Аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня управления
Изобретение относится к аксиально-поршневым машинам переменной производительности с регулируемым рабочим объемом с датчиком положения поршня. Гидромашина содержит корпус подшипников качающего узла и корпус механизма регулирования, качающий узел. Поршень управления положением качающего узла размещен в полости корпуса механизма регулирования. Датчик положения поршня управления выполнен в виде линейного трансформатора. В полости корпуса механизма управления установлен имеющий внутреннюю полость элемент-вставка, служащий каркасом линейного трансформатора. Поршень управления размещен внутри элемента-вставки и служит сердечником линейного трансформатора. Внутренняя полость элемента-вставки соединена с каналом высокого давления. Элемент-вставка выполнен из немагнитного материала, а поршень управления выполнен из магнитопроводящего материала. Обмотки линейного трансформатора выведены с наружной поверхности элемента-вставки, изолированной от рабочей среды. Высота обмотки линейного трансформатора составляет не менее длины хода поршня управления. Уменьшаются габаритные размеры гидромашины и повышается ее надежность. 2 ил.
Изобретение относится к аксиально-поршневым машинам переменной производительности с регулируемым рабочим объемом, с датчиком положения поршня управления.
Известна аксиально-поршневая гидромашина с наклонным блоком цилиндров, вращающимся вокруг оси центральной цапфы, и входящими в цилиндры блока поршни, шарнирно опирающиеся на фланец вала, установленного в корпусе на подшипниках, с противоположной стороны которых блок цилиндров опирается на распределитель с каналами подвода и отвода жидкости к цилиндрам, который поворачивается по поверхности вращения в корпусе регулирующего механизма посредством установленного в корпусе поршня с пальцем, установленным в поршне поперечно и имеющего связь с распределителем, а с противоположной стороны с поворотной тягой, связанной с датчиком угла поворота (DE №10119236 А, 12.12.2002).
Недостатком данной машины являются значительные габаритные размеры и недостаточная точность измерения положения поршня вследствие возможных люфтов механизма привода датчика угла поворота, осуществляющего двойное преобразование движения распределителя. Кроме того, датчик угла поворота, расположенный на торце гидромашины, ограничивает возможность размещения каналов подвода и отвода к гидромашине, что снижает функциональные возможности известной гидромашины, связанные с ограничениями по месту расположения каналов подвода и отвода.
Известен насос переменной производительности, выбранный за прототип, в котором датчик положения поршня, выполненный в виде линейного трансформатора, размещен в выточке поршня управления и прикреплен к крышке корпуса регулятора, а подвижный сердечник соединен с поршнем (RU №2155275, 18.01.1999).
Недостатком прототипа является расположение трансформатора в полости под давлением рабочей жидкости. Вследствие вышеуказанного расположения трансформатора возникает проблема герметизации контактных элементов электрических соединений, поэтому управляющее давление в данных гидромашинах применяется на порядок меньше рабочего давления, что вынуждает увеличивать также на порядок площадь поршня по сравнению с гидромашинами, в которых к поршням управления подается рабочее давление (т.е. в которых давление управления соответствует рабочему давлению).
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - уменьшение габаритных размеров гидромашины и повышение ее надежности.
Поставленная задача достигается тем что, в аксиально-поршневой гидромашине с датчиком положения поршня управления, содержащей корпус подшипников качающего узла и корпус механизма регулирования, качающий узел, поршень управления положением качающего узла, размещенный в полости корпуса механизма регулирования, датчик положения поршня управления, выполненный в виде линейного трансформатора, в полости корпуса механизма управления установлен имеющий внутреннюю полость элемент-вставка, служащий каркасом линейного трансформатора, поршень управления размещен внутри элемента-вставки и служит сердечником линейного трансформатора, внутренняя полость элемента-вставки выполнена с возможностью соединения с каналом высокого давления, при этом элемент-вставка выполнен из немагнитного материала, а поршень управления выполнен из магнитопроводящего материала, обмотки линейного трансформатора выведены с наружной поверхности элемента-вставки, изолированной от рабочей среды, высота обмотки линейного трансформатора составляет не менее длины хода поршня управления.
Такое устройство гидромашины исключает нахождение обмоток линейного трансформатора в среде рабочей жидкости и воздействие давления рабочей жидкости на обмотку. Соответственно упрощается вопрос уплотнения и вывода электрических контактов. Кроме того, уменьшаются габаритные размеры гидромашины, поскольку давлением управления является рабочее давление (в полость элемента-вставки с целью воздействия на поршень управления подается рабочее давление), следовательно, появляется возможность снизить размеры поршня управления по сравнению с прототипом.
Высота обмотки трансформатора не менее длины хода поршня управления обусловлена необходимостью обеспечения управления поршнем в процессе всего его хода.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает снижение габаритов гидромашины, а также повышение надежности ее работы.
На фиг.1 представлена аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня.
На фиг.2 изображено сечение А-А гидромашины.
Аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня содержит корпус 1 подшипников качающего узла, в котором на подшипниках 2 установлен вал 3 с фланцем 4. Фланец 4 шарнирно соединен с поршнями 5 и центральной цапфой 6. Поршни 5 расположены в цилиндрах 7 блока 8. Блок 8 приводится во вращение фланцем 4 и поршнями 5. Ход поршней 5 определяется углом поворота, образованным осью вращения блока 8 и осью вращения вала 3. Блок 8 опирается на распределитель 9, прилегающий к корпусу 10 по поверхности скольжения (вращения). Распределитель 9 прижимается к корпусу 10 механизма регулирования под действием усилия пружины 11 и гидравлического давления в цилиндрах 7 блока 8.
Регулирование рабочего объема гидромашины обеспечивается скольжением распределителя 9 по опорной поверхности вращения корпуса 10 вдоль направляющих 12. Перемещение распределителя 9 по опорной поверхности корпуса 10 осуществляется дифференциальным (ступенчатым) поршнем управления 13 посредством пальца 14, входящего в отверстие 15 распределителя 9. Поршень управления 13 размещен в полостях 16 и 17 корпуса механизма регулирования, которые могут иметь, например, форму цилиндров. Полости 16 и 17 расположены в противоположных сторонах по отношению к пальцу 14. В полости 16 установлен элемент-вставка 18, служащий каркасом линейного трансформатора 19, обмотки которого расположены на наружной поверхности элемента-вставки 18, установленного в отверстии 20 корпуса 10. Поршень управления 13 выполнен из магнитопроводящего материала и является сердечником линейного трансформатора 19. Элемент-вставка 18 выполнен из немагнитного материала. Высота обмотки линейного трансформатора 19 составляет не менее длины хода поршня 13. Наружная поверхность элемента-вставки 18, на которой расположена обмотка линейного трансформатора 19, изолирована от доступа рабочей среды. Такая изоляция обеспечена, например, тем, что обмотка линейного трансформатора 19 размещена в пазу, выполненном на наружной поверхности элемента-вставки 18; при этом наружная и/или торцевая поверхность краев элемента-вставки 18 сопряжена с корпусом 10.
Центральное отверстие (полость) 21 элемента-вставки 18 с противоположной стороны от поршня 13 соединено с каналом 22 высокого давления гидромашины и соединено линией 23 с электромагнитным гидравлическим распределителем 24, который в зависимости от управляющего сигнала на электромагните 25 регулирует давление в полости 17. Для управления электромагнитом 25 имеется усилитель 26, имеющий схему сравнения потенциала линейного трансформатора 19, зависимое от положения поршня 13 и задающего электрического устройства 27.
Аксиально-поршневая гидромашина по заявленному решению имеет меньшие габаритные размеры. Так как на линейный трансформатор 19 не воздействуют рабочая жидкость и давление, он более надежен и отсутствует проблема, связанная с герметизацией контактных элементов электрических соединений. Кроме того, то обстоятельство, что поршень 13 помимо своего прямого назначения как поршня управления выполняет одновременно и роль магнитопроводящего сердечника линейного трансформатора 19, упрощает конструкцию гидромашины в целом.
Заявляемая гидромашина работает следующим образом.
Гидромашина функционально состоит из двух узлов: качающего узла и механизма регулирования. Качающий узел состоит из вала 3 с подшипниками 2 и вращающегося на центральной цапфе 6 качающего блока 8 с поршнями 5 и распределителя 9, связанного с поршнем 13 посредством пальца 14.
Механизм регулирования предназначен для изменения рабочего объема гидромашины за счет регулирования положения качающего узла, а именно изменения угла наклона блока 8 по отношению к оси вала 3.
Механизм регулирования включает палец 14, входящий в отверстие 15 распределителя 9 и установленный поперечно в поршне 13. В цилиндре 16 малого диаметра поршня 13 установлен элемент-вставка 18 линейного трансформатора 19, установленного в отверстии 20 корпуса 10.
В нейтральном положении золотника (на чертеже не показан) электромагнитного распределителя 24 обеспечивается равновесие сил давления, действующих на поршень 13, представляющий собой дифференциальный поршень. В процессе работы изменение положения золотника электромагнитного гидравлического распределителя 24 приводит к изменению давления в полости 17 большого диаметра поршня 13, при этом меняется соотношение сил на поршень 13, что вызывает перемещение последнего. При перемещении поршня 13, связанного с распределителем 9 пальцем 14, происходят изменение угла наклона блока 8 к оси вала 3 и изменение рабочего объема гидромашины. В процессе перемещения поршень 13 движется относительно обмоток линейного трансформатора 19 датчика положения поршня. Перемещение поршня 13 относительно обмоток линейного трансформатора 19 вызывает изменение выходного сигнала датчика положения.
Аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня управления, содержащая качающий узел, корпус подшипников качающего узла и корпус механизма регулирования, поршень управления положением качающего узла, размещенный в полости корпуса механизма регулирования, датчик положения поршня управления, выполненный в виде линейного трансформатора, отличающаяся тем, что в полости корпуса механизма управления установлен имеющий внутреннюю полость элемент-вставка, служащий каркасом линейного трансформатора, поршень управления размещен внутри элемента-вставки и служит сердечником линейного трансформатора, внутренняя полость элемента-вставки выполнена с возможностью соединения с каналом высокого давления, при этом элемент-вставка выполнен из немагнитного материала, а поршень управления выполнен из магнитопроводящего материала, обмотки линейного трансформатора выведены с наружной поверхности элемента-вставки, изолированной от рабочей среды, высота обмотки линейного трансформатора составляет не менее длины хода поршня управления.
