Аксиально-поршневая гидромашина с регулируемым углом наклона блока цилиндров Советский патент 1981 года по МПК F04B1/12 

1

Изобретение относится к гидроприводу, а именно к гидромашинам с регулируемым рабочим объемом, и может быть использовано в машинах различного назначения, например в экскаваторах.

Известна аксиально-поршневая гидромашина с регулируемым углом наклона блока цилиндров, содержаш.ая распределитель рабочей жидкости, прилегающей одной стороной к блоку цилиндров, а другой, выполненной сферической, размешен в сферической расточке корпуса с боковым зазором относительно направляющих и связан с приводом для его перемещения вдоль последних 1.

Недостатком указанного насоса является то, что в известной гидромашине с регулируемым углом наклона цилиндров распределитель, cкoльзяш IЙ по корпусу вдоль направляющих, нагружен в сторону одной из них, благодаря тому, что прилегающие друг к другу поверхности распределителя и корпуса имеют сферическую форму, вследствие чего появляется боковая сила (результат разложения равнодействующей от действия давления жидкости), воспринимаемая распределителем. Смещению распределителя под действием этой силы препятствует сила трения между примыкающими поверхностями распределителя и корпуса, которая иметь возможно меньшую величину, так как она влияет на чувствительность механизма регулирования угла наклона блока, изменяемого путем перемещения распределителя вместе с блоком вдоль направляющих по корпусу. Под действием этой силы распределитель прижимается своей боковой поверхностью к одной из направляющих.

Таким образом, при сферической форме

10 перекос может допускаться, если исключена возможность заклинивания рйспределителя при его контакте с обеими направляющими. Однако прижатие распределителя к одной из направляющих, хотя и исключает

ts возможность заклинивания, вызывает ряд существенных недостатков.

Распределитель, перемещающийся вдоль направляющих с малой частотой и длительно стоящий на месте, прижатый силой давления жидкости к корпусу и боковой силой

20 к направляющей, может рассматриваться как тело, находящееся в состоянии покоя. В начальный момент его продольного перемещения (страгивание с места) палец силового поршня гидроцилиндра механизма регулирования должен преодолевать силу трения покоя, которая, как известно, при прочих равных условиях (материал и т.п.) больше силы трения движения. Это вызывает необходимость увеличивать диаметр поршня (и габариты машины) и его жесткость на изгиб от действия момента от этой силы трения, приложенной на плече, равном длине пальца. Это повышает реакции опор, вызывает больший износ и утечки жидкости из полостей силового гидроцилиндра, снижает надежность и КПД, уменьшает чувствительность и быстродействие механизма регулирования. Кроме того, во время неподвижного состояния поверхностей распределителя, корпуса и направляющей, контактирующие друг с другом микрочастицы металла при сжатии успевают проникнуть из одной поверхности в другую, что при страгивании с места не только повышает силу трения, но и вызывает износ этих поверхностей, снижает долговечность и повышает утечки. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия гидромашины и снижение металлоемкости. Эта цель достигается тем, что на боковой стороне распределителя, противоположной зазору, выполнена полость, сообщенная с источником пульсирующего давления рабочей жидкости. При таком выполнении гидромащины устраняется сила трения покоя между прилегающими поверхностями корпуса и распределителя (вместо этого будет иметь место сила трения движения, имеющая при прочих равных условиях меньщую величину), снижается сила трения .между поверхностями распределителя и направляющей. Это позволяет устранить отмеченные выше недостатки известной гидромащины, повысить ее надежность и быстродействие механизма регулирования. На фиг. 1 изображена предлагаемая гидромашина, продольный разрез; на фиг. 2 - распределитель гидромашины и прилегающие к нему детали, поперечный разрез; на фиг. 3 - расположение распределителя между направляющими гидромашинами. Гидромашина содержит корпус 1, внутри которого в опорах 2 установлен вал 3 с фланцем 4, который связан посредством сферических головок с шатунами 5 поршней 6, входящих в расточки наклонного блока 7 цилиндров, опирающегося через распределитель рабочей жидкости 8 на корпус 1. В центре распределителя 8 имеется отверстие, в которое входит своей сферической головкой палец 9, жестко связанный с силовым поршнем 10 гидроцилиндра механизма регулирования. Распределитель с одной стоРОНЫ плоскости, проходящей через оси поршня 10 и пальца 9, имеет нагнетательное окно 11, а с другой стороны - всасывающее окно 12 и несквозную полость 13,.расположенную на боковой поверхности распределителя напротив направляющей 14, выполненной непосредственно в корпусе 1 параллельно оси поршня 10. Полость 13 гидравлически связана с источником 15 пульсирующего давления рабочей жидкости, который может иметь любую известную конструкцию (показан условно). Между распределителем 8 и второй направляющей 16 имеется боковой зазор 17. Основание распределителя, прилегающее к крыщке корпуса 1, имеет сферическую форму. Такую же форму может иметь и основание, прилегающее к блоку 7 цилиндров. Предлагаемая гидромашина работает следующим образом. В режиме нереверсивного гидронасоса, при вращении вала 3 с фланцем 4 и поршнями 6 вместе с наклонным блоком 7 цилиндров, между поршнями и цилиндрами образуются камеры переменного объема, благодаря чему происходит всасывание и нагнетание жидкости. Максимальный размер объема камеры зависит от хода поршня и угла наклона оси блока 7 цилиндров относительно оси вала 3. Этот угол регулируется путем перемещения пальца 9 распределителя 8, скользящего при этом вдоль направляющих 14 и 16 по крьпике корпуса 1, в которой выполнены соответственно каналы для подвода и отвода жидкости. Прилегающие сферические поверхности распределителя 8 и крышки корпуса 1 притерты друг к другу, чем обеспечивается герметичность при любом положении распределителя 8 относительно крышки. На распределитель 8 действует равнодействующая сила давления жидкости, приложенная на некотором расстоянии от оси распределителя 8 на стороне расположения нагнетательного окна П. Вследствие сферической формы оснований распределителя 8, появляется боковая сила F, постоянно нагружающая распределитель 8 и стремящаяся его прижать, преодолевая силы сопротивления, в описываемом случае, к направляющей 14, расположенной с противоположной нагнетательному окну 11 стороны распределителя 8. Однако приподаче давления от источника 15 в полости 13 распределителя 8, прижатого к направляющей 14, поверхности разъема которых притерты друг к другу, возрастает давление, и возникает сила Р, направленная противоположно боковой силе F. При достаточной для этого площади 13, распределитель 8 отжимается от направляющей 14. Так как при этом между ними образуется щель, что приводит при увеличении ее высоты к падению давления, то величина перемещения распределителя 8 ограничивается или высотой этой щели, или направляющей 16, которая при этом выполняет функции ограничителя размаха колебаний. При снижении давления, подаваемого источником 15, распределитель перемещается под действием боковой силы F в обратную сторону, прижимаясь к направляющей 14. При подаче давления цикл повторяется. При этом зазор 17 между направляющей 16 и распределителем должен быть не меньше, чем требуемый размах колебаний. Таким образом, источник 15 пульсирующего давления, направляющая 14, полость 13 в распределителе 8, имеющем сферическое основание, и направляющая 16 размаха колебаний образуют механизм колебательного движения распределителя в поперечном направлении. Эти колебания происходят непрерывно, независимо от места расположения распределителя 8 на крыщке при изменении угла наклона блока 7 цилиндров, поскольку полость 13 всегда соединена с источником 15. Благодаря этому и устраняются силы трения покоя, возникающие при длительном стоянии распределителя на одном месте относительно корпуса и направляющей, а возникающие при непрерывном колебании распределителя силы трения движения имеют меньщую величину. Это позволяет не только уменьщить затраты энергии на перемещение распределителя при регулировании производительности насоса, но и повысить чувствительность и быстродействие механизма регулирования, снизить величину момента от сил трения, воспринимаемых силовым поршнем и тем самым уменьшить его прогиб нагрузки на опоры (расточки в корпусе, в которые входит силовой поршень), что уменьшает их износ и утечки жидкости. Непрерывное колебательное движение распределителя способствует осуществлению процесса непрерывной притирки прилегающих поверхностей распределителя и крышки корпуса, что снижает утечки и повышает КПД, и в то же время ограничивает возможность взаимного пронокновения частиц металла из одной поверхности в другую, что повышает надежность работы гидромашины. Хотя при отжатии распределителя от направляющей возможны и его угловые колебания (перекос), это не приводит к заклиниванию в момент, когда он одновременно опирается на обе направляющие (это явление происходит короткое время, благодаря активному колебательному процессу). Таким образом, предлагаемая конструкция гидромашины по сравнению с известной имеет повышенную надежность и быстродействие. Формула изобретения Аксиально-поршневая гидромащина, с регулируемым углом наклона блока цилиндров, содержащая распределитель рабочей жидкости, прилегающий одной стороной к блоку цилиндров, а другой, выполненной сферической, размещен в сферической расточке корпуса с боковым зазором относительно направляющих и связан с приводом для его перемещения вдоль последних, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, быстродействия и снижения металлоемкости, на боковой стороне распределителя, противоположной зазору, выполнена полость, сообщенная с источником пульсирующего давления рабочей жидкости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3961563, кл. 91-506, 1976.

15

//

Фиг.З