Устройство управления производительностью насоса Советский патент 1992 года по МПК F04B1/26 

Изобретение относится к системам регулирования производительности насоса, и может быть использовано в источниках гидравлической энергии с насосом переменной производительности, применяемых в гид- росистемах сельскохозяйственных, дорож- но-строительных и других машин.

Известны устройства и системы управления производительностью, например, аксиально-поршневых насосов.

Эти устройства управления оснащены сервораспределителями и установочными гидроцилиндрами, связанными с поворотной шайбой насоса.

Система управления питается от отдель- ного источника гидравлической энергии, а связь сервораспределителя с установочными гидроцилиндрами гидравлическая. Из-за это- го устройства управления недостаточно чуст- вительны к внешним возмущающим силам, воздействующих на сервораспреде- литель, и отсюда имеют более низкую скорость срабатывания и динамику, воспроизводимость и точность регулирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство управления производительностью аксиальнопоршневого насоса, содержащее регулировочный орган, поворотную шайбу, связанную с установочным гидроцилиндром, пружину обратной связи, установленную между поршнем гидроцилиндра и торцом золотника сервораспределителя с двумя дросселирующими зазорами, вход- ная линия которого сообщена с дренажем, а другая - с линией нагнетания, и штоковой полостью установочного гидроцилиндра. С обратной стороны поворотной шайбы установлена пружина сжатия, устанавливающая шайбу перед началом работы а режим максимальной производительности. На торец золотника сервораспределителя воздействует управляющий механизм, выполненный в виде электрически управляемого соленой- да.

Такое устройство управления имеет механическую обратную связь между наклонной шайбой и золотниковым сервораспределите- лем, выполняемую пружиной обратной свя- зи, существенно более точно и обладает высокой динамикой и скоростью срабатывания.

Однако насос вместе с тем имеет более сложную конструкцию, выражающейся в наличии пружины, устанавливающей поворотную шайбу в режим максимальной производительности и, как следствие, необходимость в дополнительном гидронасосе с более высоким давлением управления, необходимым для установки поворотной шайбы в положение, соответствующее нулевой производительности при небольших давлениях в линии нагнетания основного насоса.

В таком положении поворотной шайбы и при других ее промежуточных положениях, любое и резкое повышение нагрузки на рабочий орган, а значит рабочего давления в линии нагнетания насоса ведет не к кратковременному уменьшению, а к увеличению его производительности, неустойчивой и нестабильной работе.

Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшения стабильности работы в режиме производительности, близкой к нулю.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления производительностью, содержащем регулировочный орган, например, поворотную шайбу, связанный с установочным гидроцилиндром, пружину обратной связи, установленную между поршнем гидроцилиндра и торцом золотника сервораспределителя с двумя дросселирующими зазорами, входная линия которого сообщена с торцовыми полостями золотника и с полостью установочного гидроцилиндра, а одна из выходных линий сообщена с дренажем, а другая - с линией нагнетания, и управляющий механизм, установленный с обратного торца золотника сервораспределителя и контактирующий с ним, согласно изобретению оно снабжено дополнительным гидроцилиндром, поршневая полость которого соединена с линией нагнетания, а шток установлен с возможностью взаимодействия с регулировочным органом и расположен симметрично штоку установочного гядроцилиндра, а управляющий механизм выполнен в виде пружины управления и нагружающего привода.

Такое устройство управления конструктивно более проще, так как отпадает необходимость в пружине, устанавливающей поворотную шайбу в режим максимальной производительности в начале работы насоса, а ее функции будет совмещать пружина обратной связи, которая устанавливает поворотную шайбу в максимальный угол наклона уже с другой стороны от ее нейтрального положения.

Кроме того, отпадает необходимость также в отдельном насосе для управления, а давление управления при этом значительно меньшие по величине и отбирается от линии нагнетания насоса.

Это позволяет более точно i быстро отслеживать поворотной шайбе устанавливающее усилие прилагаемое к золотнику

сервораспределителя уже через пружину управления, способствуя более точному уравновешиванию золотника, и при.резких повышениях давления жидкости в линии нагнетания, в отличие от прототипа, шайба насоса отклоняется наоборот в сторону уменьшения производительности, а значит уменьшению давления и восстановлению стабильности в работе.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема насоса; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 (расположенный слева от оси); на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2 (расположенный справа от оси); на фиг. 5 - часть, продольного разреза устройства управления по плоскости разреза, показанной на фиг. 4.

Устройство управления производительностью аксиально-поршневого насоса 1 (фиг. 1), содержит регулировочный орган, поворотную шайбу 2, Связанную с установочным гидроцилиндром 3 и с дополнительным гидроцилиндром 4, расположенным с обратной ее стороны.

Между поршнем 5 установочного гидроцилиндра 3 и торцом золотника 6 сервораспределителя с двумя дросселирующими зазорами установлена пружина 7 обратной связи. На другой торец золотника 6 воздействует пружина 8 управления управляющего механизма, контактирующая с нагружающим приводом 9.

Входная линия 10 сервораспределителя сообщена с торцовыми полостями 11 золотника бис полостью 12 установочного гидроцилиндра 3. Одна из выходных линий 13 сообщена с дренажем 14, а другая - с линией нагнетания 15 насоса, с которой также сообщена полость 16 дополнительного гидроцилиндра 4.

Конструктивно это устройство управления воплощено в аксиально-поршневом насосе (см. фиг. 2), имеющем блок 17 цилиндров с поршнями 18, размещенный на приводном валу 19. Поршни 18 через башмаки 20 опираются и скользят по поверхности поворотной шайбы 2, которая через рычаг 21 с одной стороны контактирует с поршнем 22 гидроцилиндра 4, а с другой стороны - с поршнем 23 установочного гидроцилиндра 3. Поворачивается шайба 2 на цапфах 24. Между поршнем 23 и торцом золотника 6 сервораспределителя 25 с двумя дросселирующими зазорами установлена пружина 7 обратной связи.

С другого торца золотника 6 размещена пружина 8 управления, сжимаемая нагружающим приводом управляющего механизма, выполненного в виде кулачка 26, воздействующего на нее через аксиально подвижный шток 27. Кулачок 26 связан с рычагом 28, вращающимся вокруг оси 29.

Золотник 6 имеет три уплотняющих пояска, разделенных кольцевыми каналами 30

и 31, Канал 30 через радиальный канал 32, канал 33 и канал 34 постоянно сообщен с линией 15 нагнетания насоса. С линией 15 нагнетания насоса также по каналу 35 постоянно сообщена полость 36 дополнитель0 ногогидроцилиндра 4.

Канал же 31 через радиальный канал 37 постоянно сообщен с дренажем 14. Полости со стороны торцов 11 золотника 6, а также полость 12 установочного гидроцилиндра 3

5 сообщены между собой двумя аксиальными каналами 38 и 39, выполненными на наружной поверхности сервораспределителя 25 (см. фиг. 5). От аксиальных каналов 38 и 39 отходят два радиальных канала 40 и 41, ко0 торые в нейтральном положении золотника 6 перекрываются с отрицательным перекрытием его средним пояском.

Пружина управления 8 с целью сокращения габаритов устройства имеет мень5 шее количество витков, чем пружина обратной связи 7 при одинаковых параметрах витка, диаметре пружины, диаметре проволоки, из которой изготовлена пружина, и шага витка.

0 Устройство, управления производительностью насоса работает следующим образом.

При отсутствии передачи управляющего усилия на пружину управления 8 от кулач5 ка 26, т.е. при положении рычага 28, показанном на фиг. 4, насос при пуске и в дальнейшем работает в режиме максимальной производительности, при котором посредством пружины обратной связи 7

0 гсворотная шайба 2 устанавливается через поршень 23 установочного гидроцилиндра 3.

В результате приложения оператором или другим способом усилия к рычагу 28 и

5 повороте его на определенный угол пружина 8 управления посредством кулачка 26 сжимается и сдвигает золотник 6 сервораспределителя влево и выводит его из равновесного состояния. При этом полость 12

0 установочного гидроцилиндра 3 посредством аксиальных каналов 38 и 39, каналов 40 и 41, кольцевого канала 31 и канала 37 сообщается с дренажем 14, а поршень 22 дополнительного гидроцилиндра 4 под

5 воздействием давления жидкости, нагнетаемой насосом в полость 36, выдвигается вправо, поворачивая поворотную шайбу 2 на более меньший угол наклона и тем самым уменьшая производительность насоса. Одновременно через поршень 23 гидроцилиндра 3 сжимается пружина обратной связи 7 до тех пор пока не наступит равновесное состояние золотника 6.

В дальнейшем выбргнное положение поворотной шайбы, соответствующее заданной производительности насоса, поддерживается золотником 6.

Так как пружина обратной связи 7 и пружина 8 управления имеют одинаковые характеристики витка, но разное их количество, то при сравнительно небольшой деформации пружины 8 управления для уравновешивания золотника 6 необходима значительно большая деформация пружины обратной связи.

Этим самым имеется возможность сократить габариты устройства управления и применить в качестве управляющего механизма кулачково-рычажный. Далее при необходимости увеличения производительности насоса рычаг 28 перемещается в обратном направлении ближе к исходному положению.

Кулачок 26 уменьшает деформацию пружины 8 управления, золотник 6 под воздействием пружины обратной связи 7 смещается вправо и рабочая жидкость из линии 15 нагнетания насоса уже поступает в полос ь 12 установочного гидроцилиндра 3. Поршень 23 под воздействием значительно большего усилия, чем усилие от поршня 22, перемещается влево,увеличивая производительность насоса.

Таким образом, в прямой зависимости от положения рычага 28 находится угол поворота шайбы 2, а значит, производительность насоса.

В режиме производительности, близкой к нулю, когда рычаг 28 находится в мак- симально отклоненном положении, поворотная шайба 2 устанавливается под прямым углом к оси приводного вала 19.

Вследствие того, что поворотная шайба 2 удерживается в этом положении как установочным гидроцилиндром 3, так и дополнительным гидроцилиндром 4, размещенными симметрично рычагу 21 поворотной шайбы 2, для управления насосом может быть применено значительно меньшее давление управления, насос более стабильно работает в режиме производительности, близкой к нулю, особенно при небольших давлениях в линии нагнетания насоса, отпадает необходимость в дополнительном насосе для управления, а

значит упрощается конструкция.

Формула изобретения

1.Устройство управления производительностью насоса, содержащее регулировочный орган, например поворотную шайбу,

связанный с установочным гидроцилиндром, пружину обратной связи, установленную между поршнем гидроцилиндра и торцом золотника сервораспределителя с двумя дросселирующими зазорами, входная линия

которого сообщена с торцевыми полостями золотника и полостью установочного гидроцилиндра, а одна из выходных линий сообщена с дренажом, другая - с линией нагнетания, и управляющий механизм, установленный с обратного торца золотника сервораспределителя и контактирующий с ним, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения стабильности работы в режиме производительности, близкой к нулю, оно снабжено дополнительным гидроцилиндром, поршневая полость которого соединена с линией нагнетания, а шток установлен с возможностью взаимодействия с регулировочным органом и расположен симметрично штоку установочного гидроцилиндра, а управляющий механизм выполнен в виде пружины управления и нагружающего привода.

2.Устройство поп, 1,отличающее- ся тем, что нагружающий привод выполнен

в виде кулачка и соединенного с ним поворотного рычага, а пружина управления имеет меньшее, чем у пружины обратной связи, количество витков и одинаковые с ней пара- метры витка.

Использование: в источниках гидравлической энергии сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин, в системах регулирования производительности насоса. Сущность изобретения: устройство управления производительностью насоса 1 содержит регулировочный орган 3, дополнительный гидроцилиндр 4, поршень 5 установочного гидроцилиндра, золотник 6, пружину 7 обратной связи, пружину 8 управления, нагружающий привод 9. Поршневая полость 16 дополнительного гидроцилиндра соединена с линией 15 нагнетания, а его лоток установлен с возможностью взаимодействия с регулировочным органом 2 и расположен симметрично штоку установочного гидроцилиндра. Нагружающий привод 9 выполнен в виде кулачка и соединенного с ним поворотного рычага. 2 з.п. ф-лы,-5 ил. сл С о х| х| hO Фиг. 1

vr.3

11

38 40 31 8 29

Ьт.4.

28