Аксиально-поршневая гидромашина Советский патент 1992 года по МПК F04B1/24 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидромашинам.

Известна конструкция аксиально-поршневой гидромашины, содержащая вал с фланцем, установленный в корпусе на подшипниках качения, шатуны, шарнирно соединенные с осевым поршнями, расположен- ными в отверстиях фланца вала и образующими с неподвижной шайбой гидростатическую опору, узел радиальной разгрузки подшипникового узла, воздействующий

на наружную поверхность фланца вала и содержащий поршень, сообщенный с линией нагнетания гидромашины.

Недостатком данной конструкции является необходимость подвода давления рабочей жидкости к узлу радиальной разгрузки извне, что связано с внешними трубопроводами и значительной сложностью корпуса и приводит к росту габаритов, снижению технологичности и надежности. Кроме того, наличие только одного поршня в блоке радиальной разгрузки вызывает его

XJ

ГчЭ

сл о ю

значительные размеры либо концентрацию нагрузки в месте его контакта с фланцем вала.

Известна также конструкция гидромашины, содержащая вал с фланцем, установленный на подшипниках качения, смонтированных во втулке, осевые, расположенные во втулке и радиальные, расположенные в корпусе, поршни, контактирующие с фланцем вала и образующие с ним гидростатические опоры.

Недостатком известной гидромашины также является необходимость внешних линий для подвода давления нагнетания к поршням гидростатических опор и связанное с этим утяжеление конструкции.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является аксиально- поршневая гидромашина, содержащая наклонный блок цилиндров и приводной вал с фланцем, имеющем гидростатические опоры, которые выполнены в виде ряда осевых разгрузочных поршней, установленных в осевых камерах и сообщающихся с рабочими камерамм, образованными поршнями в цилиндрах, кроме того, во фланце имеется ряд радиальных камер гидростатической разгрузки, каналы подвода и отвода к камерам имеют угловое смещение относительно соответствующих им отверстий, они также сообщаются с рабочими камерами блока цилиндров.

Недостатком гмдромашины является реализация гидростатических опор в виде радиальных камер, выполненных на цилиндрической поверхности фланца вала и контактирующих с корпусом гидромашины, приводящая при износе контактирующих поверхностей к увеличению зазора и утечек рабочей жидкости и снижению надежности.

Целью изобретения является повышение надежности гидромашины.

Указанная цель достигается тем, что радиальные камеры гидростатической разгрузки снабжены разгрузочными поршнями, а осевые разгрузочные поршни установлены со смещением относительно соответствующих каналов гидростатической разгрузки, выполненных во фланце, причем угол смещения и диаметр расположения осей разгрузочных поршней связаны следующей зависимостью:

ft arctg(|tgx),

Da D-SeC& где &а угол смещения осевых поршней;

Da - диаметр расположения осей осевых разгрузочных поршней;

а - расстояние между плоскостью расположения осей радиальных поршней и

плоскостью, проходящей через центры сфер во фланце вала;

I - расстояние от центральной оси вала до точки приложения усилия к фланцу вала; у- угол наклона блока цилиндров;

D - диаметр, образованный центрами головок шатунов, расположенных во фланце вала.

На фиг.1 представлена аксиально-поршневая гидромашина, продольный разрез;

на фиг.2 - вид со стороны фланца и со стороны приводного конца вала.

Конструкция содержит корпус 1, приводной вал 2 с фланцем 3, в котором шар- нирно закреплены шатуны 4 рабочих

поршней гидромашины, перемещающихся в отверстиях блока цилиндров 5. Приводной вал 2 установлен в корпусе 1 с помощью подшипников 6 качения. Фланец 3 образует корпус блока гидростатических опор, имеющего

ряд осевых 7 и ряд радиальных 8 поршней.

В шатунах 4 и фланце 3 выполнены каналы 9-11, бидравлически соединяющие рабочие полости 12,13 поршней 7, 8 с линиями высокого и низкого давления гидромашины.

При этом оси поршней 7, 8 выполнены с угловым смещением относительно соответствующих им отверстий 14 во фланце 3 и образуют с корпусом 1 и обоймой 15 осевую и радиальную гидростатические опоры соответственно,

В процессе работы гидромашины усилия со стороны блока цилиндров 5 через шатуны 4 передаются подшипникам 6 качения в виде внешних осевой и радиальной

нагрузок, вызывая их реакции.

При соединении полостей 12, 13 посредством каналов 9-11 с рабочими камерами гидромашины в гидростатических опорах, образуемых рядами поршней 7 и 8,

создается соответственно результирующее осевое и результирующее радиальное усилие, разгружающие подшипники 6 качения. Радиальное усилие за счет углового смещения 90° прикладывается к фланцу 3 вала

вертикально и компенсирует внешнюю радиальную нагрузку, Осевое результирующее усилие компенсирует внешнюю осевую нагрузку, при этом угол смещения 6а и диаметр Da расположения осей осевых разгрузочных

поршней связаны с геометрическими параметрами гидромашины следующей зависимостью:

a arctg(f-tgx);

Da D -Sec6 a.

где ва - угол смещения осевых поршней;

Da диаметр расположения осей осевых разгрузочных поршней;

а - расстояние между плоскостью расположения осей радиальных поршней и плоскостью, проходящей через центры сфер во фланце вала;

I - расстояние от центральной оси вала до точки приложения усилий к фланцу вала;

у - угол наклона блока цилиндров;

D - диаметр, образованный центрами головок шатунов, расположенных во фланце вала.

Эксцентриситет в аксиально-поршневой гидромашине определяется по зависимости sin-,

где z - число шатунов.

Для полной компенсации внешнего радиального усилия диаметр радиальных разгрузочных поршней блока гидростатических опор должен быть связан с диаметром рабочих поршней гидромашины зависимостью

, ,

где dr - диаметр радиальных разгрузочных поршней гидростатических опор;

dn - диаметр рабочих поршней;

D - диаметр, образованный центрами головок шатунов, расположенных во фланце вала;

I - расстояние от центральной оси вала до точки приложения усилий к фланцу вала;

у - угол наклона блока цилиндров.

Определение по указанным зависимостям значения ва, Da. dr обеспечивают полную компенсацию нагрузок на подшипники качения (вся нагрузка воспринимается гидростатическими опорами), исключают необходимость применения силовых опор качения, существенно снижают влияние износа в гидростатических опорах на работоспособность гидромашины и повышают ее надежность.

Формула изобретения

1. Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая установленные в корпусе на

подшипниках приводной вал с фланцем, блок цилиндров с рабочими поршнями, шатуны которых шарнирно закреплены во фланце вала, имеющем гидростатические

опоры в виде ряда осевых разгрузочных поршней, гидравлически сообщенных с рабочими камерами, и ряда радиальных камер гидростатической разгрузки, каналы подвода к которым имеют угловое смещение относительно соответствующих им отверстий, отличающаяся тем, что. с целью повышения надежности, радиальные камеры гидростатической разгрузки снабжены разгрузочными поршнями, а осевые

разгрузочные поршни установлены со смещением относительно соответствующих каналов гидростатической разгрузки, выполненных во фланце, причем угол смещения и диаметр расположения осей

разгрузочных поршней связаны следующей зависимостью:

25

0a arctg(ftgx): Da D-sec,

где ва - угол смещения осевых поршней;

Da - диаметр расположения осей осе вых разгрузочных поршней;

а - расстояние между плоскостью расположения осей радиальных поршней и плоскостью, проходящей через центры сфер во фланце вала;

I - расстояние от центральной оси вала до точки приложения усилий к фланцу вала;

у - угол наклона блока цилиндров; D - диаметр, образованный центрами головок шатунов, расположенных во фланце вала.

2. Гидромашина поп.1.отл ича юща я- с я тем, что диаметр радиальных разгрузочных поршней гидростатических опор связан с диаметром рабочих поршней следующей зависимостью:

dr dnV§slny

где dr - диаметр радиальных разгрузочных поршней гидростатических .опор; dn - диаметр рабочих поршней.

6 t Ј & & t t г

60S2W. I

Использование: гидромашины с наклонным блоком цилиндров, фланец приводного вала которых имеет гидростатическую разгрузку. Сущность изобретения: гидростатическая разгрузка фланца вала осуществлена благодаря выполнению ряда осевых и радиальных камер, в которых расположены разгрузочные поршни. Камеры сообщены с рабочими камерами гидромашины посредством каналов гидростатической разгрузки. Осевые разгрузочные поршни в осевых камерах установлены со смещением относительно соответствующих каналов гидростатической. разгрузки, выполненных во фланцах.Угол смещения и диаметр расположения осей разгрузочных поршней связаны зависимол стями 0а arctg(jtgy),Da D-sec0a , где &а - угол смещения осевых поршней; Da - диаметр расположения осей осевых разгрузочных поршней; а - расстояние между плоскостью расположения осей радиальных поршней и плоскостью, проходящей через центры сфер во фланце вала; I - расстояние от центральной оси вала до точки приложения усилий к фланцу вала; у - угол наклона блока цилиндра; D - диаметр, образованный центрами головок шатунов, расположенных во фланце вала. Диаметр ( радиальных разгрузочных поршней гидро- , статических опор связан с диаметром рабочих поршней следующей зависимостью (D/2i)-siny . где dr.- диаметр радиальных разгрузочных поршней гидростатических опор; dn - диаметр рабочих поршней. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. (Л С