Аксиально-поршневая гидромашина

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Бобровник Александр Иванович Котлобай Анатолий Яковлевич Котлобай Андрей Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) 1. Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая вал с наклонной шайбой, неподвижный блок цилиндров с насосной группой, включающей цилиндры с поршнями, взаимодействующими с наклонной шайбой и образующими рабочие полости, гидрораспределитель с ротором, установленным в распределяющей втулке, приводимым во вращение от вала гидромашины, оснащенным сегментными пазами, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью гидромашины, отличающаяся тем, что блок цилиндров оснащен дополнительной насосной группой с поршнями, взаимодействующими с дополнительной наклонной шайбой, установленной в подшипниковом узле корпуса гидромашины, связанной с ротором гидромашины, с возможностью поворота относительно оси ротора на угол от 0 до 180. 2. Аксиально-поршневая гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная наклонная шайба связана шлицевым соединением со шлицами, выполненными с углом наклона относительно продольной оси гидромашины, с промежуточной втулкой,установленной с возможностью осевого перемещения на роторе, связанной с ротором и штоком гидроцилиндра, выполненного в роторе гидромашины, рабочая полость которого связана с источником давления и сливом, а начальное положение фиксируется пружиной.(56) 1. Патент РБ 3838, МПК 715 В 11/22 (прототип). Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе ходового и рабочего оборудования технологических машин. Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая вал с наклонной шайбой,неподвижный блок цилиндров с насосной группой, включающей цилиндры с поршнями,взаимодействующими с наклонной шайбой и образующими рабочие полости, гидрораспределитель с ротором, установленным в распределяющей втулке, приводимым во вращение от вала гидромашины, оснащенным сегментными пазами, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью гидромашины 1. Известная гидромашина обладает рядом положительных качеств высокое рабочее давление быстроходность компактность малые габаритные размеры и масса высокие значения объемного и общего КПД. Недостатками известной аксиально-поршневой гидромашины являются ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидромашина не обеспечивает возможности изменения рабочего объема, необходимой для оптимизации режимов работы систем приводов рабочего и ходового оборудования. Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей аксиально-поршневой гидромашины. Решение поставленной задачи достигается тем, что в аксиально-поршневой гидромашине, содержащей вал с наклонной шайбой, неподвижный блок цилиндров с насосной группой, включающей цилиндры с поршнями, взаимодействующими с наклонной шайбой и образующими рабочие полости, гидрораспределитель с ротором, установленным в распределяющей втулке, приводимым во вращение от вала гидромашины, оснащенным сегментными пазами, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью гидромашины, блок цилиндров оснащен дополнительной насосной группой с поршнями, взаимодействующими с дополнительной наклонной шайбой, установленной в подшипниковом узле корпуса гидромашины, связанной с ротором гидромашины, с возможностью поворота относительно оси ротора на угол от 0 до 180, при этом дополнительная наклонная шайба связана шлицевым соединением со шлицами, выполненными с углом наклона относительно продольной оси гидромашины, с промежуточной втулкой, установленной с возможностью осевого перемещения на роторе, связанной с ротором и штоком гидроцилиндра, выполненного в роторе гидромашины, рабочая полость которого связана с источником давления и сливом, а начальное положение фиксируется пружиной. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают расширение функциональных возможностей аксиально-поршневой гидромашины за счет регулирования подачи рабочей жидкости аксиально-поршневой гидромашины. На фиг. 1 представлена аксиально-поршневая гидромашина в положении минимальной подачи на фиг. 2 - разрез - на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 разрез - на фиг. 1 на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1 на фиг. 6 - развертка образующей поверхности промежуточной втулки привода дополнительной наклонной шайбы на фиг. 7 - разрез Д-Д на фиг. 2 на фиг. 8 - аксиально-поршневая гидромашина в положении максимальной подачи. Аксиально-поршневая гидромашина включает ведущий вал 1, установленный в подшипниковом узле 2 передней крышки 3 корпуса 4 аксиально-поршневой гидромашины,неподвижный блок цилиндров 5 насосных групп 6, 7 (условно основной и дополнительной), образованный в корпусе 4 аксиально-поршневой гидромашины. 69322010.12.30 Поршни 8, 9 образуют в цилиндрах 5 рабочие полости 10. Поршни 8 насосной группы 6 прижимаются к поверхности шайбы 11, выполненной наклонно на ведущем валу 1, с помощью бронзовых башмаков 12, завальцованных на их сферических головках, прижимного диска 13, сферической втулки 14 и пружины 15. Поршни 9 насосной группы 7 прижимаются к поверхности шайбы 16, установленной наклонно в подшипниковом узле 17 задней крышки 18 корпуса 4 аксиально-поршневой гидромашины, с помощью бронзовых башмаков 12, завальцованных на их сферических головках, прижимного диска 13, сферической втулки 14 и пружины 15. Гидрораспределитель включает ротор 19, установленный в распределяющей втулке 20, связанный с ведущим валом 1 аксиально-поршневой гидромашины шлицевым соединением 21. Ротор 19 оснащен сегментными пазами 22, 23, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы 11 насосной группы 6. Полость каждого сегментного паза 22, 23 связана с рабочими полостями 10 цилиндров 5 блока посредством радиальных каналов 24, выполненных в распределяющей втулке 20 и корпусе 4. Радиальные каналы 24 закрыты технологическими заглушками. Полость сегментного паза 22 связана через кольцевые канавки 25, 26 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 20, радиальные каналы 27 - с подводящим каналом 28 аксиально-поршневой гидромашины, выполненным в корпусе 4. Полость сегментного паза 23 связана через кольцевые канавки 29, 30 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 20,радиальные каналы 31 - с отводящим каналом 32 аксиально-поршневой гидромашины. Наклонная шайба 16 насосной группы 7 установлена с возможностью поворота относительно продольной оси ротора 19 и плоскости сегментных пазов 22, 23 на угол от 0 до 180. Наклонная шайба 16 связана шлицевым соединением 33 со шлицами, выполненными с углом наклона (фиг. 6) относительно продольной оси аксиально-поршневой гидромашины, с промежуточной втулкой 34, установленной с возможностью осевого перемещения на роторе 19. Втулка 34 связана с ротором 19 шлицевым соединением 21 и штоком 35 гидроцилиндра, выполненного в роторе 19 аксиально-поршневой гидромашины. Рабочая полость 36 гидроцилиндра связана с источником давления и сливом (не показаны) посредством канала 37. Начальное положение штока 35 и втулки 34 фиксируется пружиной 38. Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом. При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса подводящий канал 28 соединяется с баком гидросистемы (не показан), а отводящий канал 32 соединяется с напорной магистралью потребителя (не показана). Вал 1 с наклонной шайбой 11 вращается (по часовой стрелке) в подшипниковом узле 2 от двигателя (не показан) и приводит во вращение через шлицевое соединение 21 ротор 19, который, в свою очередь, приводит во вращение наклонную шайбу 16, установленную в подшипниковом узле 17, через шлицевое соединение 21. Наклонные шайбы 11, 16 приводят в движение с помощью прижимных дисков 13, сферических втулок 14, пружин 15, бронзовых башмаков 12 поршни 8, 9, совершающие возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 5 насосных групп 6, 7. Продольные плоскости сегментных пазов 22 и 23 ориентированы относительно плоскости наклона шайбы 11 таким образом, что при вращении вала 1 по часовой стрелке полость сегментного паза 22 будет связана через каналы 24 с полостями 10 тех цилиндров 5,поршни 8 насосной группы 6 которых совершают движение наружу, а полость сегментного паза 23 - с полостями 10 тех цилиндров 5, поршни 8 насосной группы 6 которых совершают движение внутрь блока цилиндров 5. При движении поршней 8, 9 из блока цилиндров 5 и увеличении объемов рабочих полостей 10 рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) через каналы 28, 27, кольцевые канавки 26, 25 поступает в полость сегментного паза 22 и далее через каналы 24 в рабочие полости 10. При движении поршней 8, 9 внутрь блока цилиндров 5 и уменьшении объемов рабочих полостей 10 рабочая жидкость через каналы 24 поступает в полость сег 3 69322010.12.30 ментного паза 23 и далее через кольцевые канавки 29, 30, каналы 31, 32 в напорную магистраль потребителя. Возможность изменения положения шайбы 16 относительно продольной плоскости сегментных пазов 22 и 23 обеспечивает различные режимы работы поршней 9 насосной группы 7. При положении шайб 11, 16, обеспечивающем движение поршней 8, 9 в одну сторону(см. фиг. 1), подача аксиально-поршневой гидромашины минимальная (нулевая). Так, при выдвижении поршней 8 насосной группы 6 из блока цилиндров 5, поршни 9 насосной группы 7 движутся внутрь блока цилиндров 5, а при движении поршней 8 внутрь блока цилиндров 5 поршни 9 выдвигаются из блока цилиндров 5. При этом суммарный объем рабочих полостей 10 остается неизменным. При положении шайб 11, 16, обеспечивающем встречное движение поршней 8, 9 (фиг. 8), подача аксиально-поршневой гидромашины максимальная. Конструктивная схема аксиально-поршневой гидромашины обеспечивает возможность регулирования подачи рабочей жидкости. Регулирование производится следующим образом. Примем в качестве исходного положения шайб 11, 16 такое, при котором поршни 8, 9 движутся в одну сторону (фиг. 1). Рабочая полость 36 гидроцилиндра управления через канал 37 соедияется со сливом в бак (не показан), промежуточная втулка 34 под действием пружины 38 находится в исходном положении. При движении поршней 8 насосной группы 6 из блока цилиндров 5 поршни 9 насосной группы 7 движутся в блок цилиндров 5. Условный приведенный ход поршней 8, 9 (равный сумме их ходов) равен нулю. Объем рабочей полости 10 каждого цилиндра 5 в процессе вращения ротора 19 остается неизменным. Рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) не поступает в рабочие полости 10 и не подается в напорную магистраль потребителя (не показан). При подаче рабочей жидкости вспомогательного насоса управления (не показан) в полость 36 шток 35 и промежуточная втулка 34 перемещаются, деформируя пружину 38. Положение втулки 34 относительно ротора 19 и плоскости сегментных пазов 22, 23 фиксировано шлицами 21. При перемещении промежуточной втулки 34 положение плоскости наклона шайбы 16 относительно ротора 19 и плоскости сегментных пазов 22, 23 изменяется благодаря наклону шлицев 33 относительно продольной оси аксиально-поршневой гидромашины. Полный ход штока 35 и промежуточной втулки 34 и угол наклона шлицев 33 заданы таким образом, чтобы обеспечить изменение положения плоскости наклона шайбы 16 относительно ротора 19 и плоскости сегментных пазов 22, 23 в диапазоне 0-180. При изменении положения плоскости наклона шайбы 16 относительно плоскости сегментных пазов 22, 23 в диапазоне 0-180 увеличивается условный приведенный ход поршней 8, 9,максимальный при движении поршней навстречу друг другу (фиг. 8). При этом подача аксиально-поршневой гидромашины увеличивается от нуля до расчетного значения. Заданное значение подачи рабочей жидкости обеспечивается запиранием полости 36 в промежуточном положении. Для уменьшения подачи рабочей жидкости аксиально-поршневой гидромашины полость 36 через канал 37 соединяется со сливом в бак (не показан) и шток 35 с промежуточной втулкой 34 под действием пружины 38 возвращается в исходное положение,изменяя положение плоскости наклона шайбы 16 относительно плоскости сегментных пазов 22, 23 и уменьшая условный приведенный ход поршней 8, 9. Возможность регулирования подачи рабочей жидкости насоса за счет изменения условного приведенного хода поршней без изменения их геометрического значения расширяет функциональные возможности аксиально-поршневой гидромашины. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей аксиально-поршневой гидромашины за счет регулирования подачи рабочей жидкости аксиально-поршневой гидромашины. 4 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5