Шарнирный трубопровод

 

Использование: в гидроприводах для передачи рабочей жидкости подвижному потребителю. Сущность изобретения: шарнирный трубопровод содержит полые подвижные звенья, связанные между собой гидравлическими шарнирами, при этом первое звено шарнирно связано с источником рабочей жидкости, а последнее с потребителем. Гидравлические шарниры выполнены цилиндрическими, при этом оси шарниров параллельны и располагаются в одной плоскости при прохождении звеньев через среднее положение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно транспортного, и может быть использовано в гидросистемах для передачи рабочей среды подвижному потребителю, периодически совершающему повороты относительно источника.

Известно поворотное соединение труб, содержащее патрубки переменного сечения, соединяемые посредством фланцев [1]. Указанное соединение применяется в прокладываемых трубопроводах при необходимости изменения направления магистрали.

Известен также трубопровод для соединения гидросистемы с использованием подвижного органа, содержащий цилиндрический шарнир со встроенным плунжером [2]. Указанное соединение применяется для придания одному из звеньев трубопровода дополнительной степени свободы.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является шарнирный трубопровод, содержащий полые звенья, связанные между собой тремя шарнирными соединениями, причем одно из шарнирных соединений выполнено одношарнирным, второе - двухшарнирным, а третье - трехшарнирным [3] (прототип).

К недостаткам прототипа следует отнести сложность его шарнирных соединений. Кроме того, если такой трубопровод использовать в транспортном средстве, например, для передачи рабочей жидкости с седельного автотягача на полуприцеп, то при поворотах автотягача относительно полуприцепа на трубопровод будут воздействовать значительные деформирующие нагрузки, вызванные непараллельностью осей шарниров.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в шарнирном трубопроводе для передачи рабочей среды потребителю, совершающему повороты относительно источника, содержащем полые звенья, связанные между собой шарнирными соединениями, указанные соединения выполнены одношарнирными, причем один шарнир закреплен на источнике, а другой - на потребителе, при этом оси шарнирных соединений параллельны и расположены в одной плоскости при нулевом угле поворота потребителя относительно источника.

Как показывают расчеты, звенья такого шарнирного трубопровода не всегда возвращаются в исходное положение после завершения поворота транспортным средством. Ввиду того, что оси шарниров параллельны, при их практически одинаковой подвижности, в принципе, любой из них может служить "мертвой точкой", через которую произойдет "излом" многозвенника при обратном повороте тягача. Это явление нежелательно, поскольку звенья трубопровода после завершения поворота должны всегда возвращаться в исходное положение и складываться в одной плоскости в отведенном пространстве между тягачом и полуприцепом.

С целью повышения надежности трубопровода путем обеспечения возврата звеньев в исходное положение, шарнирное соединение, закрепленное на полуприцепе, заневолено пакетом тарельчатых пружин.

Достигаемый технический результат заключается в том, что выполнение соединений трубопровода одношарнирными упрощает его конструкцию и повышает технологичность. Заневоливание одного из шарниров обеспечивает возврат звеньев трубопровода в исходное положение, что повышает надежность работы трубопровода в целом.

Фиг. 1 изображает общий вид транспортного средства, в котором использованы шарнирные трубопроводы, конкретно - автотягача с полуприцепом; фиг. 2 - шарнирный трубопровод, вид снизу: магистрали напорная и сливная; на фиг. 3 - продольный разрез сливной магистрали в исходном положении (соответствующем движению автотягача по прямой линии); на фиг. 4 - шарнирный трубопровод, вид снизу (показано взаимное расположение звеньев сливной и напорной магистралей при поворотах автотягача на ± 90^o относительно полуприцепа).

В примере конкретного исполнения показана конструкция шарнирного трубопровода для автотопливозаправщика, состоящего из автотягача 1 и цистерны-полуприцепа 2 со шкафом 3. На автотягаче установлен гидронасос 4, который является источником рабочей среды. В шкафу 3 цистерны установлен гидромотор 5, который является потребителем рабочей среды. К гидромотору 5 присоединены напорная 6 и сливная 7 трубы, закрепленные на раме 8 полуприцепа. Трубы 6, 7 соединены с гидрошарнирами 9, 10, установленными на раме 8 при помощи кронштейнов 11, 12.

К гидронасосу 4 присоединены напорная 6а и сливная 7а трубы, закрепленные на автотягаче. Трубы 6а, 7а соединены с гидрошарнирами 9а, 10а, которые установлены на баке 13 при помощи держателей 11а, 12а. Балка 13 прикреплена к седлу 14 автотягача.

Напорные трубы 6 и 6а соединены между собой напорным шарнирным трубопроводом 15. Сливные трубы 7 и 7а соединены между собой сливным шарнирным трубопроводом 16. Напорный шарнирный трубопровод 15 предназначен для передачи рабочей жидкости под давлением с автотягача на полуприцеп. Сливной шарнирный трубопровод 16 предназначен для возврата жидкости с полуприцепа на автотягач. Поскольку напорный и сливной трубопроводы устроены одинаково, достаточно рассмотреть конструкцию одного из них. На фиг. 3 показана конструкция сливного шарнирного трубопровода 16.

Сливной трубопровод 16 содержит полые звенья 17, 18, связанные между собой шарнирным соединением 19. На концах звена 17 выполнены радиальные окна б и в. В корпусе шарнира 19 выполнена кольцевая расточка г. Конец звена 17 с окном б связан с шарниром 10, установленном на кронштейне 12, прикрепленном к раме полуприцепа. В корпусе шарнира 10 выполнена кольцевая расточка д. Второй конец звена 18 связан с шарниром 10а. В шарнире 10а выполнено окно е, сообщенное со сливной трубой 7в, закрепленной на автотягаче. Корпус шарнира 10а имеет палец 20, на котором насажен с возможностью вращения ползун 21. Ползун размещен в пазу ж, выполненном в держателе 12в. Держатель 12а закреплен на балке 13 при помощи втулки 22 и гайки 23. Корпуса шарниров 10, 19, 10а, снабжены шариковыми замками 24, которые обеспечивают их подвижные соединения со звеньями 17, 18.

Корпус шарнира 10, прикрепленного к раме 8 полуприцепа, имеет крышку 25, которая при помощи болтов 26 поджимает тарельчатые пружины 27, упирающиеся через защитную шайбу 28 в подвижное звено 17. Седло 14 автотягача имеет ось вращения 29. Позициями 30, 31 (см. фиг. 4) обозначены подвижные звенья напорного шарнирного трубопровода.

Сливной шарнирный трубопровод работает следующим образом. Рабочая жидкость из гидромотора 5 поступает через сливную трубу 7 в гидрошарнир 10 и через расточку д и окно б попадает в полое звено 17. Из звена 17 жидкость через окно в и расточку г в шарнире 19 попадает в полое звено 18. Из звена 18 жидкость через окно е в шарнире 10а проходит в сливную трубу 7а, закрепленную на автотягаче, и поступает гидронасос 4.

Напорный трубопровод работает в обратном порядке. Жидкость под давлением из гидронасоса 4 поступает в напорную магистраль 6а и через гидрошарнир 9а, закрепленный на автотягаче, попадает в напорный шарнирный трубопровод 15. Из напорного трубопровода 15 жидкость через гидрошарнир 9, закрепленный на полуприцепе, проходит в напорную магистраль 6 и попадает в гидромотор 5.

Кинематически звенья каждого шарнирного трубопровода в исходном положении (при движении транспортного средства по прямой) располагаются в одной плоскости, как это показано на фиг. 2. При этом плоскости напорного и сливного трубопроводов проходят через ось 29, вокруг которой происходит поворот полуприцепа относительно автотягача.

На фиг. 4 показаны конфигурации, которые принимают звенья трубопроводов при поворотах полуприцепа относительно автотягача на предельные углы: +90^o (сплошные линии) и -90^o (пунктирные линии).

Поскольку звено 17 зажато в шарнире 10 пружинами 27 (т.е. заневолено), то при повороте рамы 8 кинематические звенья 29-10 и 10-19, имеющие между собой более жесткую связь, становятся как бы одним ведущим звеном и обеспечивают заданную кинематику движения всех звеньев, не допуская при этом несанкционированное складывание звеньев при их прохождении через нейтральное (походное) положение (см. фиг. 2). После прохождения через нейтральное положение силы трения в шарнире 10 преодолеваются и шарнирный трубопровод начинает складываться во всех шарнирах, что позволяет ему "обойти" вращающиеся части тягача и полуприцепа (см. фиг. 4), а потом, после завершения поворота, вернуться в исходное положение. Трубопровод 15 работает на поворотах аналогичным образом.

Паз ж в держателе 12а компенсирует неточности в изготовлении или настройке системы шарнирных трубопроводов. С аналогичной целью держатель 12а закреплен на балке 13 с возможностью проворота внутри втулки 22 в случае возникновения в трубопроводе крутящих усилий при его прохождении через мертвое положение.

В соответствии с описанной выше схемой на предприятии разработаны рабочие чертежи и начато изготовление опытного образца шарнирного трубопровода для авиационного топливозаправщика с полуприцепом-цистерной грузоподъемностью 20 тонн.

Заявляемое техническое решение отвечает условиям новизны, неочевидности и промышленной применимости, в связи с чем представляется к защите патентом на изобретение.

Формула изобретения

1. Шарнирный трубопровод преимущественно для передачи рабочей среды потребителю, периодически совершающему повороты относительно источника, содержащий полые звенья, связанные между собой шарнирными соединениями, отличающийся тем, что упомянутые звенья связаны одношарнирными соединениями, из которых одно закреплено на источнике, а другое на потребителе, причем оси шарнирных соединений параллельны и расположены в одной плоскости при нулевом угле поворота потребителя относительно источника, при этом одно из шарнирных соединений заневолено упругим элементом.

2. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что упругим элементом заневолено шарнирное соединение, закрепленное на потребителе, при этом упругий элемент выполнен в виде пакета тарельчатых пружин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4