Гидромотор планетарного типа

Изобретение относится к роторным гидромашинам объемного вытеснения и может быть использовано в общем машиностроении. Гидромотор планетарного типа включает в себя направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость. Каждый из стержней вставного зуба выполнен из двух частей, установленных внутри втулки зуба с образованием полости между собой. На наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора. Гнезда для зубьев в направляющей выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге. Повышаются энергетические характеристики и ресурс работы гидромотора. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к роторным гидромашинам объемного вытеснения и может быть использовано в общем машиностроении.

Известны гидромоторы планетарного типа, содержащие направляющую, в гнезда которой установлены вставные зубья (ролики), шестерню, золотниковое устройство и крышки (см., например, авт.свид. СССР № 176186, 181997, 205567, 620653, 918521).

Указанные конструкции гидромоторов имеют общие недостатки, обусловленные одинаковым конструктивным исполнением вставных зубьев в виде цельнометаллических роликов, что обусловливает большие усилия контактного взаимодействия рабочих деталей гидромотора, большой момент страгивания при начале работы, большие потери на преодоление трения, интенсивный износ трущихся деталей, снижение кпд гидромотора и ресурса его работы.

Известен также гидромотор, взятый за прототип изобретения, конструкция которого характеризуется выполнением вставных зубьев полыми в виде втулок, в которые установлены стержни (патент США 3692439А, 19.09.1972, F 01 C 1/02).

Такое исполнение вставных зубьев гидромотора снижает усилия контактного взаимодействия, износ контактирующих деталей и момент страгивания подвижных частей гидромотора.

Вместе с тем, заявленная конструкция вставного зуба по прототипу остается теплонапряженной и не исключает образования торцевых зазоров между зубьями и контактирующими поверхностями гидромотора при его эксплуатации.

Теплонапряженность зуба дополнительно обусловлена неупорядочностью упругих деформаций в гнездах направляющей кругового поперечного сечения из-за несовместимости с овальной формой втулки зуба при максимальном натяге, а также недостаточным теплообменом.

Износ втулок зубьев по торцам вследствие трения приводит к появлению зазоров. Эти недостатки снижают ресурс работы гидромотора и его кпд.

Заявляемое изобретение направлено на устранение отмеченных недостатков конструкции гидромотора по прототипу.

Для этого известный из прототипа гидромотор планетарного типа, содержащий направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья, выполненные в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость, усовершенствован следующим образом: каждый из стержней вставных зубьев, установленный в полости каждой втулки, выполнен из двух частей, размещенных внутри втулки зуба с образованием полости между собой, на наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора, при этом гнезда в направляющей под вставные зубья выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге.

При таком исполнении гидромотора при каждом цикле деформации втулки вставного зуба происходит тепломассообмен рабочей жидкости, находящейся в полости вставного зуба и гидравлической полости гидромотора: при упругом сжатии втулки рабочая жидкость, имеющая более высокую температуру, выдавливается из полости вставного зуба, при распрямлении формы втулки рабочая жидкость из гидравлической полости гидромотора, имеющая более низкую температуру, засасывается в полость вставного зуба. Таким образом происходит охлаждение наиболее теплонапряженного элемента гидромотора - вставного зуба. Теплообмен между втулками зубьев и другими деталями гидромотора происходит также при попеременном нахождении зубьев в гидравлических полостях то высокого, то низкого давления в процессе обкатки шестерни по направляющей: в полости высокого давления рабочая жидкость заполняет полости зубьев до давления, равного номинальному рабочему значению, в полости низкого давления гидромотора давление в полости зубьев падает до давления, равного давлению на выходе из гидромотора.

Выполнение гнезд в направляющей по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге в поперечном сечении обеспечивает беспрепятственное изменение формы втулок с цилиндрической на овальную при действии напряжения, упорядочивает деформацию втулок вставных зубьев по строго расчетным циклам, исключая фактор неопределенности и нестабильности в работе гидромотора по этой причине.

Для исключения образования зазоров вследствие износа стержней из-за трения части стержней зуба могут быть прижаты постоянно по торцам к контактирующим поверхностям упругим элементом, установленным в полости зуба и заневоленным между частями стержня. В качестве упругого элемента могут быть установлены шайбы или кольца из резиноподобного материала либо пружины сжатия. Необходимость установки и конкретный тип упругого элемента определяется размерностью (мощностью) гидромотора и износостойкостью материала частей стержней зубьев.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен схематически гидромотор планетарного типа по изобретению - сечение по С-С, на Фиг.2 - сечение по А-А без упругого элемента, на Фиг.3 - сечение по А-А с упругим элементом в виде шайбы из резиноподобного материала, на Фиг.4 - сечение по А-А с упругим элементом в виде пружины сжатия, на Фиг.5 - сечение по Б-Б в увеличенном масштабе.

Гидромотор состоит из направляющей 1, вставных зубьев 2, шестерни 3, диска 4 золотникового устройства 5 и крышек 6 и 7. Каждый вставной зуб 2 выполнен в виде упругодеформируемой в радиальном направлении втулки 8 с толщиной стенки, обеспечивающей напряжения во втулке при заданном натяге меньше предела текучести и предела усталости для материала, из которого она изготовлена, и внутреннего стержня.

Этот стержень выполнен из двух частей 9, установленных во втулке с образованием полости 10 между ними, в которой может быть размещен упругий элемент 11, прижимающий эти части 9 стержня к контактирующим поверхностям крышки 6 и диска 4. Полость 10 пазами 12 на наружной поверхности частей стержня сообщена с гидравлической полостью 13 гидромотора. Вставные зубья 2 установлены в гнезда 14 направляющей 1, имеющие в поперечном сечении поверхности 15, соответствующие боковой поверхности втулки 8 при ее максимальном сжатии при работе гидромотора, т.е. геометрические размеры гнезда 14 определяются деформированной формой поверхности втулки 8 в фазе сжатия при максимальном натяге.

Работа гидромотора аналогична работе планетарных гидромашин. При подаче рабочей жидкости при номинальном давлении в гидравлическую полость 13 гидромотора шестерня 3 совершает планетарное движение, обкатывая направляющую 1. При этом упругодеформируемые втулки 8 вставных зубьев 2 в местах контакта с зубьями шестерни 3 за счет своей податливости выставляются по оси зубьев шестерни.

В передаче крутящего момента на шестерню 3 за счет деформации втулок 8 и частей 9 стержней вставных зубьев 2 участвует большое количество зубьев шестерни, тем самым обеспечивается плавность обкатки шестерней 3 направляющей 1 с меньшими контактными усилиями между зубьями шестерни и вставными зубьями.

Подвод рабочей жидкости в полость 10 втулки 8 и массообмен этой части жидкости с рабочей жидкостью гидравлической полости 13 гидромотора посредством пазов 12 обеспечивает охлаждение втулок 8 при работе гидромотора. Специальная форма гнезд 14 направляющей 1 обеспечивает свободную упругую деформацию втулок 8 вставных зубьев при максимальном натяге. Постоянное прижатие частей 9 стержней к контактирующим поверхностям крышки 6 и диска 4 в необходимых случаях компенсирует износ стержней из-за трения и обеспечивает достаточно высокую герметичность разделения камер высокого и низкого давления. Эти качества заявленной конструкции гидромотора обеспечивают повышение его ресурса работы и энергетических характеристик.

1. Гидромотор планетарного типа, включающий в себя направляющую, в гнездах которой установлены вставные зубья в виде втулок с внутренними стержнями, а также шестерню, золотниковое устройство и крышки, образующие гидравлическую полость, отличающийся тем, что каждый из стержней вставного зуба выполнен из двух частей, установленных внутри втулки зуба с образованием полости между собой, на наружной поверхности частей стержней зубьев выполнены пазы, сообщающие полость зуба с гидравлической полостью гидромотора, при этом гнезда для зубьев в направляющей выполнены в поперечном сечении по форме деформированной втулки зуба при максимальном натяге.

2. Гидромотор планетарного типа по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упругими элементами по числу вставных зубьев, каждый из которых установлен в полости зуба и заневолен между частями стержня.

3. Гидромотор планетарного типа по п.2, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента установлены кольца или шайбы из резиноподобного материала.

4. Гидромотор планетарного типа по п.2, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента установлены пружины сжатия.