Аксиально-поршневой насос

(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-поршневой насос, содержащий корпус, качающий узел в составе ведущего вала и кинематически связанного с ним блока цилиндров, поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные с полостями двух диаметрально противоположных секторных пазов гидрораспределителя, выполненного в виде штока, установленного в расточке блока цилиндров с возможностью осевого перемещения, соединенных с подводящим и отводящим каналами насоса, отличающийся тем, что оснащен дополнительным качающим узлом, включающим поршни, взаимодействующие с дополнительной наклонной шайбой аксиально-поршневого насоса и образующие в блоке цилиндров рабочие полости, связанные с полостями двух полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенных с подводящим и отводящим каналами аксиально-поршневого насоса, а каждый секторный паз выполнен в виде винтовой поверхности с постоянным центральным углом и углом поворота относительно оси штока на 180 по его длине. 2. Аксиально-поршневой насос по п. 1, отличающийся тем, что осевые линии поршней качающих узлов смещены относительно друг друга на расчетный угол. Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе ходового и рабочего оборудования технологических машин для привода исполнительных органов. Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая корпус, качающий узел в составе ведущего вала и кинематически связанного с ним блока цилиндров, поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой гидромашины, образующие рабочие полости, связанные с полостями двух диаметрально противоположных полукольцевых канавок гидрораспределителя, выполненного в виде штока, установленного в расточке блока цилиндров, соединенных с подводящим и отводящим каналами 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 технологического и ходового оборудования. Известен аксиально-поршневой насос, содержащий корпус, качающий узел в составе ведущего вала и кинематически связанного с ним блока цилиндров, поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные с полостями двух диаметрально противоположных секторных пазов гидрораспределителя,выполненного в виде штока, установленного в расточке блока цилиндров с возможностью осевого перемещения, соединенных с подводящим и отводящим каналами насоса 2. Известный аксиально-поршневой насос обеспечивает возможность изменения рабочего объема, необходимую для оптимизации режимов работы систем приводов рабочего и ходового оборудования. Недостатками известного аксиально-поршневого насоса являются низкая надежность работы. Это объясняется тем, что при работе аксиально-поршневого насоса в режиме частичного эффективного хода поршней и соответсвенно рабочего объема, отличного от номинального, включение рабочих полостей аксиально-поршневого насоса в напорную магистраль потребителя производится в зоне высоких скоростей поршней аксиальнопоршневого насоса. Это приводит к высокой скорости нарастания давления в рабочей полости аксиально-поршневого насоса, увеличению динамических нагрузок, действующих на детали аксиально-поршневого насоса, снижению их долговечности и надежности работы аксиально-поршневого насоса. Кроме того, малое количество поршней аксиальнопоршневого насоса увеличивает степень неравномерности подачи рабочей жидкости в напорную магистраль потребителя, что также приводит к увеличению динамических нагрузок, действующих на детали аксиально-поршневого насоса, снижает их долговечность и надежность работы аксиально-поршневого насоса. Задачей, решаемой полезной моделью, является увеличение надежности работы аксиально-поршневого насоса. Решение поставленной задачи достигается тем, что аксиально-поршневой насос, содержащий корпус, качающий узел в составе ведущего вала и кинематически связанного с ним блока цилиндров, поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные с полостями двух диаметрально противоположных сек 2 69252010.12.30 торных пазов гидрораспределителя, выполненного в виде штока, установленного в расточке блока цилиндров с возможностью осевого перемещения, соединенных с подводящим и отводящим каналами насоса, оснащен дополнительным качающим узлом,включающим поршни, взаимодействующие с дополнительной наклонной шайбой аксиально-поршневого насоса и образующие в блоке цилиндров рабочие полости, связанные с полостями двух полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенных с подводящим и отводящим каналами аксиально-поршневого насоса, а каждый секторный паз выполнен в виде винтовой поверхности с постоянным центральным углом и углом поворота относительно оси штока на 180 по его длине, при этом осевые линии поршней качающих узлов смещены относительно друг друга на расчетный угол. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают увеличение надежности работы аксиально-поршневого насоса за счет снижения динамических нагрузок, действующих на детали аксиально-поршневого насоса. Снижение динамических нагрузок деталей аксиально-поршневого насоса достигается за счет включения рабочих полостей аксиально-поршневого насоса в напорную магистраль потребителя в зоне малых скоростей поршней. Также динамические нагрузки деталей аксиальнопоршневого насоса снижаются за счет уменьшения степени неравномерности подачи рабочей жидкости в напорную магистраль потребителя, достигаемой благодаря смещению осей цилиндров качающих узлов на расчетный угол. На фиг. 1 представлен аксиально-поршневой насос с регулированием подачи рабочей жидкости от максимального до нулевого значения на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1 на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1 на фиг. 7 - аксиально-поршневой насос с регулированием подачи рабочей жидкости от нулевого до максимального значения. Аксиально-поршневой насос включает корпус 1, качающий узел в составе ведущего вала 2 и кинематически связанного с ним блока цилиндров 3. Поршни 4, взаимодействующие с наклонной шайбой 5 аксиально-поршневого насоса, образуют рабочие полости 6,связанные с полостями диаметрально противоположных секторных пазов 7, 8 гидрораспределителя. Гидрораспределитель выполнен в виде штока 9, установленного в расточке блока цилиндров 3 с возможностью осевого перемещения. Секторные пазы 7, 8 соединены с подводящим 10 и отводящим 11 каналами аксиально-поршневого насоса, образованными в штоке 9. Секторные пазы 7, 8 выполнены в виде винтовых поверхностей с постоянными центральными углами и углом поворота относительно оси штока 9 на 180 по его длине. Аксиально-поршневой насос оснащен дополнительным качающим узлом, включающим поршни 12, взаимодействующие с дополнительной наклонной шайбой 13 аксиальнопоршневого насоса и образующие в блоке цилиндров 3 рабочие полости 14, связанные с полостями полукольцевых пазов 15, 16 гидрораспределителя. Полукольцевые пазы 15, 16 соединены с подводящим 10 и отводящим 11 каналами насоса. Осевые линии поршней 4, 12 смещены относительно друг друга на расчетный угол. Шток 9 оснащен поршнем 17, образующим управляющую полость 18 в крышке 19 корпуса 1 аксиально-поршневого насоса. Полость 18 связана с напорной магистралью 20 управления и сливом в бак 21 в первой и третьей позициях гидрораспределителя 22. Поршень 17 подпружинен пружиной 23. Пружина 23 фиксирует исходное положение поршня 17 и штока 9. Шток 9 зафиксирован от поворота относительно оси. Аксиально-поршневой насос работает следующим образом. При работе аксиально-поршневого насоса вал 2 вращается от двигателя (не показан) и приводит во вращение блок цилиндров 3. Поршни 4, 12, взаимодействуя с поверхностями наклонных шайб 5, 13, совершают возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 3. При выдвижении поршней 12 из блока цилиндров 3 объемы рабочих полостей 14 увеличиваются. Рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) через канал 10 штока 9 3 69252010.12.30 поступает в полость полукольцевого паза 15 и далее - в рабочие полости 14 блока цилиндров 3. При движении поршней 12 внутрь блока цилиндров 3 объемы рабочих полостей 14 уменьшаются, и рабочая жидкость из полостей 14 поступает в полость полукольцевого паза 16 и по каналу 11 - в напорную магистраль потребителя. При начальном положении штока 9 (объем управляющей полости 18 минимальный) и конструктивном исполнении аксиально-поршневого насоса, предполагающем установку наклонных шайб 5, 13 с углами наклона в разные стороны относительно поперечной плоскости аксиально-поршневого насоса (фиг. 1), при выдвижении поршней 4 из блока цилиндров 3 объемы рабочих полостей 6 увеличиваются. Рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) через канал 10 штока 9 поступает в полость секторного паза 7 и далее - в рабочие полости 6 блока цилиндров 3. При движении поршней 4 внутрь блока цилиндров 3 объемы рабочих полостей 6 уменьшаются, и рабочая жидкость из полостей 6 поступает в полость секторного паза 8, и по каналу 11 - в напорную магистраль потребителя. В данном относительном положении наклонных шайб 5, 13 и начальном положении штока 9 условный приведенный ход поршней 4, 12 цилиндров обоих качающих узлов,равный сумме их ходов, максимальный. Подача аксиально-поршневого насоса максимальная. При переводе гидрораспределителя 22 в первую позицию управляющая полость 18 соединяется с напорной магистралью 20, и поршень 17 со штоком 9 перемещаются в крышке 19 корпуса 1, деформируя пружину 23. При достижении поршнем 17 крайнего положения (объем управляющей полости 18 максимальный) изменяется фазовый угол работы поршней 4 на 180 относительно положения секторных пазов 7, 8. При выдвижении поршней 4 из блока цилиндров 3 рабочая жидкость поступает в рабочие полости 6 из полости секторного паза 8, связанного с каналом 11, включенного в напорную магистраль потребителя. При движении поршней 4 внутрь блока цилиндров 3 рабочая жидкость из полостей 6 поступает в полость секторного паза 7 и по каналу 10 - в бак гидроситемы. В данном относительном положении наклонных шайб 5, 13 и конечном положении штока 9 поршни одного качающего узла работают на всасывание, а второго на нагнетание. Условный приведенный ход поршней 4, 12 цилиндров обоих качающих узлов равен нулю. Подача аксиально-поршневого насоса нулевая. При переводе гидрораспределителя 22 в третью позицию управляющая полость 18 соединяется со сливом в бак 21 гидросистемы, поршень 17 со штоком 9 перемещаются в крышке 19 корпуса 1 под действием пружины 23. При работе гидрораспределителя 22 в следящем режиме поршень 17 устанавливается в промежуточном положении. Аксиальнопоршневой насос обеспечивает необходимую подачу рабочей жидкости в диапазоне от максимального до нулевого значений. При конструктивном исполнении аксиально-поршневого насоса, предполагающем параллельную установку наклонных шайб 5, 13 (см. фиг. 7), и начальном положении штока 9(объем управляющей полости 18 минимальный) при выдвижении поршней 4 из блока цилиндров 3 рабочая жидкость поступает в рабочие полости 6 из полости секторного паза 7,связанного каналом 10 с баком гидросистемы. При движении поршней 4 внутрь блока цилиндров 3 рабочая жидкость из полостей 6 поступает в полость секторного паза 8 и по каналу 11 - в напорную магистраль потребителя. Одновременно при выдвижении поршней 12 из блока цилиндров 3 рабочая жидкость из напорной магистрали потребителя через канал 11 штока 9 поступает в полость полукольцевого паза 16 и далее - в рабочие полости 14 блока цилиндров 3. При движении поршней 12 внутрь блока цилиндров 3 рабочая жидкость из полостей 14 поступает в полость полукольцевого паза 15 и по каналу 10 - в бак гидросистемы. В данном относительном положении наклонных шайб 5, 13 и начальном положении штока 9 поршни одного качающего узла работают на всасывание, а второго на нагнетание. Условный приведенный ход поршней 4, 12 цилиндров обоих качающих узлов равен нулю. Подача аксиально-поршневого насоса нулевая. 4 69252010.12.30 При переводе гидрораспределителя 22 в первую позицию управляющая полость 18 соединяется с напорной магистралью 20, и поршень 17 со штоком 9 перемещаются в крышке 19 корпуса 1, деформируя пружину 23. При достижении поршнем 17 крайнего положения (объем управляющей полости 18 максимальный) изменяется фазовый угол работы поршней 4 на 180 относительно положения секторных пазов 7, 8. При выдвижении поршней 4 из блока цилиндров 3 рабочая жидкость поступает в рабочие полости 6 из полости секторного паза 8, связанного с каналом 11. При движении поршней 4 внутрь блока цилиндров 3 рабочая жидкость из полостей 6 поступает в полость секторного паза 7, связанного с каналом 10. Одновременно при выдвижении поршней 12 из блока цилиндров 3 рабочая жидкость через канал 11 штока 9 поступает в полость полукольцевого паза 16 и далее - в рабочие полости 14 блока цилиндров 3. При движении поршней 12 внутрь блока цилиндров 3 рабочая жидкость из полостей 14 поступает в полость полукольцевого паза 15,связанного с каналом 10. В данном относительном положении наклонных шайб 5, 13 и конечном положении штока 9 условный приведенный ход поршней 4, 12 цилиндров обоих качающих узлов, равный сумме их ходов, максимальный. Подача аксиально-поршневого насоса максимальная. При этом аксиально-поршневой насос реверсируется, канал 11 необходимо подключить к баку гидросистемы, а канал 10 - к напорной магистрали потребителя. Аналогично при переводе гидрораспределителя 22 в третью позицию управляющая полость 18 соединяется со сливом в бак 21 гидросистемы, поршень 17 со штоком 9 перемещаются в крышке 19 корпуса 1 под действием пружины 23. При работе гидрораспределителя 22 в следящем режиме поршень 17 устанавливается в промежуточном положении. Аксиально-поршневой насос обеспечивает необходимую подачу рабочей жидкости в диапазоне от нулевого до максимального значений. Регулирование подачи рабочей жидкости посредством изменения фазы работы двух качающих узлов аксиально-поршневого насоса обеспечивает снижение динамических нагрузок деталей аксиально-поршневого насоса. Кроме того, смещение осей цилиндров качающих узлов на расчетный угол приводит к уменьшению степени неравномерности подачи рабочей жидкости в напорную магистраль потребителя, и снижению динамической нагруженности аксиально-поршневого насоса. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение надежности работы аксиально-поршневого насоса за счет снижения динамических нагрузок,действующих на детали аксиально-поршневого насоса. Снижение динамических нагрузок деталей аксиально-поршневого насоса достигается за счет включения рабочих полостей насоса в напорную магистраль потребителя в зоне малых скоростей поршней и уменьшения степени неравномерности подачи рабочей жидкости в напорную магистраль потребителя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7