Аксиально-поршневой гидронасос

 

Насос предназначен для работы в гидромашиностроении и позволяет работать с агрессивными жидкостями и с жидкостями с плохими смазывающими свойствами. Аксиально-поршневой гидронасос содержит неподвижный блок цилиндров с поршнями и приводной вал с наклонным диском. Наклонный диск через тела вращения взаимодействует с промежуточным диском, центр сферической опоры которого не совпадает с плоскостью, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, которые размещены в промежуточном диске в радиальных отверстиях, выполненных с продольными пазами, исключающими выпадение головок поршней, расположенных эксцентрично относительно их осей. На цилиндрической поверхности промежуточного диска для исключения его проворота установлен неподвижно радиальный выступ, выполненный в виде оси со сферическим элементом вращения, входящим в паз пробки корпуса насоса. На пружинной поверхности поршней в зоне выхода в цилиндры каналов узла распределения выполнены диаметрально расположенные шесть пазов, два из которых выходят в рабочие полости цилиндров, а четыре глухих паза попарно соединены между собой радиальными отверстиями, кроме того, на наружной поверхности поршней выполнены канавки для уплотнения, разделяющие рабочие полости цилиндров от полости приводного вала, в которую до определенного уровня заливается жидкость для смазки узлов трения. При работе насоса сферический элемент вращения промежуточного диска совершает колебательное движение по пазу пробки корпуса насоса и препятствует его повороту относительно корпуса насоса. Значительно повышаются динамические характеристики и ресурс. 3 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидронасосам и моторам.

Известны аксиально-поршневые гидронасосы и моторы с вращающимся блоком цилиндров и торцевым распределением рабочей жидкости (Т.М.Башта. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение 1974 г., стр. 196, рис. 62). Указанные гидронасосы и моторы обладают большой инерционностью. Торцевой распределитель воспринимает значительные нагрузки от воздействия давления рабочей жидкости.

Известны также аксиально-поршневые гидронасосы с неподвижным блоком цилиндров и клапанным распределением рабочей жидкости. Указанные насосы необратимы и не могут работать в качестве гидромоторов (см. вышеуказанную книгу стр. 260, рис. 88).

Известен также аксиально-поршневой гидронасос с неподвижным блоком цилиндров, в котором распределение рабочей жидкости производится цилиндрическими золотниками, и гидронасос, у которого распределение производится самими поршнями, снабженными специальными проточками (см. вышеуказанную книгу стр. 255, рис. 85 и 86).

Насос, показанный на рис. 85, имеет очень сложную конструкцию приводного вала и самого насоса, а насос, показанный на рис. 86, имеет сложную систему распределения.

Известен также радиально-поршневой гидромотор, в котором поршни кроме возвратно-поступательного движения совершают возвратно-поворотное, которое служит средством распределения. Указанный метод распределения позволяет уменьшить инерционные силы, повысить ресурс и улучшить качество узла распределения, однако не нашел еще применения в аксиально-поршневых гидронасосах и моторах, обладающих более высокими динамическими и весовыми характеристиками (см. патент 1492077 заявка 4348891/25-29 от 24.12.87. Радиально-поршневой гидромотор).

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик путем уменьшения инерционных сил, повышение ресурса и улучшение качества узла распределения.

Достигается это тем, что аксиально-поршневой гидронасос содержит неподвижный блок цилиндров с поршнями и приводной вал с наклонным диском, который через тела вращения взаимодействует с промежуточным диском, центр сферической опоры которого не совпадает с плоскостью, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, которые размещены в промежуточном диске в радиальных отверстиях, выполненных с продольными пазами, исключающими выпадение головок поршней, расположенных эксцентрично относительно их осей. На цилиндрической поверхности промежуточного диска для исключения его проворота установлен неподвижно радиальный выступ, выполненный в виде оси со сферическим элементом вращения, входящим в паз пробки корпуса насоса. На наружной поверхности поршней в зоне выхода в цилиндры каналов узла распределения выполнены диаметрально расположенные шесть пазов, два из которых выходят в рабочие полости цилиндров, а четыре глухих паза попарно соединены между собой радиальными отверстиями, кроме того, на наружной поверхности поршней выполнены канавки для уплотнений, разделяющие рабочие полости цилиндров от полости приводного вала, в которую до определенного уровня заливается жидкость для смазки узлов трения.

Поршни во время работы насоса кроме возвратно-поступательного движения совершают возвратно-поворотное, что позволяет производить распределение рабочей жидкости. Это достигается тем, что радиальные отверстия в промежуточном диске смещаются относительно продольных плоскостей, проходящих через ось приводного вала и оси поршней, за счет смещения центра сферической опоры промежуточного диска относительно плоскости, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, выполненных экcцентрично их осей. В результате этого поршни поворачиваются в угловом направлении, кроме положений, в котором ось приводного вала, а также оси радиальных отверстий в промежуточном диске находятся в одной плоскости. В этих положениях происходит смена направления поворота поршней и разделение полостей нагнетания и всасывания насоса. При работе насоса сферический элемент вращения промежуточного диска совершает колебательное движение по пазу пробки корпуса насоса и препятствует его повороту относительно корпуса насоса.

На фиг.1 изображен гидронасос, продольный разрез; на фиг.2 и 6 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.7 изображен вариант опоры головки поршня. На фиг.8 показан поршень с дополнительными пазами; на фиг.9 - сечение Е-Е на фиг. 8; на фиг.10 - сечение И-И на фиг.8.

Аксиально-поршневой гидронасос (фиг.1) содержит блок цилиндров 1 с поршнями 2, приводной вал 3 с наклонным диском 4. Через тела вращения 7 диск 4 взаимодействует с промежуточным диском 8. Пружина 9 через сферическую опору 10 прижимает промежуточный диск 8 через тела вращения к наклонному диску 4. Сферические головки 11 поршней 2, выполненные эксцентрично относительно их осей, контактируют с радиальными отверстиями 12 в промежуточном диске 8. Отверстия 12 имеют пазы 13 (фиг. 3 и 5), выходящие на торец диска 8 и исключающие выпадение головок 11. Для исключения поворота диска 8 на оси 14 установлен сферический элемент вращения 15, входящий в паз 16 пробки 17, закрепленной на корпусе 18 насоса болтами 19.

Насос имеет узел распределения, включающий коллекторы подвода 20 и отвода 21 рабочей жидкости и связанные с ними каналы 22 и 23 (фиг. 4), соответственно выходящие в цилиндры блока 1, расположенные с возможностью их периодического перекрытия стенками поршня 2.

На наружной поверхности поршней в зоне выхода каналов 22 и 23 выполнены диаметрально расположенные продольные пазы 24, выходящие в рабочие камеры 25. Рабочая жидкость в коллекторы 20 и 21 подводится и отводится и отводится через гнезда 26 и 27. На наружной поверхности поршней 2 выполнены канавки 28 для уплотнений. В полость приводного вала до определенного уровня заливается жидкость 29 для смазки подшипников и узлов трения.

Блок цилиндров 1 прижат к торцу корпуса насоса болтами 30 и зафиксирован от смещения штифтом 31. Со стороны приводного вала установлена крышка 32.

На оси 18 может быть установлен квадратный сухарик 33 на подшипнике 34 (фиг. 6).

Головки поршней 2 (фиг. 7) могут быть выполнены в виде двух полусфер 35 и 36. Полусфера 35 контактирует с радиальным отверстием 12, а полусфера 36 - с шариком 37, опирающимся в сферическую лунку полуцилиндрического сухарика 38. Полусфера 35 и сухарик 387 одного диаметра и равны диаметру отверстия 12 с возможностью взаимного перемещения.

На наружной поверхности поршней могут быть выполнены четыре дополнительных паза 39 с радиальными отверстиями 40, обеспечивающие разгрузку поршней от бокового давления рабочей жидкости.

Гидронасос работает следующим образом: Вращательное движение приводного вала 3 передается наклонному диску 4, который через тела вращения 7 передает колебательное движение промежуточного диску 8, который передает движение поршням 2.

В зависимости от направления вращения приводного вала 3 рабочая жидкость подводится к гнездам 26 и 27 и поступает соответственно в коллекторы 20 или 21, откуда по каналам 22 или 23 (фиг. 4) поступает в цилиндры блока 1 цилиндров. В зависимости от ориентации поршня 2 в цилиндре блока, задаваемой положением промежуточного диска 8, каналы 22 и 23 либо перекрыты стенкой поршня 2, либо сообщены с соответствующей рабочей канавкой 24. Например, поршни 2, расположенные в вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного вала 3 (фиг. 4), находятся в нейтральном положении, и каналы 22 и 23 перекрыты его стенками, а поршни, находящиеся в горизонтальной плоскости, из-за эксцентричного расположения головок 14 поршней относительно их осей поворачиваются в угловом направлении; справа от вертикальной плоскости - по часовой стрелке, слева от вертикальной плоскости - против часовой стрелки, при этом рабочие канавки 24 поршня соединены справа с каналами 22, слева с каналами 23 и соответственно с коллекторами 20 и 21.

Полость приводного вала, заполненная до определенного уровня жидкостью для смазки подшипников и узлов трения, повышает КПД насоса, а также позволяет работать с агрессивными жидкостями и с жидкостями с плохими смазывающими свойствами.

Формула изобретения

1. Аксиально-поршневой гидронасос, содержащий неподвижный блок цилиндров с поршнями, приводной вал с наклонным диском, узел распределения, включающий коллекторы всасывания и нагнетания рабочей жидкости и связанные с ним каналы, выходящие в цилиндры блока и расположенные с возможностью их периодического перекрытия стенками поршней за счет их поворота, отличающийся тем, что приводной вал с наклонным диском через тела вращения взаимодействует с промежуточным диском, центр сферической опоры которого не совпадает с плоскостью, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, которые размещены в промежуточном диске в радиальных отверстиях, выполненных с продольными пазами, исключающими выпадение эксцентрично расположенных головок поршней относительно их осей, а на цилиндрической поверхности промежуточного диска для исключения его проворота установлен неподвижно радиальный выступ, выполненный в виде оси со сферическим элементом вращения, входящим в паз пробки корпуса гидронасоса, на наружной поверхности поршней в зоне выхода в цилиндры каналов узла распределения выполнены диаметрально расположенные продольные пазы, выходящие в рабочие полости цилиндров.

2. Гидронасос по п.1, отличающийся тем, что выступ на промежуточном диске выполнен в виде квадратного сухарика, установленного на подшипнике, а головки поршней выполнены в виде двух полусфер, одна из которых контактирует с радиальным отверстием в промежуточном диске, а вторая - с шариком, опирающимся о сферическую лунку полуцилиндрического сухарика, установленного также в радиальном отверстии.

3. Гидронасос по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности поршней между распределительными пазами выполнены дополнительно четыре глухих диаметрально расположенных паза, попарно соединенных между собой радиальными отверстиями.

4. Гидронасос по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности поршней выполнены канавки для уплотнений, разделяющие рабочие полости от полости приводного вала, в которую до определенного уровня заливается жидкость для смазки узлов трения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10