Лопастной гидродвигатель

 

Изобретение относится к машиностроению и касается гидравлических двигателей дискретного вращательного движения. Цель изобретения - повышение КПД за счет снижения сил трения при использовании электрореологического эффекта для торможения перегородки. Лопастной гидродвигатель содержит цилиндрический корпус 1, установленный в нем ротор 4 с лопастью 19. В кольцевой полости между корпусом 1 и ротором 4 установлена перегородка 24, выполненная с двумя участками цилиндрической поверхности 30, лежащими по обе стороны уплотнения 34 и обращенными к внутренней поверхности корпуса 1. Цилиндрические поверхности 30 перегородки 24 расположены на двух дугообразных выступах 27 и 28 с зазором к внутренней поверхности корпуса 1 и снабжены электродами 31. На боковых сторонах 36, 37 перегородки 24 установлены бесконтактные выключатели 38, 39. Рабочие элементы в виде якорей 40, 41 бесконтактных выключателей 38, 39 закреплены на ответных боковых сторонах лопасти 19, взаимодействующей с перегородкой 24, электроды 31 и бесконтактные выключатели 38, 39 соединены с блоком электроуправления, связанным с гидрораспределителем. Вся система заполнена высококонцентрированной суспензий, обеспечивающей электрореологический эффект в зазоре между перегородкой 24 и внутренней поверхностью корпуса 1 при подаче напряжения на электроды 31. Таким путем обеспечивается эффективное торможение перегородки. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECnVБЛИН

„„Я0„„1551845

А1

51)5 F 15 В 15 12

ПРИ ГННТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ (21) 3865499/25-63 I (22) 12. 03. 85 (46) 23. 03. 90. Бюл. № 11 (71 ) Все союзный проектно-технологиче с-. кий институт энергетического машиностроения (72) Л.А.Бенин, О.Д.Ростовцев, О.С.Ефремов, К.Б.Евстафьев, В.М.Барсуков и С.Г.Кравец (53) 621.225 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1229463, кл. Р 15 В 15/12, l 983. (5 4) ЛОПАСТНОЙ ГИДРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к машиностроению и касается гидравлических двигателей дискретного вращательного движения. Цель изобретения — повьппение КПД за счет снижения сил трения при использовании электрореологического эффекта для торможения перегородки. Лопастной гидродвигатель содержит цилиндрический корпус 1, установленный в нем ротор 4 с лопастью 19.

В кольцевой полости между корпусом 1 и ротором 4 установлена перегородка 24, выполненная с двумя участкаИзобретение относится к машиностроению и касается гидравлических двигателей дискретного вращательного движения для создания крутящих момен-. тов, которые могут найти применение в приводах станков, роботов и других машинах.

Цель изобретения — повьппение КПД путем снижения сил трения при использовании электрореологического э рфекта жидкости для торможения перегородки..2 ми цилиндрической поверхности 30, ле жащими по обе стороны уплотнения 34 и обращенными к внутренней поверхности корпуса 1. Цилиндрические поверх ности 30 перегородки. 24 расположены на двух дугообразных выступах 27 и 28 с зазором к внутренней поверхности корпуса 1 и снабжены электродами 31.

На боковых сторонах 36,37 перегородки 24 установлены бесконтактные вы;ключатели 38,39. Рабочие элементы в виде якорей 40,41 бесконтактных выключателей 38,39 закреплены на ответных боковых сторонах лопасти 19, взаимодействующей с перегородкой 24, электроды 31 и бесконтактные выключатели 38,39 соединены с блоком электроуправления, связанным с гипрораспределителем. Вся система заполнена . высококонцентрированной суспензией, обеспечивающей электрореологический эффект в зазоре между перегородкой 24 и внутренней поверхностью корпуса 1 при подаче напряжения на электроды 31 ..

Таким путем обеспечивается эффективное торможение. перегородки. 7 ил.

На фиг. 1 представлен лопастной гидродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение b-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 5 — сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 6 — сечение Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 - блок-схема.

Лопастной гидродвигатель содержит цилиндрический корпус 1 с прикрепленной к нему винтами 2 крышкой 3, в расточках которых установлен с воз1551 845 можностью вращения ротор 4. Последний имеет цапфу 5, кольцевой диск 6, шейку 7 и хвостовик 8, выполненные совместно. В цапфе 5 выполнено резьбовое отверстие, в которое эавинчена гайка

9, застопоренная винтами 10 от проворота. Гайка 9 связана самотормоэящейся резьбой с винтом 11, принадлежащим тяге (не показана), проходящему сквозь отверстие 12 в роторе 4. Корпус 1 может крепиться с помощью винтов 13 к фланцу 14. Кольцевой диск 6 ротора. выполнен толщиной h/2, где h— глубина цилиндрической кольцевой полости 15 корпуса 1, снабжен торцовыми

1 уплотнениями 16 и имеет радиальное отверстие, в котором закреплена посредством штифтов 17 цапфа 18 прямоугольной лопасти 19 ротора. Лопасть установлена в кольцевой полости 15 корпуса 1 подвижно, имеет канавку с уплотнением 20.

На шейке 7 ротора 4 установлено кольцо 21, толщиной h/2, имеющее радиальное отверстие, в котором посредством штифтов 22 закреплена цапфа 23 перегородки 24, разделяющей вместе с лопастью 19 рабочую полость 15 на рабочие камеры 25 и 26, Перегородка

24 размещена в кольцевой полости 15 между корпусом 1 и ротором 4 с возможностью дискретного поворота и торможения и выполнена в виде дугообразных выступов 27 и 28, Цилиндрические повехности 29 и 30 перегородки 24 расположены с зазором А к внутренней поверхности корпуса 1 и снабжены электродами 31, электрически изолированными друг от друга и закрепленными в двух электрически изолированных секциях возбуждения электростатического поля, установленных в пазах 32, выполненных в каждом из дугообразных выступов 27 и 28.

Электроды 31 защищены диэлектрическими пластинами 33. Перегородка 24 снабжена уплотнением 34, разделяющим цилиндрическую поверхность 30 перегородки 24 на два участка. В каждом пазу 32 закреплены уплотнения 35. На боковых сторонах 36 и 37 перегородки 24, обращенных к рабочим камерам 25 и 26, установлены бесконтакт ные выключатели 38 и 39. На ответных боковых сторонах лопасти 19 закреплены рабочие элементы бесконтактных выключателей 38 и 39 в виде якорей

40 и 41, выступы 42 которых согласо» ваны по расположению с пазами 43 вы- ключателей 38 и 39. Электроды 3-1 соединены, чередуясь через один; с двумя проводниками, размещенными в пазах 32.

Провода электрических соединений от бесконтактных выключателей 38 и 39 и электродов 31 проложены сквозь отверстия 44, пазы 32, отверстия 45

47 и присоединены к электрически изолированным кольцевым контактам коллектора 48. Последний закреплен .в углуб- лении торца кольца 21 и окружен торцовым уплотнением 49.

К кольцевым контактам коллектора . 48 примыкают графитовые щетки 50, установленные подвижно в закрепленной в крышке 3 диэлектрической обойме 51, Графитовые щетки 52, установленные

20 также в обойме 51 и имеющие общие пружины со щетками 50, поджимаются к электрически изолированным контактам дополнительного коллектора 53. Последний закреплен в муфте 54, установлен25 ной на упорных подшипниках с воэможностью вращения относительно крышки

3 и хвостовика 8,и соединен проводами через отверстие 55 и штуцер 56 с блоком 57 электроуправления двигателем (фиг. 7) . В муфте 54 выполнены кольцевые канавки 58 и 59, сообщающиеся через отверстия 60 и штуцеры 61 с трубопроводами 62 и 63 и по каналам

64 — 67 — с рабочими камерами 25 и

26 расположенными с двух сторон лопасти 19, Муфта 54 фиксирована на хвостовике 8 с помощью шайбы 68 и гаек 69.

Трубопроводы 62 и 63 присоединены

40 к трехпозиционному гидрораспределителю 70, управляемому электромагни.тами 71 и 72, которые электричееки соединены с блоком 57 электроуправления и кнопочной колодкой 73 управле45 ния. Для возбуждения на роторе тормозного момента он поджат к торцу крышки

3 посредством скошенных плунжеров 74 и 75 и пружины 76, регулируемой винтом 77.

Лопастной гидродвигатель работает следующим образом.

В исходном положении вся гидросистема, в том числе гидрораспределитель 70, трубопроводы 62 и 63, камеры

25 и 26 и зазор, заполнена энергоносителем. В качестве энергоносителя используется высококонцентрированная суспензия диатомита в трансформаторном масле с содержанием твердой фазы

845 6

5 1551

25-357о и активатора (воды) 707 от содержания диатомита в суспензии. Указанная суспензия обеспечивает возможность возбуждения электрореологичес5 кого тормозного эффекта в зазоре при возбуждении электростатического поля между электродами 3 t.

Гидрораспределитель 70 находится в среднем положении на слив из камер 25 и 26 в бак гидростанции. Электроды 31 и бесконтактные выключатели 38 и 39 обесточены. Взаимное расположение лопасти 19 и перегородки 24 — произвольное. 15

При необходимости вращения ротора

4, например, по стрелке Е нажатием кнопки Зк на кнопочной колодке 73 включается блок 57 электроуправления и электромагнит 72, который устанавливает гидрораспределитель 70 в крайнее правое положение, При этом суспензия по трубопроводу 62., канавке 58 муфты 54 и каналам 64 и 65 поступает под давлением в камеру 25, а из ка- 25 меры 26 по каналам 67 и 66, канавке

59 и трубопроводу 63 — на слив. Одновременно на электроды 31 и бесконтактные выключатели 38 и 39 через коллекторы 48 и 53 и щетки 50 и 52 подается gp электрическое напряжение, При этом возбуждается в зазоре h, тормозной электрореологический эффект, которым перегородка 24 затормаживается с усилием, равным удельной

35 тормозной величине, умноженной на площадь поверхностей секций, в которых установлены электроды 31, поэтому указанную поверхность, а следовательно, и дугообразные выступы 27 и 28 выполняют возможно большей. От давления среды на лопасть 19 она совместно с ротором 4 и гайкой 9 поворачивается в направлении стрелки Е и с помощью реэьбового соединения перемеща- 4> ет винт 11 с тягой в направлении стрелки И. Приближаясь к заторможенной перегородке 24, лопасть 19 углуб,ляет выступ 42 в паз 43 бесконтактного выключателя 39, от сигнала которого блок 57 электроуправления выключает питание электродов 31 и электромагнита

72 и включает питание электромагнита 71.

В результате исчезает тормозной эффект в зазоре и с трубопроводами 62 и 63 соединяется левая секция гидрораспределителя 70. Вследствие этого среда под давлением по трубопроводу

63, канавке 59 и каналам 66 и 6? поступает в камеру 26, а из камеры 25 по каналам 65 и 64, канавке 58 и трубопроводу 62 поступает на слив.

После исчезновения электрореоло гиче ско го тормозно го эффекта пере городка 24 испытывает некоторый тормозной момент от трения уплотнений и щеток, поэтому для сохранения неподвижности ротора 4 на него возействуют дополнительным моментом трения посредством поджимаемого пружиной 76 плунжера 74, который, суммируясь с моментом трения от уплотнений 20 и 16, превьппает момент трения перегородки 24. Вследствие указанногб при подаче давления в камеру 26 ротор 4 с лопастью 19 сохраняют неподвижность, а перегородка

24 начинает поворачиваться в направлении стрелки Е.

Когда в паз 43 бесконтактного выключателя 38 углубится выступ 42 якоря 40, поступает сигнал на блок 57 управления, который переключает гидрораспределитель 70 в правое положение и включает напряжение на электроды 31. В результате перегородка 24 вновь затормозится, а лопасть 19 с ротором 4 совершают поворот в направлении стрелки Е. 11ри многократном повторении дискретных поворотов ротора, винт 11 с тягой совершает сколь угодно большой ход. Окончанию перемещения перемещаемого объекта до упора сопутствует резкое увеличение давления в гидросистеме вследствие остановки ротора, что служит сигналом к возвращению органов управления гидродвигателем в исходное положение.

Для совершения обратного хода нажимают кнопку От на кнопочной колод,ке 73 управления, при.этом началу . цикла соответствует включение золотника в левую позицию, в результате чего давление подается в камеру 26, вынуждая ротор 4 и перегородку 24 поворачиваться в направлении стрелки

И и перемещать винт 11 в направлении стрелки К на режим детали.

Цикличе ская по следовательно сть, процессов совершается аналогично описанному, но в обратном порядке, т.е. от сигнала выключателя 39 происходит, торможение перегородки 24, а от сигнала выключателя 38 — ее открепление.

В силу вязкости суспензии она по1 1 стоянно сохраняется в зазоре А независимо от включения камер 25.-и 26 на слив, поэтому электрореологический

1551 эффект возникает на всей протяженности дуговых секций электродов 31.

Преимущества торможения перегородки с по мощью элек тра реоло гиче ско го эффекта заключается в увеличении К1Щ.

Формула из о б ре те н ия

f0

Ло паст ной гидродв игате ль, со де ржащий цилиндрический корпус, установленный,в корпусе ротор с лопастью, перегородку, размещенную в кольцевой полости между корпусом и ротором, 15 разделяющую кольцевую полость на ра:бочие камеры и имеющую цилиндрическую поверхность, обращенную к внутренней цилиндрической поверхно сти корпуса, средства фиксации подвижной перегородки в корпусе, каналы для подвода

20 и отвода рабочей среды, гидрораспре045.

8 делитель и блок управления, о т л ичающийс я тем, что, сцелью повышения КПД за счет снижения сил трения при использовании электрореологического эффекта жидкости для торможения подвижной перегородки, средства фиксации выполнены в виде электродов, расположенных на двух участках цилиндрической поверхности перегородки, лежащих по разные стороны уплотнения, при этом между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и цилиндрической поверхностью участков перегородки образован зазор, а на боковых поверхностях пе регородки, обращенных к рабоче камерам, установлены бесконтактные выключатели, причем электроды и бесконтактные выключатели соединены с блоком электроуправления газораспределителя. Ц

1551 845

27

Г

19

М

Фиг.2

В В

Фиг. Ф

1551 845.

Составитель С, Брыкова

Техред М.Дидьпс Корректор Н. Ревская

Редактор М. Бланар

Заказ 314

Тираж 532

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101