Аксиально-поршневая гидромашина

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнк

Республнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.08.79 (21) 2649951/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

F04 В 1/24

Гесударстееииый иемитет (53) УДК 621.651 (088.8) Опубликовано 23.08.81. Бюллетень №31

Дата опубликования описания 28.08.81 па делам изебретеиий и еткрытий

С. И. Вороненко, М. Г. Кабаков, Ф. Г. Мацак и С. Ф. Штельмах

1

Московский машиностроительный завод им. Калинина

Ъ: !

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в машинах различного назначения, имеющих гидропривод, например в гидравлических одноковшовых экскаваторах, где применяются двухпоточные аксиально-поршневые насосы.

Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус, наклонный блок цилиндров, поршни которого связаны с валом установленным в опорах и взаимодействующим с соосно расположенным с ним выносным, имеющим хвостовик плунжером гидроцилиндра, связанного с напорной гидролинией гидромашины.

В этой гидромашине разгрузка опор осуществляется взаимодействующим с валом плунжерным цилиндром, причем плунжер жестко закреплен соосно на валу, а гильза 1 цилиндра неподвижно на корпусе. Благодаря соосному расположению цилиндра снижаются скорости скольжения, утечки и износ элементов разгрузки, что положительно влияет на надежность и долговечность работы машины (1) .

Однако вследствие неизбежно имеющихся неточностей при изготовлении, а также при прогибах нагруженного вала и износе опор, ось вала, а вместе с ним ось плунжера, отклоняется от оси гильзы, чему при угловых смещениях вала способствует жесткое крепление плунжера консольно на валу. Так как плунжер для обеспечения надежного уплотнения входит в полость гильзы с малым радиальным зазором на определенную длину, то при смещении плунжера на величину большую, чем зазор, что имеет место на практике, происходит заклинивание плунжера в гильзе или его изгиб. Усилие сг изгиба воспринимается гильзой, что вызывает в работе износ деталей, повышение утечек и снижение КПД.(Гильза становится для вала третьей опорой, воспринимающей радиальную нагрузку). Все это снижает долговечность и надежность работы машины в целом.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности гидромашины.

Указанная цель достигается тем, что, в валу выполнена глухая расточка, в которой расположен хвостовик плунжера, имеющий на конце шарнир, расположенный в зоне пониженной величины поперечного смещения вала.

Кроме того, опоры вала выполнены в виде радиально-упорных подшипников каче857538 ния, внутренние кольца которых в осевом направлении постоянно поджаты относительно своих наружных колец.

На фиг. 1 изображена гидромашина, продольный разрез (разрез выполнен одного из блоков машины, включая его подшипниковый узел; для упрощения общий приводной вал и второй блок, установленный симметрично приводному валу и имеющий аналогичную конструкцию, не показаны); на фиг. 2 — схематически изображено положение деталей при смещении вала.

Гидромашина имеет корпус 1, в котором в опорах 2 установлен вал 3 с фланцем 4, который связан шарнирно с шатунами 5 поршней 6, входящих в расточки наклонного блока 7 цилиндров, упирающегося через распределитель 8 в крышку 9 корпуса 1.

На противоположном фланцу 4 конце вала 3 установлена приводная шестерня 10, связанная с общим приводным валом (не показано).

В валу 3 выполнена глухая расточка 11, в которой расположен хвостовик 12 плунжера 13, имеющий на конце шарнир 14, расположенный в зоне пониженной величины поперечного смещения вала 3. Уплотняющая часть плунжера 13 помещена с малым зазором на достаточную для надежного уплотнения длину в гильзе 15 плунжерного гидроцилиндра, упирающуюся неподвижно в корпус 1, что упрощает подвод жидкости. Полость гильзы 15 сообщается трубопроводом

16 с напорной гидролинией машины. Опоры 2 Зр выполнены в виде радиально упорных подшипников качения, наружные кольца которых зафиксированы относительно корпуса, а внутренние с одной стороны постоянно поджаты, благодаря взаимодействию с блоком

7 цилиндров, а с другой — тарельчатой пружиной 17.

Предлагаемая гидромашина работает следующим образом.

Поршни 6 через шатуны 5 воздействуют на фланец 4 вала 3. Возникающие при этом 4р значительные усилия, в том числе осевые, воспринимаются опорами 2. Подводимая в полость гильзы 15 рабочая жидкость воздействует через плунжер 13 на шарнирную поверхность вала 3 в противоположном направлении, чем и достигается разгрузка опор 2.

Диаметр плунжера 13 принимается таким, чтобы разгружающая сила всегда была меньше осевой силы, нагружающей подшипники, на заданную величину (это условие достигается тем, что давление в полости гильзы 15 практически равно давлению в полостях блока 7 цилиндров).

Вследствие неизбежных неточностей при изготовлении ось вала 3 смещена относитель но оси гильзы 15. Это усиливается также тем, что вал нагружен радиальными силами от поршней у зубчатого зацепления, вызывающими прогиб вала и износ опор. По этим причинам величина смещения относительно

4 оси гильзы 15 . оси вала 3 на разных его участках различна (она может быть определена расчетным или экспериментальным путем). Поверхность днища расточки 11 вала 3, с которой взаимодействует плунжер 3, располагается в зоне пониженной величины этих смещений (предпочтительнее там, где они минимальны). Расположение зоны минимальных смещений может меняться по длине вала 3 при изменении нагрузки но всегда находится в месте установки опор или между ними. Благодаря тому, что кольца подшипников постоянно поджаты, радиальный зазор в подшипниках при их износе компенсируется, что снижает величину смещений оси вала

3 относительно оси гильзы 15. Посольку эта величина не может быть сведена к нулю, плунжер при взаиMoëåéñòâèè с валом 3 гри смещении его вплоть до предельно допустимого значения (абсолютная величина которого снижается вышеупомянутыми мерами) имеет подвижность относительно гильзы 15 в пределах зазора между ними с учетом необходимой толщины масляной пленки. Это достигается изменением длины плунжерного цилиндра. ф

Из фиг. 2 видно, что — = — "- — / )

Я 2-cL где L — — длина плунжерного цилиндра, м;

I — длина уплотняющей части между плунжером и гильзой, м;

܄— предельно возможное (допустимое) поперечное смещение вала относительно оси поверхности взаимодействия с корпусом цилиндра (на чертеже — оси гильзы и отверстия под нее в корпусе),м;

D — внутренний диаметр гильзы, м;

cl — наружный диаметр плунжера, м;

Преобразуя выражение (1), получим: (При использовании для расчетов длины цилиндра выражения (2) следует учесть толгцину масляной пленки).

Благодаря такому выполнению указанный зазор и длина уплотняющей части могут иметь требуемую для надежного уплотнения величину, однако возможносг заклинивания плунжера в гильзе при этом исклнчается (гильза разгружена от действия радиальных сил, вызывающих износ и утечки).

Тем самым повышается надежность и долговечность элементов гидростатической разгрузки опор при минимальном числе шарнирных соединений, что облегчает подвод жидкости под большим давлением от гильзы к смазываемой поверхности взаимодействия цилиндра с валом.

Это делает реальным практическое применение такой конструкции в отечественных гидромашинах указанного выше типа.

857538

Формула изобретения

rr

<оиг 1

Составитель Б. Перфильева

Техред А. Бойкас Корректор С. Щомак

Тираж 712 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Аг. Шандор

Заказ 7! 91/57

Согласно расчету. долговечность подшипникового узла машины возрастает не менее чем в 1,5 раза при практически неизменных габаритах и массе, что увеличивает долговечность всей машины и при цене изделия, вы- . пускаемого заводом-заявителем 1300 руб., дает экономический эффект на 1 машину не менее 650 руб.

1. Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус, наклонный блок цилиндров, поршни которого связаны с валом, установленным в опорах и взаимодействующим с соосно расположенным с ним вынос- 1% ным, имеющим хвостовик плунжером гидроцилиндра, связанного с напорной гидролинией гидромашины, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности в валу выполнена глухая расточка, в которой расположен хвостовик плунжера, имеющий на конце шарнир, расположенный в зоне пониженной величины поперечного смещения вала.

2. Гидромашина по п. 1 отличающаяся тем, что опоры вала выполнены в виде радиально упорных подшипников качения, внутренние кольца которых в осевом направлении постоянно поджаты относительно своих наружных колец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Schlosser W. M Я и др. The Service

life of Axial Piston Ршпр with Anti Friction Bearings. Hydraulic pneumatic power

London, 1968, Vol. 14, р. 640, fig. 18.