Поршневой мотор Советский патент 1993 года по МПК F04B1/04 

Изобретение относится к технике, связанной с изготовлением и эксплуатацией объемных гидромашин.

Поршневой мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую и может выполнять свои функции в силовом приводе прокатного оборудования, лебедках, трансмиссиях мобильных машин, в механизмах роботов и манипуляторов, а также в качестве силового привода металлообрабатываю- щих станков.

Описанные аналоги не могут выполнять функцию, например, привода токарных, сверлильных и фрезерных станков, так как не удовлетворяют ряду требований, основ- ным из которых являются:

- наличие сквозного отверстия в валу с возможностью крепления на нем планшайбы;

- сочетание качеств высокомоментного и низкомоментного моторов;

- относительно высокая статическая и динамическая сбалансированность;

- высокая надежность, долговечность, компактность.

Аналоги в виде аксиальных гидромашин не пригодны для перечисленных целей из- за отсутствия конструкций с пустотелым валом и недостаточной статической и динамической неуравновешенностью рото- ра и поршневой группы.

Радиально-поршневой гидромотор с пустотелым валом, тоже не пригоден, так как не сочетает качества высокомоментного и высокооборотного гидромоторов и не обес- печивает частоты вращения 4000 .

В качестве прототипа выбран радиаль- но поршневой мотор, вал которого может быть выполнен монолитным или пустотелым.

В прототипе и в заявляемом поршневом моторе одинаковая система распределения жидкости, которая подводит и отводит жидкость от вращающегося вала через неподвижную крышку корпуса. Жидкость по каналам вала подается к одному из двух распределительных пазов каждого эксцентрика. Эти пазы подключают цилиндровые камеры за половину оборота к напорной и в течение другой половины оборота - к слив- ной магистрали. Вращающийся вал может иметь биение относительно неподвижной крышки корпуса, а потому требует примене- ния специальных герметизирующих средств в узле перехода жидкости от крыш- ки корпуса к валу.

Недостаток прототипа в низкой надежности герметизирующих средств в упомянутом узле.

Поставлена цель - улучшить герметичность подвода и отвода жидкости. Для достижения поставленной цели, мотор снабжен вставкой в виде цилиндрического кольца с плоским кольцевым выступом, пружиной, втулками с кольцевыми наружными и внутренними выточками, опорными дисками, муфтами с радиальными подводящими и осевыми дренажными отверстиями, при этом задняя крышка выполнена составной из двух частей, пружина размещена во внутренних выточках втулок, установленных между муфтами и подпружиненных к ним, а вставка своим цилиндрическим участком сопряжена с наружными выточками втулок и плоским закреплена между частями задней крышки.

Внутренний диаметр цилиндрической поверхности вставки меньше диаметра наружного габарита втулок.

В конструкции по заявке достигается:

- совмещение действия одной пружины на два комплекта деталей;

- взаимозаменяемость деталей в линии подвода и отвода;

- сохранение простоты устройства вала.

Существенным отличием является то, что вставка, втулки и муфты, сопряженные между собой, обеспечивают регламентированное соотношение гидростатических прижимающих и отжимающих сил при реверсе потока.

На фиг.1 представлен продольный разрез мотора и его узел подвода и отвода жидкости; на фиг.2 - поперечный разрез с элементами узла подвода и отвода жидкости; на фиг.З представлена расчетная схема узла подвода (или отвода) жидкости.

Гидромотор (фиг.1) имеет пустотелый вал 1, в котором жестко установлена трубчатая деталь 2. Продольные выемки материала на наружной поверхности этой детали разобщены между собой и образуют полости для подвода и отвода жидкости от цилиндровых камер через эксцентрики. Пустотелый вал установлен на подшипниках 3 в передней 4 и в задней крышке 5. Задняя крышка расчленена на две части 5 и 6 и крепится к корпусу 7. На пустотелом валу 1 жестко закреплены эксцентрики 8, с взаимным разворотом пары крайних относительно пары средних на 180°.. Наружная поверхность эксцентриков выполняет функции распределителя и эта поверхность со- пряжена с внутренней поверхностью блоков цилиндров 9. Количество цилиндровых блоков четыре. В цилиндровых отверстиях установлены плунжеры 10, которые в процессе работы взаимодействуют с неподвижной опорной пластиной 11.

Узел подвода и отвода жидкости состоит из двух частей 5 и 6 задней крышки, вставки 12 в виде цилиндрического кольца с кольцевым выступом, двух комплектов герметизирующих деталей. Утечки скапливаются в полости корпуса и отводятся через отверстие С. Два крайних опорных диска 13 соприкасаются с соответствующими торцами муфт 14. Муфты 14 имеют радиальные подводящие (или отводящие) отверстия. Вторым торцем муфты 14 соприкасаются с торцами втулок 16. Втулки 16 имеют внутренние и наружные кольцевые выточки. Внутренние выточки предназначены для размещения пружины 17, а наружные для герметичного сопряжения с соответствующей поверхностью кольцевого выступа вставки 12. Втулки 16 имеют осевую подверженность и под действием пружины, а при работе мотора под действием рабочего давления, прижимаются к торцам муфт 14.

На фиг.2 показан поперечный разрез мотора в сечении А-А; Б-Б. В сечении муфты 14 (фиг.2) виден ряд радиальных сверлений О для потока рабочей жидкости и осевые каналы К для сквозного соединения тупиковых полостей с дренажной магистралью. В промежутке между сверлениями муфты 14 установлена пара стопорных винтов 15. Эти винты удерживают муфту 14 на валу от относительного поворота. Стопорные винты 15 не исключают некоторого осевого смещения муфты 14 при ее износе, Щелевой паз Щ1 на валу ориентирован относительно перемычек (11 на трубчатой детали 2, Магистраль М2 герметично разобщена от магистрали М1.

На фиг.З дана расчетная схема узла подвода (или отвода) жидкости. Схема дает представление об эпюрах давления на уп- лотнительных (герметизирующих) торцах втулок, муфт и опорных дисков. В тонком слое торцевого зазора наблюдается примерно линейный закон падения давления. Площадь уплотнительных поясков по обоим торцам муфты одинакова, следовательно, одинаковы силы гидростатического отжа- тия, которые обозначим Т0тжРабочее давление в одной из магистралей (например М2) распространяется через радиальные отверстия в муфте к блокам цилиндров и это же давление распространяется через радиальный зазор муфты и втулки 16 в кольцевой объем за буртом этой втулки.

На площади л (R22 - Ri2) возникает прижимающая сила Тприж., совпадающая по направлению с действием пружины.

Согласно регламентированного соотношения прижимающих и отжимающих сил

АТприж-Тотж

А - коэффициент соотношения сил известен из справочников. Усилием пружины сжатия пренебрегают. С учетом этого в упрощенном расчете

A(R22-Ri2) 0,5(R2-Ro2) Описание в рабочем состоянии.

Из двух магистралей М1 и М2 одна является напорной, а другая - сливной. Предположим давление подводится к магистрали М2. Жидкость под этими давлением свободно проникает через муфту 14 к цилиндровым камерам. Муфта загерметизирована по валу и вращается вместе с валом. Торцевые поверхности муфты 14 взаимодействуют с соответствующими плоскостями опорных дисков 13 и втулок 16, которые не имеют вращения.

Регламентированное соотношение сил, прижимающих бурт втулки 16 к муфте и отжимающих этот бурт от торцевой поверхности муфты, обеспечивает минимальное трение и надежную герметизацию.

Далее поток через щель Щ2 поступает в полость, образованную внутренней поверхностью вала и поверхностью трубчатой вставки 2 к пазам на эксцентриках 8.

По рисунку на фиг.1 нейтральная плоскость расположена в плоскости листа. Эксцентрики 8 попарно развернуты на 180°. Две продольные перемычки на трубчатой вставке 2 разделяют выемки, образующие полости подвода и отвода жидкости. Они

ориентированы относительно нейтральной плоскости. Жидкость под рабочим давлением подается к паре крайних эксцентриков, например, обращенных к нашему взору, т.е. по одну сторону нейтральной плоскости и к

паре средних, расположенных по другую сторону от нейтральной плоскости. Эксцентриситет пары крайних блоков (фиг.1) ниже главной оси, а пары средних - выше оси. Поршневая равнодействующая сила пары

крайних блоков направлена от нашего взора, а подобные силы пары средних блоков - к нашему взору. Момент от всех 4-х блоков суммируется на валу. Нейтральная плоскость вращается вместе с валом. Блоки имеют

сканирующее движение. Поршни, вошедшие в фазу слива, вытесняют жидкость через каналы и окна в магистраль возврата жидкости.

В оценке технико-экономической эффективности предложенного по заявке узла подвода и отвода жидкости должно быть учтено:

повышение надежности и долговечности работы мотора;

обеспечение высокой герметичности при минимальном трении.

Формула изобретения 1. Поршневой мотор, содержащий корпус, переднюю торцевую крышку, заднюю торцевую крышку с каналами подвода и отвода жидкости и размещенные в корпусе блоки цилиндров с поршнями, установленные на пустотелом эксцентриковом выходном валу, отличающийся тем, что, с целью улучшения герметичности узла подвода и отвода жидкости к вращающемуся валу, мотор снабжен вставкой в виде цилиндрического кольца с плоским кольцевым выступом, пружиной, втулками с кольцевыми

наружными и внутренними выточками, опорными дисками и муфтами с радиальными подводящими и осевыми дренажными отверстиями, при этом задняя крышка выполнена составной из двух частей, пружина размещена во внутренних выточках втулок, установленных между муфтами и подпружиненных к ним, а вставка своим цилиндрическим участком сопряжена с наружными

выточками втулок, а плоским - закреплена между частями задней крышки.

2. Мотор по п.1 .отличающийся тем, что внутренний диаметр цилиндрической поверхности вставки меныие.диаметра

наружного габарита втулок.

Использование: в машиностроении, а именно, в объемных гидромашинах. Сущность изобретения: мотор содержит корпус 7, переднюю торцевую крышку 4, заднюю торцевую крышку Г с каналами подвода и отвода жидкости и размещенные в корпусе 7 блоки цилиндров 9 с поршнями, установленные на пустотелом эксцентриковом выходом валу 1, кроме того содержит вставку 12 в виде цилиндрического кольца .с плоским кольцевым выступом, пружину 17, втулки 16 с кольцевыми наружными и внут-- ренними выточками, опорные диски 13 и муфты 14 с радиальными подводящими и осевыми дренажными отверстиями, задняя крышка 5 выполнена составной из двух частей, пружина 17 размещена во внутренних выточках втулок 16, установленных между муфтами 14, вставка 12 своим цилиндрическим участком сопряжена с наружными выточками втулок 16, а плоским - закреплена между частями задней крышки 5, внутренний диаметр цилиндрической поверхности вставки 12 меньше диаметра наружного габарита втулок 16. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

А-А;Н-5

%г2

Фиг.З