Аксиально-поршневая гидромашина

 

Изобретение относится к гидромашиностроению , в частности к аксиально-поршневым гидромашинам, которые могут быть использованы в гидроприводах в качестве насоса или гидромотора. Целью изобретения является упрощение конструкции за счет упрощения распределительного узла. Цель изобретения достигается тем, что в гидромашине, имеющей приводной фланцевый вал со сферическими гнездами под шаровые головки цилиндров и обойму, в сферических гнездах которой закреплены поршни, а оси вращения вала и обоймы пересекаются на биссектрисе угла, образованного плоскостями, проходящими через центры их сферических гнезд, каждое сферическое гнездо приводного фланцевого вала снабжено окнами нагнетания и всасывания, которые каналами связаны первое - с полостью корпуса, а второе - с кольцевой полостью высокого давления. Окна всасывания и нагнетания каждого сферического гнезда вала выполнены симметрично относительно друг друга внутри двух участков его поверхности в местах контакта с поверхностью шаровой головки цилиндра в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам поршней . Внутренняя полость гидромашины связана с магистралью низкого давления. 6 ил. е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI>s F 04 В 1/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

С3 ь

М (ЬЭ (фь. (21) 4772389/29 (22) 22.12.89 (46) 23.01.92. Бюл. 1Ф 3 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.В.Пронько (53) 621.651(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 775377, кл. F 04 В 1/26, 1980, (54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМА

ШИНА (57) Изобретение относится к гидромашинпстроению, в частности к аксиально-поршневым гидромашинам, которые могут быть использованы в гидроприводах в качестве насоса или гидромотора, Целью изобретения является упрощение конструкции за счет упрощения распределительного узла, Цель изобретения достигается тем, что в гидромашине, имеющей приводной фланцевый вал со сферическими гнездами под

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидромаши нам, и может быть использовано в гидроприводах в качестве насоса или гидромотора.

Известна аксиально- поршневая гидромашинас клапанным распределением рабочей жидкости, содержащая корпус с размещенным в нем приводным валом, выполненным эа одно целое с наклонным диском и неподвижный блок цилиндров, в отверстиях которого установлены плунжеры, снабженные осевыми каналами с уста„„. Ж„„1707224 А1 шаровые головки цилиндров и обойму, в сферических гнездах которой закреплены поршни, а оси вращения вала и обоймы пересекаются на биссектрисе угла, образованного плоскостями, проходящими через центры их сферических гнезд, каждое сферическое гнездо приводного фланцевого вала снабжено окнами нагнетания и всасывания, которые каналами связаны первое — c полостью корпуса, а второе — с кольцевой полостью высокого давления. Окна всасывания и нагнетания каждого сферического гнезда вала выполнены симметрично относительно друг друга внут- а ри двух участков его поверхности в местах контакта с поверхностью шаровой головки цилиндра в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам поршней. Внутренняя полость гидромашины связана с магистралью низкого давления, 6 ил, новленными в них всасывающими обратными клапанами, связывающими рабочие камеры с внутренней полостью гидромашины а и нагнетательные обратные клапаны, сообщающиеся с кольцевым коллектором.

Недостатком данной гидромашины является повышенная сложность, обусловленная наличием двух обратных клапанов на каждый цилиндр. Ограниченные надежность и долговечность пружин и гнезд обратных клапанов снижают аналогичные показатели гидромашины в целом, а незначительная эффективная площадь проходно1707224

55 го сечения каналов клапанов ограничивает частоту вращения приводного вала и производительностьь гидромашин ы, Известна аксиально-поршневая гидромашина с цапфовым распределением рабочей жидкости, содержащая установленный в корпусе приводной фллнцевый вал с шарНИРНО ЗаКРЕПЛЕН11 МИ НЛ НЕМ ШЛтУНЛгии, поршни которых р .эмещены в отверстиях блока цилиндров, установленного нл распределительной цлпфе, закрепленной в корпусе 1 снабженно, двумя окнами для подвода и Отвода рябо" ей жидкости в рабочие камеры. В срлпнен11и с другими чидами

РЛСПРЕДг,Л Н1ГЯ ЦЛПфОЛОЕ ОтЛИЧавтСЯ КОМпактностью эл .ментов и простотой их изготовления, Недостлтклмг" агой гидромэшины являются знэчитель-:ые рад1 альные нагрузки на цлпфу и пониженная герметичность распределительного,, эл"», Обусловленная значительной величиной радиальных зазоров, Известил эксилльно-поршневая гидромлшинл, содержлщлл установленные в корпусе приводной флллцевый вал со сферическими гнездами с шарнирно закрепленными -1 них 1лровым .1 головками цилиндров и О ег:.,1у, в . г срических гнездах которой шлрг:ирнс крегглены поршни, размещен;1ые г, тверстилх цилиндров причем каждое сфеоичес1;Ое гг евдо привсдг ого флаНЦЕВОО Ва Л Имг",ОЛНО ВСЛСЫВЛНИЯ С каналом для сооб.1,,, рабочей камеры цилиндра чсзез тор1г . - : слслределитель с

ПОЛОСтЯ .1И В1. СЗ,.О-О .г 111ЭКОГО ДЛВЛЕНИЙ, выполне1111ым л koL!: усе, а Оси врлгцения

ПрИВО;Н1ГО 1>л=.нцв1.ОГЬ ВЛЛЛ И ОбайМЫ ПЕресека.- тся 11л б11ссектр .се угла. образоВаННОго . ССКО. яг. ., ПГ.ОХОДЯ11ИМИ ЧЕРЕЗ

ЦЕНТРЫ И С< Оп.lя гс ИХ ГНСЭ,", Недо(:>< Tkof1 11элестной Г."Дромлши11ы яв 1яетсл по:.,1! еltг1". слом1 0стг-, Об гслОв

Л Е 11 Н,, О - 1 гл j: 1 Ы л .. г > и < И Г i I,ДОПОЛНИТ Л ЬНой ДЕТЛ, тоо 1 С 1Г, :1г .ll;. OÄÐËÈ .ОЛЬГ ОГО эолотни::;л, 1., =.-1 „..x повыше»ной ге ггол ОГИ 1ЕСКС Й СЛ . .Кгг Ссг Г 10 ИэготРВЛЕ;- ИЯ

РаСПРЕДЕ: И гЛЬ.;".."O;З;1Л.

ЦЕЛь1а ИЗОбрЕ-Е11:11 яВЛявтся уирощЕние констр.кципи гидро;1лшины эа счет упрощения рлсг реда.:,тельного узла.

ГОСтЛВЛЕННЛЯ ЦЕЛЬ ДОСтИГаотСЯ тЕМ, ЧтО в эксилльно поршневой . идромлшине, со держащей устлнг1вленные в корпусе приводной фллнцевый вал со сферическими

I НЕЭДаМИ С ШЛРнИРНО ЗЛКРЕПЛЕННЫМИ З НИХ шаровыми голодухами цилиндров и обо11 у, в сферических гне.- дах которой шарнирно закреплены поршни, размещенные в отверСтИЯХ Ц1-:ЛИНДЕгон, ПРИ 1ЕМ КэжДОЕ ССЕРИЧЕСКОЕ ГНЕэдО Г1рИВОдНОго g.Ë;àHLtÅÂÎ O ВЭЛЭ

ЗО

45 имеет окно всасывэния с каналом для сообщения рабочей камеры цилиндра с полостью высокого давления, выполненной в корпусе, а оси вращения приводного фланцевого вала и обоймы пересекаются на биссектрисе угла, образованного плоскостями, проходящими через центры их сферических гнезд, каждое сферическое гнездо приводного фланцевого вала снабжено окном нагнетания с каналом отвода для сообщения рабочей камеры с полостью корпуса, при этом окна всасывания и нагнетания каждого сферического гнезда выполнены внутри двух участков его поверхности, симметричных относительно оси, соединяющей центры приводного фланцевого вала и сферического гнезда, с воэможностью перекрытия поверхностью шаровой головки цилиндра в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам поршней, э полость корпуса сообщена с каналом отвода рабочей жидкости.

На фиг,1 представлена аксиально-поршневая гидромашина, продольный разрез; ча фиг.2 — разрез А — А на фиг,1; на фиг.3— разрез Б — Б на фиг.2; на фиг."- — разрез  — В г-а фиг.1, на фиг.5 — схема для иллюстрации формы участков поверхности сферического гнезда, внутри которых выполняются окна вслсывлния и на1.нетания; на фиг,б — взаимное расположение оксн в сферическом гнезде и отверстия в цилиндре при различных углах поворота приводчого вала.

Аксиально-псршневая гидромашина сор ржит корпус 1, в полости 2 которого установлен приводной фланцевый вал 3. В сферических гнездах 4 приводного фланцевого вала 3 посредством стопорной пластины 5 шарнирно закреплены шаровые головки 6 цилиндров 7. С приводным фланцевым валом 3 посредством двух зубчатых венцов 8 и 9 кинематически связана обойма

i д, B сферических гнездах 1 1 обоймы 10

11осредством стопорной пластины 12 шарнирно закреплены поршни 13, установленные в сквозные отверстия 14, выполненные в цилиндрах 7 и их шаровых головках 6, Каждое сферическое гнездо 4 приводного фллнцевого вала 3 снабжено окном 15 вса:ывания с каналом 16, связывающим рабочую камеру, образованную торцом поршня

13, отверстием 14 и поверхностью сферического гнезда 4 с кольцевой полостью 17 высокого давления, выполненной в донной части корпуса 1, Оси вращения приводного фллнцевого вала 3 и обоймы 10 пересекаются на биссектрисе угла, образованного плоскостями, проходящими через центры сферических гнезд 4 и 11. Каждое сферическое гнездо 4 приводного фланцевого вала

1707224

4L;

- . э

3 снабжено дополнительнывл окном 18 нагнетания, которое посредством канала 19 отвода, выполненного в приводном фланцевом валу 3 и зубчатом венце 8, сообщает рабочую камеру в отверстии 14 цилиндра 7 с полостью 2 корпуса 1 гидромашины, Окна всасывания 15 и нагнетания 18 каждого сферического гнезда 4 выполнены внугри двух участков 20 и 21 его поверхности соответственно, симметричных друг другу относительно оси, соединяющей центры приводного фланцевого вала 3 и сферического гнезда 4 и контактирующих с г;оверхностью шаровой головки 6 цилиндра 7 в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам (BMT и НМ7) птзшней 13. В результате в BMT и НМТ поршней 13 окна 15 и 18 перекрываются поверхностью шаровой головки 6 цил :ндра

7 и, следовательно, полости высокого 1 и низкого 2 давлений изолированы от раб,-.— чих камер в отверстиях 14. На фиг.2 — 6 представлен вариант исполнения гидромашины с окнами всасывания 15 и нагнетания iB, наиболее простыми с технологической очки зрения. Каналы для подвода 16 и отвода

19 в приводном фланцевом валу 3 выполна ны сверлением, при этом окна 15 и 18 vbp»зованы при пересечении поверхности упомянутых каналов с поверхностью каждого сферического гнезда 4 и имеют форму эллипса, Для уменьшения компрессии рабочей жидкости в цилиндрах 7, находящихся в областях, близких к BMT u HMT поршней

13, кромка окон 15 и 18 должна располага i ься на возможно меньшем расстоянии от границ участков 20 и 21 поверхности сферических гнезд 4, обеспечивающем при этом герметичность рабочих камер. Окна всасывания 15 и нагнетания 18 могут иметь любую другую форму, при этом они не должны выходить за пределы заштрихованных на фиг.5 участков 20 и 21 поверхности сферического гнезда 4, В корпусе 1 гидромашины выполнено отверстие 22, через которое полость 2 сообщается с каналом отвода рабочей жидкости (не показан), С каналом всасывания кольцевая полость 17 корпуса 1 связана через отверстие 23.

Гидромашина в режиме гидромотора работает следующим образом.

Рабочая жидкость из магистрали всасывания через впускное отверстие 23 подводится в кольцевую полость 17 корпуса i. Из полости 17 рабочая жидкость поступает в каналы 16, сообщающиеся с окнами 15 вс )сывания сферических гнезд 4. Окна 15 вса сывания в тех сферических гнездах 4, которые охватывают шаровые головки 6 ц:линдров 7„находящихся в положениях сс5

15 0

25 ,5!)

40 ответствующих ВМТ и НМТ поршней 13, а так же слева от оси, соединяющей центры упомянутых сферических гнезд 4 (фиг.6), перекрыты поверхностями шаровых головок 6.

При это л рабочие камеры в этих цилиндрах

1 отсоединены от полости 17 всасывания.

Окна 15 всасывания в тех сферических гнездах 4, кзгорые р-. положены справа от оси, соединяющей центры шаровых головок цилиндров 7, находящихся в BMT и НМТ, сообща.отся с отвер"", sìè 14 цилиндров 7, закрепленных в этих сферических гнездах 4.

При этом на поверхности шаровых головок

6, сферических гнезд 4 и торцах поршней 13 воэ: икают силы от давления рабочей жидкости, Тангенциальная составляющая этих сил на шаровых головках 6 и охватывающих их сферических гнездах 4 создает на приводном фланцевом валу 3 крутящий момент.

Осеаыа силы, действующие на поршни 13, передаются их шаровыми головками на сферические гнезда 11. В результате на обойме

10 возникает крутящий момент, равный по величине и направленный ц ту же сторону, TG и момент на приводном фланцевом валу

3. Оба крутящих момента суммируются посрад в зм зубчатых венцов 8 и 9. Если суммарный крутящий момент больша момента сопротивления со стороны полезной нагрузки на приводном фланцевом валу 3, посладний начинает вращаться. Синхронное вращение приводного фланцевого вала 3 и обоймы 10 обеспечивается равенством чисел зубьев обоих венцов 8 и 9. При совместном вращении приводного фланцевого вала

3, обоймы 10 и связанных с ними поршневых групп оси цилиндров 7 описываютотносительно сферических гнезд 4 и 11 конусы, вершины которых совпадают с центрами этих сферических гнезд, При этом отверстия

14 в шзровых головках 6 цилиндров 7 совершают о гносительно центров своих сферических гнезд 4 орбитальное движение, Начало рабочего цикла для каждой поршневой группы соответствует BMT поршня 13, в которой отвер тие 14 располагается между окном всасывзния 15 и нагнетания 18 сферическое гнезда 4. При этом рабочие камеры изол .жваны от полости 17 всасывания и голости 2 корпуса 1. При повороте приводного фланцевого вала 3. например, против часовой стрелки, отверстие 14 цилиндра 7 смещается в направлении окна 15 всасывания и открывает доступ рабочей жидкости к горцу поршня 13. Открытая в отверстии 14 площадь окна 15 всасывания постепенно увеличивается от нуля в BMT до максимального значения,-р" âíîãî полной площади окна 15 всасывания при повороте приводного фланцевого вала 3 на 90 градусов. При по1707224 вороте на следующие 90 градусов упомянутая площадь постепенно уменьшается до полного перекрытия окна 15 в НМТ поршня

13. В течение описанного цикла окно нагнетания 18 перекрыто поверхностью шаровой головки б цилиндра 7. Дальнейшее вращение приводного фланцевого вала 3 сопровождается умень111ечием обьемз рабочей камеры и смещением отверстия 14 цилиндра 7 в сторону окна 18 нагнеган11я, Рабочая жидкость вытесняется торцом поршня 13 в канал 19 и далее в попасть 2 корпуса 1. В течение цикла вытеснения рабочей жидкости окно 15 всзс взния перекрыто поверхностью шаровой головки 6. При достижении поршнем 13 ВМТ 1111кл г1овторяется. Из полости 2 корпуса 1 рабочая жидкость отводится через о верстие 2?. Герметичность рабочих камер обеспе1ивзетстооорная пластина 5, которая noel,ðtltlèìeåò осевые нагрузки нз цилиндрах 7 и предотвращает отрыв их шаровь х головок 6 от сферических гнезд 4. Стопорная пластина 12 предотвращает отрыв поршне 1 13 от обоймы 10 при работе гидромзшины B режиме насоса (нз самовсасывании), При вращении приводного фланцевого взлз 3 скорость возврзтнопоступательного перемещен 1я порш:ей 13 в отверстиях 14 цилиндров 7 иэменяетсл по синусоидзл» 1ому э:кону. При этом степень перекрытия окон всзс1.1взния 15 и нзгнеte ния 18 также н г1ос ".: . нз по,ггл; оозог ота приводно о вага 3 . может изменяться по синусоидзльно...у закону, чт l до:тигзется выборам,t:I. oì v 01 15 1. 18, !3 реэучьтзте сопроти11л I I e па ок",>ego teL1;I;Ligrocrn в окнах ".5 I; .Р постоянно в те«ние всего цикла работы пор.",; .вой груцп1,1, что уменьшает пульсации по- зкз в линии нагнетания при работе э;1 киме насоса, либо уменьшает нерзвнол зрност» вращения езчз гидромоторз гго pei IIOI-ILI,-. с гидромзши11зм11, имеющ ми тр, г1ицио1.ные рзспредечитель ные узлы. В отличии а; торцовых распределителеи . nt. 1",.анной гидромашине допускается некоторое осе toe перемещение приводного флзнцелаго вала 3 относительно д1н1ой части корпуса 1. Пр э ом увеличение зазора между контз1.тиру о1цими плоскостями приводного фг1зн11свого вала 3 и корпуса 1 не сопровождается снижением оЕ ьемнога КПД, тзк кзк полос1ь всзсывания может быть надежно изот..рованз от пс:1ости нагнетания, например, flo средством уплотните IbHot о кольца (фиг.1), либо путем устаночки с мини;1альным рзди. альным зазором нзр,жной цилиндси ескай повеахнссти фланца приво;,ного взлз 3 в растачку карпу. з 1. По..1вод рзб;.чей жидкости в рабочие камеры мо; чо осуществить

"5

55 так же любым известным способом, например посредством цапфы, устанавливаемой в отверстие приводного фланцевого вала 3 и снабженной только одним кольцевым каналом всасывания (что обеспечит меньшие утечки по сравнению с традиционным цапфовым распределением).

Выполнение в каждом сферическом гнезде приводного фланцевого вала дополнительного окна нагнетания с каналом отвода для сообщения рабочей камеры с полостью корпуса, размещение окон всасывания и нагнетания каждого сферического гнезда внутри двух участков его поверхности, симметричных относительно оси, соединяющей центры приводного фланцевого вала и сферического гнезда с возможностью перекрытия поверхностью шаровой головки цилиндра в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам поршней, а также соединение полости корпуса с каналом отвода рабочей жидкости позволит упростить конструкцию гидромашины, сниaL гь ее технологическую сложность эа счет уменьшения количества дет- чей и упрощения технологии их изготовления.

Формула изобретения

Аксиально-поршневая гидромашинз, содержащая установленные в полости корпуса приводной фланцевый вал со сферическими гнездами с шарнирно ззкоепленными в них шаровыми головками цилиндров и обойму, в сферических гнездах которой шарнирно закреплены поршни, размещенные в отверстиях цилиндров, причем каждое сферическое гнездо приводного флзнцевого вала имеет окно всасывания с ка 1алом для сообщения рабочей камеры цилиндра с полостью высоко"o давления, выполненной в корпусе, а оси вращения приводного фланцевого вала и обоймы пересекаются на бис сектрисе угла, обраэованHole плоскостями, проходящими через центры их сферических гнезд, о т л и ч а ю щз я с я тем. чта, с целью упрощения конструкции эа счет упрощения распределительaoI o узла, каждое сферическое гнездо приводного фланцевого вала снабжено окном нагнетания с каналом отвода для сообцения рабочей камеры с полостью корпуса, при этом окна всасывания и нагнетания каждого сферического гнезда выполнены внутри двух участков его поверхности, симме-ричных относительно аси, соединяющей

;;снтры риводного фланцеваго вала и сферического гнезда, с воэможностью перекрытия поверхностью шаровой головки

1707224

10 цилиндра в положениях, соответствующих верхней и нижней мертвым точкам поршней, а полость корпуса сообщена с каналом отвода рабочей жидкости.

1707224

1707224

1707224

Составитель А.Пронько

Редактор В.Бугренкова Техред M,Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 249 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5

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