вес.

Невозможность дальнейшего снижения массы блока за счет применения перспективных легких сплавов и материалов для элементов конструкции (особенно работающих на износ), что особенно важно для крупногабаритных блоков с диаметром 400 мм и выше.

Ограниченная возможность армирования высокопрочными материалами перемычек между цилиндрическими отверстиями вставки.

Рассматриваемая конструкция (прототип) внедряется в производствo для крупносерийных гидромашин с диаметром блоков до 86 мм.

В этих конструкциях блоков перемычки между цилиндрами очень малы и возможно армирование их только ребрами.

С увеличением габарита блока (средние и крупные) имеется возможность армировать перемычки за счет донной части стальной обечайки (корпуса), а также посредством высокопрочных втулок в наиболее нагруженной зоне, оставив армирование ребрами жесткости в менее нагруженной зоне.

Невозможность снижения гидравлических ударов в процессе работы гидромашины, особенности при высоких давлениях среды из-за отсутствия системы разгрузки.

Предложенная конструкция блока устраняет указанные недостатки.

Цель изобретения повышение долговечности гидромашины.

Указанная цель достигается тем, что блок снабжен антифрикционными втулками, одним концом запрессованными в его донной части, а другим установленными в опорном элементе с образованием единой конструкции, причем в корпусе со стороны входной части выполнены разгрузочные отверстия.

Заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Повышение надежности и долговечности гидромашины при повышенных давлениях рабочей среды возможно за счет снижения момента инерции вращающихся масс, повышения прочности перемычек между цилиндрами, уменьшения гидравлических нагрузок от поршней в цилиндрах блока и снижения ударных нагрузок при передаче крутящего момента на группу цилиндров блока.

Именно предложенное конструктивное решение позволяет облегчить конструкцию за счет применения легких сплавов и материалов (для опорного элемента и втулок) без снижения прочности блока в целом и дает возможность повысить работоспособность конструкции при повышенных давлениях.

Предложенная конструкция расширяет эксплуатационные характеристики машины, дает возможность дополнительно повысить прочность перемычек в зоне высоких давлений, применяя втулки, запрессованные в донную часть блока, из высокопрочной ванадиевой стали, планированные изнутри антрифрикционными покрытием, при работе с цилиндрическими поршнями, или высокопрочные втулки с азотированным слоем (0,3-0,5 мм) на внутренних поверхностях при работе в паре с коническими поршнями, оснащенными поршневыми кольцами. При действующих паспортных характеристиках (давление, обороты) используются антифрикционные втулки из высокопрочной латуни, изготовленные из трубной заготовки, с высадкой бурта.

В разработанной конструкции ребра жесткости размещены в малонагруженной зоне, армируя перемычку между втулками, установленными в опорный элемент, выполненный из легкого демпфирующего сплава или композиционного материала.

Это дает возможность демпфировать ударные нагрузки при передаче крутящего момента на цилиндрах (втулках) блока, снижая их вследствие меньшей массы блока и за счет подбора материала для опорного элемента, без ухудшения антифрикционных свойств со стороны входной части цилиндров. Это особенно эффективно для конических поршней с "герцовским" контактом в цилиндрах блока.

Выполненная в малонагруженной зоне, между ребрами жесткости блока и втулками, система разгрузочных отверстий, не снижая в целом прочности конструкции, позволяет существенно повысить пределы эксплуатационных давлений и нагрузок вследствие снятия избыточных давлений и снижения гидравлических ударных нагрузок через систему разгрузки.

По внутреннему диаметру втулок, запрессованных в донную часть блока, выполнены конические проточки. Это снижает усилия выпрессовки втулок при повышенных давлениях рабочей среды.

Разработанный втулочный вариант конструкции блоков имеет в 1,5-2 раза большую трудоемкость производства по сравнению с прототипом, поэтому особенно эффективен для крупногабаритных гидромашин малой серии.

На фиг. 3-4 представлен продольный разрез блока цилиндров и вид слева; на фиг.5-7 продольный и поперечный разрез антифрикционной втулки.

Блок 7 цилиндров снабжен антифрикционными втулками 8, запрессованными одним концом в цилиндрических расточках донной части блока 7, а другим заформованы в опорном элементе 9, который через кольцевую проточку 10 на ребрах жесткости 11 блока и выступов 12 на втулках, скрепляет втулки 8 и блок 7 в цельную конструкцию. Между ребрами жесткости 11 со стороны входной части выполнены разгрузочные отверстия 13. При сборке втулок 8 с блоком 7 разгрузочные отверстия 13 сопрягаются с полукруглыми пазами 14, выполненными в кольцевых выступах 12 втулок, которые соединяются с кольцевыми и винтовыми проточками, выполненными на наружной поверхности втулок, и образуют при запрессовке втулок систему разгрузочных отверстий. Внутренняя поверхность одного из торцов втулок 8 выполнена конической, что снижает усилие выпрессовки втулок из цилиндров при больших давлениях рабочей среды.

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности касается использования в аксиально-поршневых гидромашинах блоков цилиндров с антифрикционными втулками, с одной стороны запрессованными в донной части блока, с другой установленными в опорном элементе, с образованием единой конструкции. Блок цилиндров снабжен разгрузочными отверстиями, которые могут быть выполнены между ребрами жесткости и сопряжены с полукруглыми пазами на выступах втулок. На втулках может быть предусмотрена система проточек для их разгрузки. В целом такая конструкция повышает долговечность блока цилиндров. 3 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА, содержащая блок цилиндров, состоящий из стального корпуса, который имеет внутри ребра жесткости с кольцевым пазом, охватывающие с трех сторон опорный элемент с выступами под кольцевой паз для фиксации его от проворота и осевого смещения в полости корпуса, причем масса опорного элемента меньше массы корпуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности, блок снабжен антифрикционными втулками, одним концом запрессованными в его донной части, а другим установленными в опорном элементе с образованием единой конструкции, причем в корпусе со стороны входной части выполнены разгрузочные отверстия. 2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что разгрузочные отверстия выполнены между ребрами жесткости и сопряжены с полукруглыми пазами, выполненными на выступах втулок. 3. Гидромашина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что, по наружному диаметру втулок выполнен кольцевой выступ с полукруглым пазом, соединенным с кольцевыми и винтовыми проточками, выполненными на наружной поверхности втулок. 4. Гидромашина по пп.1 3, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность одного из торцов втулок выполнена конической.