Аксиально-поршневая гидромашина

 

Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность гидромашины с регулируемым рабочим объемом. В корпусе 1 установлен приводной фланцевый вал 2 с шаровыми головками 5 с отверстиями 6. Поворотная люлька 8 с обоймой 9 шарнирно связана с корпусом 1. Поршни 14 шарнирно закреплены в обойме 9 и установлены в отверстиях 6. В валу 2 выполнены рабочие камеры 16 со стенками 17 переменной кривизны, в к-рых с зазором относительно стенок 17 консольно установлены поршни 14. Перекосы поршней 14 в отверстиях 6 возникают в результате действия центробежных сил и компенсируются угловыми перемещениями головок 5, т.е. обеспечивается самоустановка поршневой пары. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1476177

А1 511 4 Г 04 В 1/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 (21) 4078342/25-29 (22) 23.06.86 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (75) А. В. Пронько (53) 621.651 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 775377, кл. F 04 В 1/26, 1977.

7Б

11

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АКСИАЛ ЪНО-ПОРШ Н ЕВАЯ ГИДРОМАШ ИНА (57) Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность гидромашины с регулируемым рабочим объемом. В корпусе 1 установлен приводной фланцевый вал 2 с шаровыми головками 5 с отверстиями 6. Поворотная люлька 8 с обоймой 9 шарнирно связана с корпусом l.

Поршни 14 шарнирно закреплены в обойме 9 и установлены в отверстиях 6.

В валу 2 выполнены рабочие камеры 16 со стенками 17 переменной кривизны, в к-рых с зазором относительно стенок 17 консольно установлены поршни 14. Перекосы поршней 14 в отверстиях 6 возникают в результате действия центробежных сил и компенсируются угловыми перемещениями головок 5, т. е. обеспечивается самоустановка поршневой пары. 4 ил.

1476177

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидромашинам с регулируемым рабочим объемом.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности, путем выполнения плунжерной пары с возможностью самоустановки.

На фиг. 1 изображена гидромашина с поворотной люлькой, находящейся в нейтральном положении; на фиг. 2 — кинематическая схема гидромашины; на фиг. 3— гидромашина при максимальном угле наклона поворота люльки; на фиг. 4 — схема действия в плунжерной паре радиальных сил.

Гидромашина содержит корпус 1, в котором установлен приводной фланцевый вал 2.

В сферических гнездах 3 приводного фланцевого вала 2 посредством крышки 4 шарнирно закреплены шаровые головки 5 с центральными отверстиями 6. С корпусом 1 посредством шарнира 7 скреплена поворотная люлька 8. В поворотной люльке 8 размещена обойма 9, связанная с приводным фланцевым валом 2 двойным карданным шарниром 10. В сферических гнездах 11 обоймы 9 посредством крышки 12 шарнирно закреплены шаровые головки 13 поршней 14. Ось 15 шарнира 7, которым поворотная люлька 8 скреплена с корпусом 1, расположена на биссектрисе угла, образованного плоскостями, проходящими через центры шаровых головок 5 и 13 приводного фланцевого вала 2 и обоймы 9. Поршни 14 консольно установлены в центральные отверстия 6 шаровых головок 5, закрепленных на приводном фланцевом валу 2. В приводном фланцевом валу 2 за сферическими гнездами 3 с шаровыми головками 5 выполнены рабочие камеры 16 со стенками 17 переменной кривизны. Консольные части 18 поршней 14 расположены в рабочих камерах 16 с зазором относительно этих стенок 17.

Центры Oi, О и Оз шарнира 7 и шаровых головок 5 и 13 образуют треугольник 0 0 0з со сторонами, а, Ь, 1 ь где a=0 0> — расстояние, между центрами шарнира 7 и шаровой головки 13 поршня 14;

h=0 i 0> — расстояние между центрами шарнира 7 и шаровой головки 5 приводного фланцевого вала 2;

L i = Og0g — расстояние между центрами шаровых головок 5 и 13 приводного фланцевого вала 2 приводного фланцевого вала 2 и поршня 14.

Из треугольника 0 0 0э по теореме косинусов находится

L>=

2 где и — угол при вершние 0 треугольника

0 0аОз.

Из треугольников 0 0 0 и О О О а=;lй+н ; 1i= Й +н о(= агс1д — + are 1ä — (2)

Н Н где 04 — центр окружности, на .которой расположены центры шаровых головок 13 поршней 14;

Π— центр окружности, на которой рас10 положены центры шаровых головок приводного фланцевого вала 2;

Ri — радиус окружности центров шаровых головок 13 поршней 14;

Rz — радиус окружности центров шаровых головок 5 приводноге фланцевого вала 2;

Н вЂ” расстояние между осью шарнира 7 крепления поворотной люльки 8 к корпусу 1 и плоскостями, проходящими через центры шаровых головок 5 и 13 приводного фланцевого вала 2 и обоймы 9.

При повороте люльки 8 вокруг центра Oi центр О шарнирной головки 13 обоймы 9 перемещается по окружности радиуса а. Положение О центра 0 и рас25 стояние Lq=OqO> соответствуют максимальному углу у наклона поворотной люльки 8 от нейтрального положения, т. е. максимальному углу между плоскостями, проходящими через центры шаровых головок 5 и 13 приводного фланцевого вала 2 и обоймы 9.

Из треугольника OiOzOz с учетом выражения (2) 15

Lv= R i+Ran+ 2H — 2 (Rf+H /К + Н .

35 (3) -г Р

Расстояние между центром О шарового шарнира 13 обоймы 9 и торцом соответствующего ему поршня 14 составляет:

Гидромашина в режиме гидромотора работает следующим образом.

Рабочая жидкость под давлением Pi поступает в соответствующие рабочие камеры

16 и воздействует на шаровые головки

45 5 и поршни 14. Усилия от давления рабочей жидкости, возникающие на сообщающихся с рабочими камерами 16 поверхностях шаровых головок 5, воспринимаются приводным фланцевым валом 2 и крышкой 4, а осевые силы, действующие на

50 торцы поршней 14 передаются на обойму 9.

Если угол между плоскостями, проходящими через центры шаровых головок 5 и 13 приводного фланцевого вала 2 и обоймы 9 отличен от нуля (фиг. 3), на них возникают вращающие моменты. Приводной фланцевый вал 2 и обойма 9 начинают вращаться в корпусе 1 и поворотной люльке 8 соответственно. При этом, поршни 14 совершают возвратно-поступательные движе1476177

3 ния, в процессе которых жидкость, поступающая под давлением Pi в соответствующие рабочие камеры 16, переместив поршни 14 из верхнего мертвого положения в нижнее, вытесняется из рабочих камер 16 в линию низкого давления при движении поршней 14 в обратном направлении.

Вращающий момент от обоймы 9 на приводной фланцевый вал 2 передается двойным карданным шарниром 10. Крышка 10

12 обеспечивает постоянный контакт шаровых головок 13 поршней 14 со сферическими гнездами 11 обоймы 9 в процессе работы гидромашины.

На вращающийся совместно с привод- „ ным фланцевым валом 2 и обоймой 9 поршень 14 (фиг. 4) действует центробежная сила F, которая стремится развернуть его относительно центра 0 шарнирной головки 13 обоймы 9.

Ввиду тдго, что консольная часть 18 20 поршня 14 расположена в рабочей ка45

55 мере 16 с зазором относительно ее стенок

17, поршень 14 перекашивается в центральном отверстии 6 шаровой головки 5 и кольцевой зазор, образованный их цилиндрическими сопряженными поверхностями в плоскости действия силы F, ч э приобретает форму конусной щели, сужающейся и расширяющейся на диаметрально противоположных сторонах поршня 14.

В результате неравномерного распределения давления P жидкости в этом зазоре возникают неуравновешенные радиальные силы Р„и F, действующие на поршень 14 и шаровую головку 5 соответственно.

Эпюра радиальных сил давления жидкости, действующих на поршень 14, представлена площадью, заключенной между кривыми с и d зависимости давления P в зазоре от длины х зазора, соответственно для сужающейся и расширяющейся в сторону утечек жидкости щели.

Соответствующая эпюра для шаровой головки 5 представлена площадью между кривыми е и f зависимости давления P в зазоре от длины х зазора, где кривая е — для сужающейся, à f — расширяющейся в сторону утечек щели. Направления действия этих сил указаны стрелками. Направление утечек жидкости также указано стрелками. P i — давление в рабочей камере 16, Р— давление в полости 19 гидромашины.

Радиальная сила Fp, действующая на шаровую головку 5, прижимает ее к сферическому гнезду 3 приводного фланцевого вала 2 и крышке 4, а также создает на шаровой головке 5 неуравновешенный момент М,, величина которого определяется разностью площадей правой и левой частей эпюры, обозначенных знаками «-» и «+» соответственно.

4

Под действием радиальных сил F„ и F поршень 14 разворачивается вокруг центра 0> сферического шарнира обоймы 9 и вступает в контакт с шаровой головкой 5. Так как поршень 14 установлен в центральное отверстие 6 шаровой головки 5 консольно, то точка контакта будет расположена на кромке отверстия шаровой головки 5 со стороны рабочей камеры 16.

При этом неуравновешенные радиальные силы, действующие на поршень 14, и сила, с которой последний воздействует на шаровую головку 5, создают в шаровых головках 5 и 13 обоймы 9 и приводного фланцевого вала 2 моменты одинакового направления (на фиг. 4 — по часовой стрелке) . Момент М, возникающий на шаровой головке 5, преодолевая момент от сил трения М р в сферическом шарнире приводного фланцевого вала 2 и неуравновешенный момент М„, разворачивает шаровую головку 5 вокруг центра

0з, в результате чего перекос поршня 14 устраняется. При этом радиальные силы давления жидкости в зазоре уравновешиваются. Ввиду того, что расстояние 1 между центром 0 сферического шарнира обоймы 9 и торцом соответствующего ему поршня 14 составляет 1 )L, моменты, возникающие на поршне 14 в результате действия на него сил F„ Fi и шаровой головке 5 в результате действия на нее поршня 14, будут совпадать по направлению на протяжении всего хода поршня 14 при любом угле наклона поворотной люльки 8. При этом перекос поршня 14 будет компенсироваться угловым перемещением ш аровой голо в к и 5.

Если 1 =Lp, то точка контакта поршня 14, находящегося в нижнем мертвом положении, с поверхностью отверстия шаровой головки 5 (в случае, когда у=макс) будет расположена на оси шаровой головки 5. В этом случае М=О и перекос поршня 14 не компенсируется угловым перемещением шаровой головки 5..

Если L(Lz, то на части хода поршня 14 его торец будет располагаться между центрами 0 и Оз шаровых головок 5 и 13. В этом случае моменты, возникающие на поршне 14 в результате действия на него сил Р, и Рь и шаровой головке 5 в результате действия на нее поршня 14 будут отличаться по направлению, в результате чего перекос поршня 14 в отверстии шаровой головки 5 будет увеличиваться при ее угловом перемещении.

Регулирование рабочего объема гидромашины осуществляется за счет поворота люльки 8 относительно корпуса 1 в шарнире 7, в результате чего изменяется ход поршней 14.

Установка поршней консольно в центральные отверстия шаровых головок, закрепленных на приводном фланцевом валу, причем консольные части поршней распо1476177 ложены в рабочих камерах, выполненных в приводном фланцевом валу с зазором относительно их стенок, позволяет увеличить надежность и долговечность гидромашины за счет того, что перекосы поршней в центральных отверстиях шаровых головок, закрепленных на приводном фланцевом валу, возникающие в результате действия на поршни центробежных сил, компенсируются угловыми перемещениями самих шаровых головок; т. е. обеспечивается самоустановка поршневой пары.

Формула изобретения

Аксиально-поршневая гидромашина с регулируемым рабочим объемом, содержащая установленные в корпусе приводной фланцевый вал с шаровыми головками с отверстиями, поворотную люльку с обоймой, шарнирно связанную с корпусом, поршни, шарнирно закрепленные в обойме поворотной люльки и установленные в отверстиях шаровых головок приводного фланцевого вала, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем выполнения поршневой пары с возможностью самоустановки, в приводном фланцевом валу выполнены рабочие камеры со стенками переменной кривизны, в которых с зазором относительно стенок консольно установлены поршни.

1476177

Фиг. 4

С оста ни тель Н. Ко ст и на

Редактор М. Товтин Техред И. Верес Корректор Л. Г1илипенко

3а каз 1960/35 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101