Поршневая машина

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Харламов Николай Семенович(57) 1. Поршневая машина, содержащая корпус, золотниковое распределительное устройство, механизм управления золотником, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, ползун, выполненный в виде зубчатых реек и связанный с поршнем, и выходной вал с зубчатым сектором, установленным с возможностью зацепления зубьев сектора с зубьями реек, отличающаяся тем, что на ползуне закреплены упоры, взаимодействующие с механизмом управления золотником, причем последний связан с золотником с возможностью свободного перемещения в пределах половины рабочего хода золотника. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что механизм управления золотником выполнен в виде поворотного упругого телескопического рычага. 3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что на конце поворотного рычага установлена опора качения. 4. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что упоры выполнены в виде симметричной двускатной горки. 5. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что упоры выполнены в виде подпружиненного ролика. 3003 1 Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидро- и пневмомоторам, поршневым машинам. Известны поршневые машины с зубчатыми передачами, такие как машина Боннина (патент Франции) 1,машина по патенту Германии 2, используемые в качестве гидро-, пневмомоторов, которые включают по меньшей мере один цилиндр с поршнем, золотниковое распределительное устройство и механизм управления золотником. Известные поршневые машины имеют главный недостаток - остановка в мертвых точках. При подходе поршня к мертвой точке золотник оказывается в положении недовключения. Поршень уже должен изменить направление движения, однако золотник еще не переключился. Происходит непроизвольная остановка машины из-за образования мертвой зоны. Вторым недостатком является недостаточная равномерность хода выходного вала, обусловленная тем,что переключения золотника связаны с перемещением поршня и естественно необходимо некоторое время на переведение золотника, из одного положения в другое. Такая неравномерность проявляется на гидро- и пневмомашинах именно описываемого типа, исходя из того, что возвратно-поступательное движение поршня с помощью зубчато-реечной передачи превращается во вращательное. В настоящее время эти недостатки исправляются установкой на выходной вал маховика, позволяющего сгладить пульсации, связанные с переключением золотника и переменой направления движения поршня из одного положения в другое и обеспечить инерционный вывод поршня из мертвых точек и осуществить переключение золотника. Однако такое решение приемлемо при небольших частотах вращения выходного вала и небольших нагрузках на выходном валу. При повышении нагрузки и частоты вращения резко повышаются динамические нагрузки ударного действия, что может привести к поломке зубьев и выводе машины из строя. Кроме того, маховик увеличивает габариты и массу машины. В качестве прототипа выбрана поршневая машина, содержащая корпус, цилиндр с поршнем, золотниковое распределительное устройство, механизм управления золотником, по меньшей мере один цилиндр с поршнем, ползун, выполненный в виде зубчатых реек и связанный с поршнем, и выходной вал с зубчатым сектором, установленным с возможностью зацепления зубьев сектора с зубьями реек, а крайние его зубья расположены с возможностью взаимодействия с контактными элементами, установленными на рейках 3. Однако это техническое решение также обладает целым рядом недостатков, один из которых заключается в возможности непроизвольной остановки механизма в одной из мертвых точек, а второй - неравномерность вращения выходного вала, при этом необходимы дополнительные устройства, позволяющие устранить эти недостатки, присущие механизму названного типа. Задача решаемая изобретением заключается в повышении эффективности работы поршневой машины, в частности исключения возможности остановки машины в мертвых точках, осуществления более полной загрузки поршневой машины за счет наискорейшего переключения золотника при перемене направления хода поршня устранение маховика, повышение равномерности вращения выходного вала. В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат,надежная и быстрая работа поршневой машины в крайних мертвых точках. Поставленная задача решается тем, что в известной поршневой машине, содержащей корпус, золотниковое распределительное устройство, механизм управления золотником, по меньшей мере, один цилиндр с поршнем, ползун, выполненный в виде зубчатых реек и связанный с поршнем, и выходной вал с зубчатым сектором, установленным с возможностью зацепления зубьев сектора с зубьями реек, согласно изобретению на ползуне закреплены упоры, взаимодействующие с механизмом управления золотником, причем последний связан с золотником с возможностью свободного перемещения в пределах половины рабочего хода золотника. Кроме того, задача решается тем, что механизм управления выполнен в виде поворотного упругого телескопического рычага. Задача решается также и тем, что на конце поворотного рычага установлена опора качения. Задача решается также и тем, упоры выполнены в виде симметричной двускатной горки. Задача решается также и тем, что упоры выполнены в виде подпружиненного ролика. Отличительной особенностью заявляемого устройства поршневой машины является выполнение механизма управления золотником в виде элемента с неустойчивым нейтральным положением и связанным с золотником с возможностью свободного перемещения в пределах половины рабочего хода золотника. Такое выполнение элемента управления золотником позволяет перемещать с помощью упоров механизм управления (рычаг) в пределах половины рабочего хода золотника предварительно сжимая телескопический(или иным образом раздвижной) рычаг до нейтрального положения, которое является неустойчивым, а затем, опрокинув этот элемент, быстро переключить золотник в противоположное положение. Тем самым сократить время переключения поршневой машины до минимума и из-за неустойчивости положения элемента управления в мертвой точке исключить такие мертвые положения машины. Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения в сравнении с прототипом позволяют существенно повысить быстроту и надежность переключения поршневой машины, при 2 3003 1 этом сохранить простоту управления, повысить равномерность вращения выходного вала, снизить ударные нагрузки. На прилагаемых фигурах графических изображений приведены чертежи, показывающие возможность реализации заявляемого устройства. В частности, на фиг. 1 показана общая схема поршневой машины. На фиг. 2 показан элемент управления золотником, выполненный в виде телескопического подпружиненного рычага, взаимодействующего с горкой. На фиг. 3 показан один из вариантов соединения рычага управления с золотником, обеспечивающим свободный ход рычага в пределах половины рабочего хода золотника. На фиг. 4, 5 показаны варианты исполнения устройств, обеспечивающих неустойчивое нейтральное положение рычага, в виде подпружиненной горки и в виде подпружиненного ролика. Поршневая машина состоит из корпуса 1, на котором укреплены гидравлические (или пневматические) цилиндры 2 и 3 с поршнями 4 и 5, выполненными в виде плунжера. Следует отметить, что гидро-, пневмоцилиндр может быть всего один, но двойного действия. Поршни соединены с ползуном 6, оснащенном с внутренней стороны зубчатыми поверхностями, которые взаимодействуют с зубчатым сектором 7 выходного вала (не показан). На ползуне 6 укреплены упоры 8 и 9, взаимодействующие с элементом 10 управления золотником 11. Элемент 10 может быть выполнен раздвигающимся известными методами, и подпружиненным с помощью, например, цилиндрической пружины 12. Улучшение эксплуатационных качеств рычага управления обеспечивается за счет снабжения его роликом 13. Элемент 10 и золотник 11 расположены на кожухе 14, прикрепленном к корпусу известным способом, например, с помощью винтов 15. Для подвода рабочей среды от золотника 11 к цилиндрам 2 и 3 служат шланги 16 и штуцеры 17. Рычаг может быть изготовлен телескопическим, из двух частей (фиг. 2) - собственно рычаг 10 и телескопическая насадка 18. Для усиления неуравновешенности нейтрального положения дополнительно может быть установлена симметричная двускатная горка 19. Для обеспечения холостого хода элемента 10 - невключения золотника до достижения рычагом неустойчивого нейтрального положения, - в месте соединения элемента с золотником выполнено отверстие а, обеспечивающее холостой ход элемента 10 в пределах половины рабочего хода золотника 11. В качестве вариантов элемента управления золотником 11 исполнения показан жесткий одноэлементый рычаг 10, взаимодействующий с подпружиненной горкой 19, установленной в гильзе корпуса 1. Таким же образом работает подпружиненный толкатель 20, снабженный роликом 21. Поршневая машина работает следующим образом. При подаче рабочего тела в одну из полостей цилиндров 2 или 3, поршень 4 (или 5) начинает движение, тем самым толкая ползун 6 и совершая полезную работу. Ползун 6 с помощью зубчатой реечной передачи вращает сектор 7, укрепленный на выходном валу (не показан). При подходе к крайнему левому (по чертежу) положению в работу вступает упор 9, который начинает взаимодействовать с элементом 10 управления золотником 11. Поскольку элемент управления золотником 10, выполненный, например, в виде рычага установлен на оси золотника 11 с зазором (отверстие а), первоначально движение элемента 10 не вызовет никакого изменения в положении золотника 11. Однако, в момент прихода элемента 10 в нейтральное положение и из-за неустойчивости нейтрального положения, элемент 10 быстро опрокидывается в противоположное крайнее положение и таким образом практически мгновенно переключает золотник 11 на подачу рабочего тела в противоположную полость поршневой машины. В этот момент времени шток 4 (или 5), а соответственно и ползун 6 изменит направление своего движения на противоположное. В дальнейшем цикл симметрично повторяется. Заявляемое устройство может быть создано на имеющейся в промышленности технологической базе. Устройство становится конкурентоспособным и сравнимо с самыми современными поршневыми машинами,в том числе и с машинами, принятыми за прототип. Устройство позволяет обеспечить надежное функционирование машины, а простота устройства обеспечивает достаточную дешевизну при сохранении потребительских качеств. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.