Пластинчатый гидромотор

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марковский Анатолий Борисович Дробышевский Чеслав Брониславович Стародетко Константин Евгеньевич Тихомиров Василий Леонтьевич Мезенцев Сергей Александрович(73) Патентообладатель Научно-инженерное республиканское унитарное предприятие Белавтотракторостроение Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Пластинчатый гидромотор, содержащий корпус, с закрепленным на корпусе статором с криволинейной внутренней поверхностью, образованной большим и малым радиусом, ротор, с пазами и установленными в них с зазором подпружиненными пластинами, рабочие камеры,образованные между криволинейной поверхностью статора, ротором, и пластинами, отличающийся тем, что пластины выполнены в виде опорного башмака, с выпуклой поверхностью,часть которой, соответствующая большему радиусу криволинейной поверхности статора, расположена симметрично по обе стороны радиальной плоскости ротора, одна из боковых, опорных поверхностей пазов, в которых установлены пластины, расположена в радиальной плоскости ротора, причем на роторе закреплены диски с вкладышами, снабженные гидростатическими карманами, сообщающимися через питающие отверстия с торцевым зазором, расположенным между вкладышами и статором, а гидростатические карманы снабжены уплотнителями. 20392005.09.30 2. Пластинчатый гидромотор по п. 1, отличающийся тем, что поверхности пластин,контактирующих с боковыми опорными поверхностями пазов, выполнены выпуклыми по конусной образующей, уголкоторых составляет, по крайней мере, 0,5-1,0. 3. Пластинчатый гидромотор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на торцевых поверхностях статора, контактирующих с вкладышами дисков, выполнены дугообразные дренажные карманы, глубиной не менее 0,5 мм, расположенные на одинаковом расстоянии от криволинейного участка статора, образованного большим радиусом, и от наружного диаметра вкладышей.(56) 1. Зайченко И.З., Мышлевский Л.М. Пластинчатые насосы и гидромоторы. - . Машиностроение, 1970. - С. 28-40. 2. Зайченко И.З., Мышлевский Л.М. Пластинчатые насосы и гидромоторы. - . Машиностроение, 1970. - С. 129 (прототип). Предлагаемое техническое решение относится к гидравлическим передачам вращения,в частности к пластинчатым гидромоторам для гидростатических трансмиссий, и может найти применение для сельскохозяйственных и мобильных машин, а также для гидроприводов несущих винтов вертолетов и колесных пар железнодорожного транспорта. Известны пластинчатые гидравлические моторы, включающие корпус, внутри которого расположен ротор с пластинами в его пазах, статор с криволинейной внутренней поверхностью и гидроподжимной диск с дугообразными распределительными окнами высокого и низкого давления 1. В этих гидромоторах пластины поджимаются к криволинейной поверхности статорного кольца пружинами и давлением рабочей жидкости, подводимым в пазы через кольцевые канавки ротора из окон высокого давления. Недостатком таких гидромоторов является низкий коэффициент полезного действия из-за потерь на силы трения, возникающие при контакте пластин с криволинейной поверхностью статора, что ограничивает их применение при давлении рабочей жидкости выше 75 кг/см 2. Кроме того, возможны утечки рабочей жидкости по торцам ротора и через контакты пластин с пазами ротора. Наиболее близким к предлагаемому (прототип) является пластинчатый гидромотор фирмы(Германия) на стр. 129, описанный в том же источнике 2. Пластинчатый гидромотор содержит корпус, внутри которого расположен ротор с подпружиненными пластинами, установленными в его пазах с зазором, статор с криволинейной внутренней поверхностью, образованной большим и малым радиусами, распределительные диски с окнами высокого и низкого давления, расположенными в кольцевых камерах корпуса и прижимаемые к ротору давлением рабочей жидкости. В этих гидромоторах рабочая жидкость подается под пластины и кольцевые камеры корпуса через редукционные клапаны. Редукционные клапаны снижают давление рабочей жидкости приблизительно в два раза. Однако неточности,присущие работе редукционных клапанов, понижают надежность работы гидромотора, так как при снижении давления возникает возможность отрыва пластины от криволинейной поверхности статора из-за ненадежности гидравлического поджима пластин. Кроме того, существует вероятность потерь мощности гидромотора из-за объемных или механических утечек,возникающих в парах трения распределительный диск - ротор. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы, повышение мощности и коэффициента полезного действия пластинчатого гидромотора. Задача решается за счет того, что пластинчатый гидромотор содержит корпус с закрепленным на нем статором с криволинейной внутренней поверхностью, образованной большим и малым радиусами, ротор с пазами и установленными в них с зазором подпружиненными пластинами, рабочие камеры, образованные между криволинейной поверхностью статора,ротором, и пластинами. Согласно предлагаемому решению, пластины выполнены в виде 2 20392005.09.30 опорного башмака, с выпуклой поверхностью, часть которой, соответствующая большему радиусу криволинейной поверхности статора, расположена симметрично по обе стороны радиальной плоскости ротора, одна из боковых опорных поверхностей пазов, в которых установлены пластины, расположена в радиальных плоскостях ротора. На роторе закреплены диски с вкладышами, снабженные гидростатическими карманами, сообщающимися через питающие отверстия с торцевым зазором, расположенным между вкладышами и статором, а гидростатические карманы снабжены уплотнителями. Кроме того, поверхности пластин, контактирующие с боковыми опорными поверхностями пазов, выполнены выпуклыми по конусной образующей, уголкоторых составляет, по крайней мере, 0,5-1,0. На торцевых поверхностях статора, контактирующих с вкладышами дисков, выполнены дренажные дугообразные карманы глубиной не менее 0,5 мм, расположенные на одинаковом расстоянии от криволинейного участка статора, образованного большим радиусом и от наружного диаметра вкладышей. На фиг. 1 показан общий вид пластинчатого гидромотора в разрезе. На фиг. 2 - разрез по - на фиг. 1. На фиг. 3 показан участок поверхности пластины, выполненный в виде опорного башмака и контактирующий с криволинейной поверхностью статора. На фиг. 4 показано сечение - на фиг. 1 с дисками, закрепленными на роторе, гидростатическими карманами и их герметизирующими вкладышами, а также сечение Г-Г на фиг. 1, где показаны гидростатические и дренажные карманы. На фиг. 5 показаны торцевой зазор между вкладышем и статором, а также гидростатические карманы в увеличенном масштабе (вид по стрелке Е). Пластинчатый гидромотор содержит корпус 1 (см. фиг. 1 и 2) с впускными (нагнетательными) 2 и выпускными 3 каналами, статор 4, имеющий криволинейную внутреннюю поверхность, образованную большими малымрадиусами, ротор 5, в пазах 6 которого установлены пластины 7, поджимаемые пружинами 8 к поверхности статора 4. Верхняя часть пластины 7 выполнена в виде опорного башмака 9, выпуклая поверхность которого образована большимдиаметром, соответствующего криволинейной поверхности статора 4, образованного большимдиаметром. На роторе 5 с помощью центрирующей втулки 10 с гайкой 11 и штифтов 12 закреплены диски 13. Криволинейная внутренняя поверхность статора 4 образована симметричными участками 14 большого радиусаи симметричными участкам 15 малого радиуса(см. фиг. 2 и 3). Криволинейная, выпуклая поверхность опорного башмака 9 пластины 7 образована соответственно радиусами- участок дуги 16 и 1 - участок дуги 17, при этом участок 16 этой поверхности, выполненный радиусомна определенной длине, располагается симметрично по обе стороны от радиальной плоскости ротора 5 (см. фиг. 3). Между статором 4, ротором 5 и дисками 13 образуются симметрично расположенные рабочие камеры 18 нагнетания рабочей жидкости и чередующиеся с ними выпускные камеры 19, разграничиваемые пластинами 7. Через отверстия 20 и уплотнительные втулки 21, которые поджимаются к статору 4 плоскими пружинами 22 (см. фиг. 1 и 2), рабочие камеры 18 и 19 сообщаются соответственно с впускными (нагнетательными) 2 и выпускными 3 каналами,расположенными в корпусе 1. При этом статор 4 центрируется относительно корпуса 1 по сферической поверхности 23 и удерживается от вращения штифтом 24, контактирующим со статором 4 по выпуклым поверхностям 25 штифта 24. Одна из опорных поверхностей 26 пазов 6 в роторе 5 (см. фиг. 3) располагается в его радиальной плоскости. Поверхности 27 пластин 7, контактирующие с опорными поверхностями 26 пазов 6 ротора 5, выполнены выпуклыми по конусной образующей, уголкоторых по отношению к опорным поверхностям 26 пазов 6 составляет, по крайней мере, 0,5-1,0. На пластинах 7 ротора 5 выполнены каналы 28,через которые пазы 6 сообщаются с камерами 18 нагнетания рабочей жидкости и выпускными камерами 19. Между дисками 13 и ротором 5 крепятся тонкостенные вкладыши 29, закрывающие гидростатические карманы 30, выполненные в дисках 13 (см. фиг. 1). Карманы 30 20392005.09.30 ваемыми, например, из тефлона. Тонкостенные вкладыши 29 служат также для герметизации камер 19 нагнетания рабочей жидкости и впускных камер 20 по торцевым поверхностям 34 статора 4. На этих поверхностях выполнены дренажные дугообразные карманы 35 на глубину не менее 0,5 мм, которые расположены на одинаковом расстоянии от криволинейного участка 14 статора 4 и от наружного диаметра вкладышей 29 соответственно (см. фиг. 5). Гидростатические карманы 30 сообщаются с торцевым зазором , образованным между вкладышами 29 и статором 4 через питающие отверстия 36, расположенные на радиусе 2 (см. фиг. 4), а радиальные уплотнители 32 расположены симметрично поверхностям 26 пазов 6. Диски 13 выполнены за одно целое с фланцами, которые служат для придания этим дискам большей жесткости, а также для установки подшипников 37, центрирующих ротор 5 в корпусе 1. Пластинчатый гидромотор работает следующим образом. При отсутствии избыточного давления рабочей жидкости в гидромоторе пластины 7,установленные в пазах 6 ротора 5, поджимаются к криволинейной поверхности участка 14 статора 4 усилием пружины 8. При появлении перепада давления между камерой 18 нагнетания рабочей жидкости и выпускной камерой 19 на роторе 5 формируется крутящий момент. Он образуется от возникновения тангенциальных сил на тех пластинах 7, которые контактируют с криволинейной поверхностью участка 14 статора 4, а те пластины, которые контактируют с участком 15 статора 4, служат для герметизации камер 18 нагнетания рабочей жидкости. В результате пластины 7 прижимаются к статору 4 суммарным усилием пружины 8 и гидравлической силой, возникающей из-за разности постоянного давления, воздействующего на половине участка 16 криволинейной поверхности башмака пластины 7, и переменного давления, действующего на всей длине этого участка. При вращении ротора 5 и наличии перепада давления между камерой 18 нагнетания рабочей жидкости и выпускной камерой 19 их герметизация по торцевым поверхностям 34 статора 4 (см. фиг. 5) обеспечивается в результате периодического поступления давления из этих камер в гидростатические карманы 30 через питающие отверстия 36. При этом на тонкостенных вкладышах 29 возникает усилие гидравлического поджима, возникающего от давления в гидростатических карманах 30. Разность между усилиями гидравлического поджима и отжимающим усилием на вкладышах 29 воспринимается торцевыми поверхностями 34 статора 4. Но так как при вращении ротора 5 площадь отжима изменяется от максимальной - на участках 14 больших радиусовстатора 4 до минимальной - на участках 15 малых радиусов , то пропорционально этому изменению площадей изменяется и давление в гидростатических карманах 30. Указанное изменение давления достигается за счет того, что питающие отверстия 36 на вращающихся вкладышах 29 расположены на радиусе 1, который равен радиусукриволинейного участка 14 статора 4. Поэтому после прохождения участка 14 отверстия 36 частично перекрываются торцевой поверхностью 34 статора 4. Это ведет к тому, что возрастает гидравлическое сопротивление на входе в питающие отверстия 36, которое вызывает перепад давления, пропорциональный уменьшению площади отжима, по мере продвижения питающих отверстий 36 от участков 14 с большим радиусомк участкам 15 с малым радиусом . Следовательно, давление в гидростатических карманах 30 и усилие гидравлического поджима будет изменяться пропорционально площади отжима. При повышении усилия гидравлического поджима над усилием отжима вкладыши 29, деформируясь, образуют конусный зазорс торцевой поверхностью 34 (см. фиг. 5) статора 4. При этом величина зазорана выходе из дренажных карманов 35 становится меньше величины зазора 1 на входе в эти карманы, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления течению рабочей жидкости на выходе через зазор , а следовательно, к увеличению давления в дренажных карманах 35. Увеличение давления в дренажных карманах 35 препятствует контакту вкладышей 29 со статором 4 при предельном уменьшении торцевого зазоравплоть до нуля. В этом случае давление рабочей жидкости в дренажных карманах 35 возрастает в результате соответствующих изменений гидравлического сопротивления на входе из-за утечек рабочей жидкости из 4 20392005.09.30 торцевого зазора 1 в карманы 35 и гидравлического сопротивления на выходе из этих карманов. При поджиме вкладышей 29 к статору 4 зазор между ними приобретает конусность, так как зазорстанет меньше зазора 1, в результате чего в дренажных карманах 35 возрастет давление рабочей жидкости. Таким образом, в предлагаемом гидромоторе механизм гидравлического поджима, состоящий из тонкостенных вкладышей 29, гидростатических карманов 30, дренажных карманов 35 и питающих отверстий 36, работает как регулятор торцевого зазорас обратной связью по давлению в этом зазоре. Функцию обратной связи в данном случае выполняют питающие отверстия 36, на входе в которые изменяется гидравлическое сопротивление, вызывающее перепад давления. При этом усилие гидравлического поджима всегда превышает отжимающее усилие, а их разность, воспринимаемая в торцевом зазорекак гидростатическое давление, обеспечивает в контакте вкладышей 29 со статором 4 режим жидкостного трения. Предлагаемая конструкция пластинчатого гидромотора устраняет вероятность потерь мощности, вызванных механическими утечками рабочей жидкости, что ведет к повышению надежности, повышению мощности и коэффициента полезного действия пластинчатого гидромотора. 20392005.09.30 Вид по стрелке Е Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6