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, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью насосной группы гидромашины, и делитель потока, включающий продольные пазы на поверхности ротора, связанные с напорной магистралью насосной группы, продольные каналы на поверхности распределяющей втулки,связанные с отводящими каналами гидромашины, отличающаяся тем, что блок цилиндров оснащен дополнительной насосной группой с наклонной шайбой, установленной в подшипниковом узле корпуса гидромашины, жестко связанной с ротором гидромашины,цилиндрами на противоположной торцевой поверхности блока, и поршнями, взаимодействующими с дополнительной наклонной шайбой, образующими рабочие полости, связанные через группу дополнительных сегментных пазов ротора, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона дополнительной шайбы, с всасывающей магистралью, и дополнительным отводящим каналом гидромашины. 69642011.02.28 2. Аксиально-поршневая гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительная насосная группа оснащена делителем потока с продольными пазами на поверхности ротора, связанными с напорной магистралью дополнительной насосной группы, и продольными каналами на поверхности распределяющей втулки, связанными с дополнительными отводящими каналами гидромашины. Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе ходового и рабочего оборудования технологических машин. Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая ведущий вал с наклонной шайбой, блок цилиндров, выполненный неподвижным, поршни блока цилиндров, взаимодействующие с наклонной шайбой, образуют рабочие полости, связанные через гидрораспределитель с подводящими и отводящими каналами 1. Известная гидромашина может применяться в многомоторных приводах при синхронном перемещении рабочих органов без применения дополнительных гидроагрегатов деления потока рабочей жидкости. Недостатками известной гидромашины являются сложность конструкции и низкая надежность работы. Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидромашина оснащена сложным гидрораспределителем, выполненным в виде одного на каждый цилиндр двухпозиционного гидрораспределителя с золотником, взаимодействующим с кулачком, установленным на приводном валу, и пружинным возвратом. Гидрораспределитель каждого цилиндра включает детали, требующие высокого уровня технологии изготовления. Объединение подводящих и отводящих каналов в группы требует наличия коммуникаций, усложняющих конструкцию гидромашины. Плунжеры гидрораспределителя, имеющие пружинный возврат, при высоких частотах вращения ведущего вала могут отрываться от поверхности кулачка, что приведет к сбою фаз всасывания и нагнетания для каждого цилиндра, увеличению гидравлических сопротивлений в подводящих и отводящих каналах и снижению надежности работы гидромашины. 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, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью насосной группы гидромашины, и делитель потока, включающий продольные пазы на поверхности ротора, связанные с напорной магистралью насосной группы, продольные каналы на поверхности распределяющей втулки,связанные с отводящими каналами гидромашины 2. Известное техническое решение упрощает конструкцию аксиально-поршневого насоса за счет замены ряда двухпозиционных гидрораспределителей с плунжерами, совершающими возвратно-поступательное движение, гидрораспределителем с одним ротором и распределяющей втулкой. Уменьшается число деталей гидрораспределителя. Также, оснащение аксиально-поршневой гидромашины делителем потока, уменьшающим неравномерность подачи рабочей жидкости по контурам потребителей за счет увеличения количества порций рабочей жидкости, подаваемой в напорную магистраль каждого потребителя за 2 69642011.02.28 один оборот вала аксиально-поршневой гидромашины, при одновременном уменьшении объема каждой порции, снижает динамические нагрузки деталей и, соответственно, увеличивает надежность работы аксиально-поршневой гидромашины. Недостатками известной аксиально-поршневой гидромашины являются высокие габариты и материалоемкость конструкции. Это объясняется тем, что цилиндры располагаются с одной торцевой стороны блока цилиндров и занимают часть его габарита. Остальную часть гидромашины занимает гидрораспределитель, увеличивая общий габарит и материалоемкость гидромашины. Увеличение объема гидромашины достигается увеличением диаметра поршней при существенном увеличении габарита и материалоемкости гидромашины. Задачей, решаемой полезной моделью, является снижение материалоемкости 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, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы,связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистралью насосной группы гидромашины, и делитель потока, включающий продольные пазы на поверхности ротора, связанные с напорной магистралью насосной группы, продольные каналы на поверхности распределяющей втулки, связанные с отводящими каналами гидромашины, блок цилиндров оснащен дополнительной насосной группой с наклонной шайбой, установленной в подшипниковом узле корпуса гидромашины, жестко связанной с ротором гидромашины, цилиндрами на противоположной торцевой поверхности блока, и поршнями, взаимодействующими с дополнительной наклонной шайбой, образующими рабочие полости, связанные через группу дополнительных сегментных пазов ротора, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона дополнительной шайбы, с всасывающей магистралью, и дополнительным отводящим каналом гидромашины, при этом дополнительная насосная группа оснащена делителем потока с продольными пазами на поверхности ротора, связанными с напорной магистралью дополнительной насосной группы, и продольными каналами на поверхности распределяющей втулки, связанными с дополнительными отводящими каналами гидромашины. Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают рационализацию компоновочных решений гидромашины, снижение габаритов и материалоемкости за счет установки гидрораспределителя и делителя потока в зоне блока цилиндров. На фиг. 1 представлена двухпоточная аксиально-поршневая гидромашина 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. 2 на фиг. 7 - четырехпоточная аксиально-поршневая гидромашина на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на фиг. 7 на фиг. 9 - разрез ЗЗ на фиг. 7 на фиг. 10 - разрез И-И на фиг. 7 на фиг. 11 - разрез К-К на фиг. 7 на фиг. 12 разрез Л-Л на фиг. 8. Аксиально-поршневая гидромашина включает ведущий вал 1, установленный в подшипниковом узле 2 передней крышки 3 корпуса 4 гидромашины, неподвижный блок цилиндров 5, 6 насосных групп 7, 8 (условно основной и дополнительной), образованный в корпусе 4 гидромашины. Поршни 9, 10 образуют в цилиндрах 5, 6 рабочие полости 11, 12. Поршни 9 насосной группы 7 прижимаются к поверхности шайбы 13, выполненной наклонно на ведущем валу 1,с помощью бронзовых башмаков 14, завальцованных на их сферических головках, при 3 69642011.02.28 жимного диска 15, сферической втулки 16 и пружины 17. Поршни 10 насосной группы 8 прижимаются к поверхности шайбы 18, установленной наклонно в подшипниковом узле 19 задней крышки 20 корпуса 4 гидромашины, с помощью бронзовых башмаков 14, завальцованных на их сферических головках, прижимного диска 15, сферической втулки 16 и пружины 17. Гидрораспределитель включает ротор 21, установленный в распределяющей втулке 22,приводимый во вращение от ведущего вала 1 аксиально-поршневой гидромашины посредством шлицевого соединения 23. Ротор 21 оснащен сегментными пазами 24, 25, 26, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы 13 насосной группы 7. В аксиально-поршневой гидромашине шайба 18 насосной группы 8 приводится во вращение от ротора 21 посредством шлицевого соединения 23. Положение шайбы 18 неизменно,плоскость наклона ее совпадает с продольной плоскостью сегментных пазов 24, 25, 26. Полость каждого сегментного паза 24, 25 связана с рабочими полостями 11 цилиндров 5 блока насосной группы 7 посредством радиальных каналов 27, выполненных в распределяющей втулке 22 и корпусе 4. Полость каждого сегментного паза 24, 26 связана с рабочими полостями 12 цилиндров 6 блока насосной группы 8 посредством радиальных каналов 28, выполненных в распределяющей втулке 22 и корпусе 4. Радиальные каналы 27,28 закрыты технологическими заглушками. Сегментный паз 24 общий для насосных групп 7, 8. Полость сегментного паза 24 постоянно связана через кольцевые канавки 29, 30 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 22, радиальные каналы 31 с подводящим каналом 32 аксиальнопоршневой гидромашины, выполненным в корпусе 4. Полость сегментного паза 25 насосной группы 7 в двухпоточной аксиально-поршневой гидромашине (фиг. 1) связана через кольцевые канавки 33, 34 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 22, радиальные каналы 35 с отводящим канналом 36 аксиально-поршневой гидромашины. Аналогично, полость сегментного паза 26 насосной группы 8 в двухпоточной гидромашине (фиг. 1) связана через кольцевые канавки 37, 38 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 22, радиальные каналы 39 с отводящим каналом 40 аксиально-поршневой гидромашины. Для увеличения числа потоков аксиально-поршневая гидромашина может быть оснащена делителями потоков. Двухпоточная аксиально-поршневая гидромашина (фиг. 1) может быть модернизирована в четырехпоточную (фиг. 7) установкой двух секций деления потоков. Делители потоков насосных групп 7, 8 включают продольные пазы 41, 42, выполненные на поверхности ротора 21, полости которых связаны с полостями сегментных пазов 25, 26,и внутри групп пазов 41, 42 посредством кольцевых канавок 43, 44. На образующей поверхности распределяющей втулки 22 образованы группы продольных каналов 45, 46 - в зоне продольных пазов 41 47, 48 - в зоне продольных пазов 42. Полости каналов групп 45,46, 47, 48 связаны с полостями кольцевых канавок 49, 50, 51, 52, выполненных на наружной поверхности распределяющей втулки 22, и каналами 53, 54, 55, 56 подключения потребителей. Продольные пазы 41, 42, каналы 45, 46, 47, 48 в группах равномерно распределены по окружностям. Каналы групп 45, 46 и 47, 48 смещены относительно друг друга на расчетный угол. Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом. При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса с двумя потоками рабочей жидкости (см. фиг. 1), обеспечиваемой насосными группами 7, 8, подводящий канал 32 соединяется с баком гидросистемы (не показан), а отводящие каналы 36, 40 соединяются с напорными магистралями двух потребителей. Вал 4 с наклонной шайбой 13 вращается (по часовой стрелке) от двигателя (не показан) и приводит во вращение через шлицевое соединение 23 ротор 21, который, в свою очередь, приводит во вращение на 4 69642011.02.28 клонную шайбу 18 через шлицевое соединение 23. Наклонные шайбы 13, 18 приводят в движение с помощью прижимных дисков 10, сферических втулок 16, пружин 17, бронзовых башмаков 14 поршни 9, 10, совершающие возвратно-поступательное движение в блоках цилиндров 5, 6 насосных групп 7, 8. При движении поршней 9, 10 в блоках цилиндров 5, 6 объемы рабочих полостей 11, 12 изменяются. Продольные плоскости сегментных пазов 24 и 25, 26 ориентированы относительно плоскости наклона шайб 13, 18 таким образом, что при вращении вала 4 по часовой стрелке полость сегментного паза 24 будет связана через каналы 27, 28 с полостями 11, 12 тех цилиндров 5, 6, поршни 9, 10 которых совершают движение наружу, а полости сегментных пазов 25, 26 - с полостями 11, 12 тех цилиндров 5, 6, поршни 9, 10 которых совершают движение внутрь блока цилиндров 5, 6. При выдвижении поршней 9, 10 из блока цилиндров 5, 6 насосных групп 7, 8 объемы рабочих полостей 11, 12 увеличиваются, рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) через каналы 32, 31, кольцевые канавки 30, 29 поступает в полость сегментного паза 24 и далее через каналы 27, 28, в рабочие полости 11, 12. При движении поршней 9, 10 внутрь блока цилиндров 5, 6 насосных групп 7, 8 объемы рабочих полостей 11, 12 уменьшаются. Рабочая жидкость из полостей 11 через каналы 27 поступает в полость сегментного паза 25 и далее через кольцевые канавки 33, 34, каналы 35,36 - в напорную магистраль первого потребителя. Рабочая жидкость из полостей 12 через каналы 28 поступает в полость сегментного паза 26 и далее через кольцевые канавки 37,38, каналы 39, 40 - в напорную магистраль второго потребителя. Два потока гидромашины реализуются за счет применения двух насосных групп в едином блоке цилиндров, что обеспечивает рационализацию компоновочных решений аксиально-поршневой гидромашины, снижение габаритов и материалоемкости ее. При работе четырехпоточной аксиально-поршневой гидромашины в режиме насосного моноагрегата с четырьмя потоками рабочей жидкости (фиг. 7), обеспечиваемой насосными группами 7, 8, и двумя секциями деления потоков рабочей жидкости, при движении поршней 9, 10 внутрь блока цилиндров 5, 6, рабочая жидкость поступает в полости сегментных пазов 25, 26. Из полости сегментного паза 25 насосной группы 7 рабочая жидкость поступает в полости продольных пазов 41, соединенных с сегментным пазом 25, и через кольцевую канавку 43 - в полости остальных продольных пазов 41. Из полостей продольных пазов 41 рабочая жидкость поступает периодически через продольные каналы 45, 46, кольцевые канавки 49, 50, отводящие каналы 53, 54 в напорные магистрали двух потребителей. Из полости сегментного паза 26 насосной группы 8 рабочая жидкость поступает в полости продольных пазов 42, соединенных с сегментным пазом 26, и через кольцевую канавку 44 - в полости остальных продольных пазов 42. Из полостей продольных пазов 42 рабочая жидкость поступает периодически через продольные каналы 47, 48, кольцевые канавки 51, 52, отводящие каналы 55, 56 в напорные магистрали двух потребителей. Четырехпоточная гидромашина реализуется в едином блоке цилиндров, что обеспечивает рационализацию компоновочных решений гидромашины, снижение габаритов и материалоемкости ее. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает рационализацию компоновочных решений гидромашины, снижение габаритов и материалоемкости за счет установки гидрораспределителя и делителя потока в зоне блока цилиндров. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8