Аксиально-поршневая гидромашина

(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Леонович Иван Иосифович Котлобай Анатолий Яковлевич Котлобай Андрей Анатольевич(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая ведущий вал, блок цилиндров, поршни блока цилиндров, взаимодействующие с шайбой, угол наклона которой изменяется гидроцилиндрами управления, образуют рабочие полости, соединенные распределительным устройством с подводящими и отводящими каналами, отличающаяся тем, что блок цилиндров выполнен неподвижным, распределяющее устройство - в виде одного на каждый цилиндр двухпозиционного гидрораспределителя с золотником, взаимодействующим с кулачком, установленным на ведущем валу, и пружинным возвратом, связывающего рабочую полость цилиндра с подводящим и отводящим каналами, шайба установлена на шарнирах блока двух гидроцилиндров управления и соединена тягами с поршнями гидроцилиндров управления, блок гидроцилиндров управления, установленный на подшипниках корпуса гидромашины, связан шлицевым соединением с ведущим валом и взаимодействует торцевой поверхностью с опорно-распределительным диском, на котором образованы две кольцевые канавки, каждая из них соединена с подводящим или отводящим каналом, и рабочей полостью гидроцилиндра управления.(56) 1. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи Учеб. пособие для вузов / А.Ф. Андреев, Л.В. Барташевич,.В. Богдан и др. Под ред. В.В. Гуськова. - Мн. Выш. шк., 1987. - С. 279, рис. 15.1. Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе машин для синхронизации перемещения исполнительных органов. Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая ведущий вал, блок цилиндров, поршни блока цилиндров, взаимодействующие с шайбой, угол наклона которой изменяется гидроцилиндрами управления, образуют рабочие полости, соединенные распределительным устройством с подводящими и отводящими каналами 1. Известная гидромашина обладает рядом положительных качеств высокое рабочее давление быстроходность компактность, малые габаритные размеры и масса высокие значения объемного и общего КПД, и т.д. Недостатком известной гидромашины являются ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидромашина в режиме насоса обеспечивает один поток рабочей жидкости. Применение гидромашины в многомоторных приводах при синхронном перемещении рабочих органов требует применения дополнительных гидроагрегатов деления потока рабочей жидкости, низкая эффективность работы которых ограничивает возможности реализуемых гидросистем, снижает эффективность работы аксиально-поршневой гидромашины. Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей аксиально-поршневой гидромашины. Решение поставленной задачи достигается тем, что в аксиально-поршневой гидромашине, содержащей ведущий вал, блок цилиндров, поршни блока цилиндров, взаимодействующие с шайбой, угол наклона которой изменяется гидроцилиндрами управления, образуют рабочие полости, соединенные распределительным устройством с подводящими и отводящими каналами, блок цилиндров выполнен неподвижным, распределяющее устройство - в виде одного на каждый цилиндр двухпозиционного гидрораспределителя с золотником, взаимодействующим с кулачком, установленным на ведущем валу, и пружинным возвратом, связывающего рабочую полость цилиндра с подводящим и отводящим каналами, шайба установлена на шарнирах блока двух гидроцилиндров управления и соединена тягами с поршнями гидроцилиндров управления, блок гидроцилиндров управления, установленный на подшипниках корпуса гидромашины, связан шлицевым соединением с ведущим валом и взаимодействует торцевой поверхностью с опорно-распределительным диском, на котором образованы две кольцевые канавки, каждая из них соединена с подводящим или отводящим каналом, и рабочей полостью гидроцилиндра управления. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают расширение функциональных возможностей аксиально-поршневой гидромашины с регулируемой производительностью за счет увеличения количества потоков рабочей жидкости, что позволит применять гидромашину в многомоторных приводах рабочих органов без использования дополнительных гидроагрегатов деления потока рабочей жидкости. На фиг. 1 представлен поперечный разрез аксиально-поршневой гидромашины, на фиг. 2 - разрез - на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Аксиально-поршневая гидромашина включает установленный в подшипниках 1, 2 в корпусе гидромашины ведущий вал 3, блок цилиндров 4. Поршни 5 образуют рабочие полости 6. Распределительное устройство выполнено в виде одного на каждый цилиндр двухпозиционного гидрораспределителя с золотником 7, взаимодействующим с кулачком 8, ус 2 1705 тановленным на валу 3. Профиль кулачка 8 обеспечивает золотнику 7 две позиции. Золотник 7 подпружинен посредством пружины 9, фиксирующей первую позицию золотника 7. В первой позиции золотника 7 рабочая полость 6 соединяется посредством канала 10,кольцевой канавки золотника 7 с каналом 11. Канал 12 заперт кулачком золотника 7. Во второй позиции золотника 7 рабочая полость 6 соединяется посредством канала 10, кольцевой канавки золотника 7 с каналом 12. Канал 11 заперт кулачком золотника 7. Отводящие каналы 11, 12 могут быть сгруппированы любым образом в зависимости от числа контуров потребителей. Поршни 5 прижимаются к поверхности шайбы 13 с помощью бронзовых башмаков 14,завальцованных на их сферических головках, прижимного диска 15, сферической втулки 16 и пружины 17. Шайба 13 установлена на шарнирах блока 18 гидроцилиндров управления. Плоскость шарниров увязана с плоскостью эксцентриситета кулачка 8 таким образом, что при изменении направления движения поршня 5 каждого цилиндра золотник 7 меняет позицию. Поршни 19, 20 образуют рабочие полости 21, 22 и подпружинены со стороны полостей 21,22 посредством пружин 23. Шайба 13 соединена тягами 24 с поршнями 19, 20. Блок 18 гидроцилиндров управления установлен в подшипниках 25 корпуса гидромашины, связан шлицевым соединением 26 с ведущим валом 3 и взаимодействует торцевой поверхностью с опорно-распределительным диском 27, установленным на крышке корпуса гидромашины. На опорно-распределительном диске 27 образованы две кольцевые канавки 28, 29, соединенные с каналами 30, 31 крышки корпуса гидромашины, каждый из которых в зависимости от режима работы является подводящим или отводящим. Кольцевые канавки 28, 29 соединены также с полостями 21, 22 посредством каналов 32, 33. Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом. При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса с шестью (по числу цилиндров) или любым другим числом потоков рабочей жидкости (при соответствующем группировании отводящих каналов 11 и 12), вал 3 вращается от двигателя (не показан), и приводит во вращение блок 18 гидроцилиндров управления посредством шлицевого соединения 26. Блок 18 гидроцилиндров управления прижимается торцевой поверхностью к опорно-распределительному диску 7 посредством пружины 17, сферической втулки 16,тяг 24, рабочей жидкости и жесткости пружин 23. При связи рабочих полостей 21, 22 через каналы 32, 33, кольцевые канавки 28, 29, каналы 30, 31 со сливом в бак гидросистемы поршни 19, 20 под действием пружин 23 одинаковой жесткости занимают исходное положение, при котором шайба 13 устанавливается посредством тяг 24 перпендикулярно продольной оси гидромашины. При подаче рабочей жидкости в канал 30 и соединении канала 31 со сливом в бак гидросистемы жидкость через кольцевую канавку 28, канал 32 поступает в рабочую полость 21 и сливается из полости 22 через канал 33, кольцевую канавку 29 в бак. Поршни 19, 20 перемещаются, шайба 13 посредством тяг 24 занимает положение, при котором ее продольная ось смещается относительно оси гидромашины. Блок 18 гидроцилиндров управления приводит во вращение шайбу 13. Наклоненная шайба 13 приводит в движение с помощью прижимного диска 15, сферической втулки 16,пружины 17, бронзовых башмаков 14 поршни 5, совершающие возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 4. При выдвижении поршней 5 из блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 6 увеличивается. Одновременно кулачок 8, ориентированный соответствующим образом относительно шайбы 13, переводит золотники 7 во вторую позицию, деформируя пружины 9. Рабочая жидкость из бака гидросистемы через каналы 12, кольцевые канавки золотников 7,каналы 10 поступает в рабочие полости 6. При движении поршней 5 внутрь блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 6 уменьшается. Одновременно кулачок 8 освобождает золотники 7, и пружины 9 возвраща 3 1705 ют их в первую позицию. Рабочая жидкость из полостей 6 через каналы 10, кольцевые канавки золотников 7, каналы 11 поступает в напорные магистрали потребителей. При данном положении шайбы 13 каналы 11 являются напорными, а каналы 12 - всасывающими. Различие нагрузок в контурах потребителей аксиально-поршневого насоса не оказывает влияния на параметры расхода рабочей жидкости по контурам потребителей. Аксиально-поршневая гидромашина позволяет обеспечить при шести цилиндрах число контуров потребителей от одного до шести, объединяя отводящие каналы необходимым образом для получения заданных характеристик расхода по напорным магистралям потребителей. Предлагаемая схема аксиально-поршневой гидромашины позволяет реализовать компоновочные решения с различным числом и диаметрами цилиндров. Для уменьшения цикличности работы гидромашины в режиме насоса рационально объединение магистралей диаметрально противоположных цилиндров. Изменение производительности насоса достигается изменением положения поршней 19, 20, и соответственно, угла наклона шайбы 13. Для реверсирования потоков рабочей жидкости аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса рабочая жидкость подается в канал 31, а канал 30 соединяется со сливом в бак гидросистемы. Жидкость через кольцевую канавку 29, канал 33 поступает в рабочую полость 22 и сливается из полости 21 через канал 32, кольцевую канавку 28 в бак. Поршни 19, 20 перемещаются, шайба 13 посредством тяг 24 занимает промежуточное положение,при котором ее продольная ось смещается относительно оси гидромашины. При выдвижении поршней 5 из блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 6 увеличивается. Одновременно кулачок 8, ориентированный соответствующим образом относительно шайбы 13, освобождает золотник 7, и он возвращается в первую позицию посредством пружины 9. Рабочая жидкость из бака гидросистемы через каналы 11, кольцевые канавки золотников 7, каналы 10 поступает в рабочие полости 6. При движении поршней 5 внутрь блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 6 уменьшается. Одновременно кулачок 8 переводит золотники 7 во вторую позицию, деформируя пружины 9. Рабочая жидкость из полостей 6 через каналы 10, кольцевые канавки золотников 7, каналы 12 поступает в напорные магистрали потребителей. При данном положении шайбы 13 каналы 12 являются напорными, а каналы 11 - всасывающими. Для работы аксиально-поршневой гидромашины в режиме гидромотора каналы 11 и 12 группируются. Шайба 13 занимает промежуточное положение, согласованное с режимом работы каналов 11 и 12. Например, рабочая жидкость от насоса (не показан) через каналы 12, кольцевые канавки золотников 7, при положении их во второй позиции, каналы 10 поступает в рабочие полости 6. Одновременно жидкость сливается из рабочих полостей 6 диаметрально расположенных цилиндров через каналы 10, кольцевые канавки золотников 7, при положении их в первой позиции, каналы 11 в бак гидросистемы. Поршни 5 перемещаются, воздействуя бронзовыми башмаками 14 на шайбу 13, поворачивают его и вал 3. Мощность, снимаемая с вала 3, расходуется на привод потребителей. Аксиально-поршневая гидромашина обеспечивает также объемное деление потока рабочей жидкости, работая в режиме гидромотора. На выходе из гидромотора образуется шесть потоков рабочей жидкости со стабильными характеристиками. Объединяя каналы необходимым образом, возможно получение числа потоков от шести до двух с необходимыми характеристиками расхода. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает работу аксиальнопоршневой гидромашины в режиме насоса переменной производительности с однимшестью потоками рабочей жидкости, гидромотора, объемного делителя потока рабочей 1705 жидкости на два-шесть со стабильными характеристиками, что расширяет функциональные возможности аксиально-поршневой гидромашины. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5