Аксиально-поршневая гидромашина
Устройство предназначено для использования в области гидромашиностроения в гидроприводах различного назначения, в станкостроении, следящих приводах, транспортном машиностроении. Гидромашина содержит корпус с установленными в нем опорами, в которых закреплены вал и диск. На валу установлен блок цилиндров, взаимодействующий с распределителем. Устройство снабжено обоймой и шарниром равных угловых скоростей, взаимодействующим с диском и обоймой. Вытеснители выполнены в виде шатунов, закрепленных сферическими шарнирами в диске и головками, расположенными в цилиндрических расточках блока цилиндров по конусообразующей поверхности, направленной острием конуса к распределителю. Головка шатуна состоит из двух частей: уплотняющей и несущей. Уплотняющая часть выполнена в виде бочкообразной втулки, закрепленной на несущей части. Бочкообразная втулка уплотнена относительно цилиндра и относительно несущей части. Повышается надежность и КПД гидромашины. 2 ил.
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в гидроприводах различного назначения, в станкостроении, в следящих приводах, транспортном машиностроении.
Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая блок цилиндров с поршнями, опирающимися на наклонный диск (см. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение. 1974; стр.182, 260, 261). В гидромашине центры сферических головок поршней расположены на продольной оси поршня. При этом поперечные силы, действующие со стороны опорного диска, перекашивают (опрокидывают поршень в цилиндре), что приводит к повышенным контактным напряжениям на краях направляющей части цилиндров, а следовательно, к повышению сил трения и снижению КПД гидромашины.
Известна также аксиально-поршневая гидромашина (см. А.С. N 1807230, МКИ F 04 В 1/20, 1990 г.), в корпусе которой на опорах установлены вал и наклонный диск, а на валу - блок цилиндров. В блоке цилиндров установлены ступенчатые поршни, выполненные раздельно, а на наклонном диске - пальцы с головками, взаимодействующими с поршнями. Ступень поршня выполнена бочкообразной и уплотнена относительно цилиндра. Соединение вала с диском осуществлено с помощью одинарного кардана.
Выполнение ступеней поршня раздельно приводит к тому, что под действием сил инерции стык ступеней поршня раскрывается, что приводит к появлению утечек, недозаполнению жидкостью рабочих камер, что снижает объемный КПД и, соответственно, КПД машины.
Возвращение ступеней поршня в исходное, сочлененное, положение сопровождается ударом друг о друга, что снижает надежность гидромашины и в результате повреждения сочлененных поверхностей повышает утечки рабочей жидкости.
Установка пружины в полости цилиндра снижает ее надежность, так как пружина нагружается циклической нагрузкой.
В известной гидромашине диск с валом связан одинарным карданом, который имеет асинхронность, нагружая динамическими нагрузками поршневую пару и снижая надежность. В одинарном кардане имеет место трение скольжения, что тоже снижает механический КПД гидромашины.
Изобретение направлено на повышение надежности и КПД гидромашины.
Это достигается тем, что гидромашина, содержащая корпус с размещенными в нем опорами, в которых закреплены вал с блоком цилиндров, взаимодействующим с торцевым распределителем, наклонный диск, связанный с валом, ступенчатые вытеснители, каждый из которых закреплен в наклонном диске сферическим шарниром, причем ступень вытеснителя, расположенная в цилиндрической расточке блока цилиндров, выполнена бочкообразной и уплотнена относительно цилиндра, снабжена обоймой, установленной на валу, и шарниром равных угловых скоростей, соединенным с диском и обоймой. Вытеснители гидромашины выполнены в виде шатунов с головками, расположенными в цилиндрических расточках блока цилиндров по конусообразующей поверхности, направленной острием конуса к распределителю. Головка шатуна состоит из двух частей: уплотняющей и несущей. Уплотняющая часть головки выполнена в виде бочкообразной втулки, которая закреплена на несущей части вытеснителя и уплотнена относительно несущей части.
Введение обоймы, установленной на валу, позволяет скомпенсировать деформации вала и не передать их на шарнир равных угловых скоростей и далее диск и опору. Отсутствие деформаций на шарнире равных угловых скоростей и опоре позволяет повысить их надежность и надежность гидромашины в целом. Шарнир равных угловых скоростей, взаимодействующий с обоймой, установленной на валу, и с наклонным диском, позволяет синхронизировать вращение диска и блока цилиндров. В результате вытеснители, выполненные в виде шатунов, и взаимодействующие с ним детали не нагружаются динамическими нагрузками, что повышает надежность гидромашины. В шарнире равных угловых скоростей имеет место только трение качения, что снижает потери на трение по сравнению с одинарным карданом, в результате механический КПД и КПД машины возрастает.
Расположение вытеснителей гидромашины, выполненных в виде шатунов, в цилиндрических расточках блока цилиндров по конусообразующей поверхности, направленной острием конуса к распределителю, приводит к уменьшению радиуса, на котором выполняются каналы распределителя. Уменьшение радиуса приводит к увеличению размеров уплотнительного пояска, а это - к снижению утечек и, соответственно, повышению КПД. Уменьшение радиуса, на котором выполнены каналы распределителя, снижает скорость относительного вращения блока цилиндров и распределителя, что приводит к уменьшению мощности трения и повышению механического КПД и КПД гидромашины в целом.
Выполнение головки шатуна из двух частей - уплотняющей и несущей и закрепление уплотняющей части, выполненной в виде бочкообразной втулки, на несущей части позволяет избавиться от поджимающих пружин, работающих на циклическую нагрузку, что повышает надежность гидромашины.
Уплотнение относительно друг друга уплотняющей и несущей части позволяет избавиться от утечек между этими деталями, что повышает объемный КПД и КПД гидромашины.
На фиг.1 изображена аксиально-поршневая гидромашина (разрез). На фиг.2 - фрагмент шатуна аксиально-поршневой гидромашины.
Аксиально-поршневая гидромашина состоит из корпуса 1, в котором на опорах 2 и 3 закреплен вал 4, на котором установлен блок цилиндров 5, взаимодействующий с торцевым распределителем 6. В цилиндрических расточках 7 блока цилиндров 5 размещена бочкообразная уплотняющая втулка 8, установленная на шатуне 9. Шатун 9 закреплен сферическим шарниром 10 в диске 11 и с обоймой 15, установленной на валу 4. Шатун 9 имеет несущую часть 16. Уплотняющая 8 и несущая 16 части шатуна уплотнены между собой.
Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом.
В режиме нерегулируемого насоса: приводной вал 4 приводится во вращении от внешнего источника энергии. Диск 11 установлен на заданный угол. Вал 4 передает вращение обойме 15 и блоку цилиндров 5. От обоймы 15 через шарнир равных угловых скоростей 14 движение передается диску 11, а с него на сферические шарниры 10 шатунов 9, которые вместе с уплотняющими бочкообразными втулками 8 совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрических расточках 7 блока цилиндров 5. Возвратно-поступательное движение шатунов 9 приводит к всасыванию и нагнетанию рабочей жидкости через распределитель 6.
В режиме регулируемого насоса: поворотный диск 13 поворачивается на заданный угол. Перемещая опору 12 и вслед за ней диск 11, вал 4 передает вращение обойме 15, шарниру равных угловых скоростей 14, диску 11, сферическому шарниру 10 шатуна 9 и блоку цилиндров 5. Возвратно-поступательное движение головок шатунов 9 приводит к всасыванию и нагнетанию рабочей жидкости через распределитель 6.
В режиме мотора: рабочая жидкость под давлением, находясь в рабочей камере 7, действует на головку шатуна 9, который контактирует с наклонным диском 11 через сферическую головку 10. При этом возникающая осевая сила в точке контакта сферической головки 10 шатуна 9 с наклонным диском 11 раскладывается на тангенциальную и нормальную силы. Тангенциальная сила передается на наклонный диск и создает крутящий момент, передающийся через шарнир равных угловых скоростей 14 на обойму 15 и вал 4. Вал 4 приходит во вращение. Нормальная сила передается на корпус через опору 12.
Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус с размещенными в нем опорами, в которых закреплены вал с блоком цилиндров, взаимодействующим с торцевым распределителем, наклонный диск, связанный с валом, ступенчатые вытеснители, каждый из которых закреплен в наклонном диске сферическим шарниром, причем ступень вытеснителя, расположенная в цилиндрической расточке блока цилиндров, выполнена бочкообразной и уплотнена относительно цилиндра, отличающаяся тем, что она снабжена обоймой, установленной на валу, и шарниром равных угловых скоростей, соединенным с диском и обоймой, при этом вытеснители гидромашины выполнены в виде шатунов с головками, расположенными в цилиндрических расточках блока цилиндров по конусообразующей поверхности, направленной острием конуса к распределителю, головка шатуна состоит из двух частей - уплотняющей и несущей, при этом уплотняющая часть выполнена в виде бочкообразной втулки, закрепленной на несущей части вытеснителя, и уплотнена относительно несущей части.
