6964

(19) BY (11) 6964

(13) U (46) 2011.02.28

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (12)

РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ

СОБСТВЕННОСТИ

(51) МПК (2009) F 15B 11/00

(54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА

(21) Номер заявки: u 20100568 (22) 2010.06.23 (71) Заявитель: Учреждение образования

"Белорусский государственный аг-рарный технический университет" (BY)

(72) Авторы: Бобровник Александр Ивано-вич; Котлобай Анатолий Яковлевич; Котлобай Андрей Анатольевич (BY)

(73) Патентообладатель: Учреждение образо-вания "Белорусский государственный аграрный технический университет" (BY)

(57) 1. Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая вал с наклонной шайбой, неподвиж-

ный блок цилиндров с насосной группой, включающей цилиндры с поршнями, взаимо-действующими с наклонной шайбой и образующими рабочие полости, гидрораспредели-тель 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 цилин-дров, всасывающей и напорной магистралью насосной группы гидромашины, и делитель потока, включающий продольные пазы на поверхности ротора, связанные с напорной ма-гистралью насосной группы, продольные каналы на поверхности распределяющей втулки, связанные с отводящими каналами гидромашины, отличающаяся тем, что блок цилинд-ров 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, взаимодей-ствующими с дополнительной наклонной шайбой, образующими рабочие полости, свя-занные через группу дополнительных сегментных пазов ротора, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона дополнительной шайбы, с всасывающей магист-ралью, и дополнительным отводящим каналом гидромашины.

Фиг. 1 BY

696

4 U

201

1.02

.28

BY 6964 U 2011.02.28

2

2. Аксиально-поршневая гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что дополнитель-ная насосная группа оснащена делителем потока с продольными пазами на поверхности ротора, связанными с напорной магистралью дополнительной насосной группы, и про-дольными каналами на поверхности распределяющей втулки, связанными с дополнитель-ными отводящими каналами гидромашины.

(56) 1. Патент РБ 1683, МПК7 F 15B 11/22, 2004. 2. Патент РБ 3838, МПК7 F 15B 11/22, 2007 (прототип). 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, взаимо-действующие с наклонной шайбой, образуют рабочие полости, связанные через гидрорас-пределитель с подводящими и отводящими каналами [1].

Известная гидромашина может применяться в многомоторных приводах при синхрон-ном перемещении рабочих органов без применения дополнительных гидроагрегатов деле-ния потока рабочей жидкости.

Недостатками известной гидромашины являются сложность конструкции и низкая на-дежность работы. Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидромашина оснащена сложным гидрораспределителем, выполненным в виде одного на каждый цилиндр двух-позиционного гидрораспределителя с золотником, взаимодействующим с кулачком, уста-новленным на приводном валу, и пружинным возвратом. Гидрораспределитель каждого цилиндра включает детали, требующие высокого уровня технологии изготовления. Объеди-нение подводящих и отводящих каналов в группы требует наличия коммуникаций, усложняю-щих 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, увели-чению 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, гидрораспреде-литель 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 цилин-дров, всасывающей и напорной магистралью насосной группы гидромашины, и делитель потока, включающий продольные пазы на поверхности ротора, связанные с напорной ма-гистралью насосной группы, продольные каналы на поверхности распределяющей втулки, связанные с отводящими каналами гидромашины [2].

Известное техническое решение упрощает конструкцию аксиально-поршневого насо-са за счет замены ряда двухпозиционных гидрораспределителей с плунжерами, совер-шающими возвратно-поступательное движение, гидрораспределителем с одним ротором и распределяющей втулкой. Уменьшается число деталей гидрораспределителя. Также, оснаще-ние аксиально-поршневой гидромашины делителем потока, уменьшающим неравномер-ность подачи рабочей жидкости по контурам потребителей за счет увеличения количества порций рабочей жидкости, подаваемой в напорную магистраль каждого потребителя за

BY 6964 U 2011.02.28

3

один оборот вала аксиально-поршневой гидромашины, при одновременном уменьшении объема каждой порции, снижает динамические нагрузки деталей и, соответственно, уве-личивает надежность работы аксиально-поршневой гидромашины.

Недостатками известной аксиально-поршневой гидромашины являются высокие габа-риты и материалоемкость конструкции. Это объясняется тем, что цилиндры располагают-ся с одной торцевой стороны блока цилиндров и занимают часть его габарита. Остальную часть гидромашины занимает гидрораспределитель, увеличивая общий габарит и мате-риалоемкость гидромашины. Увеличение объема гидромашины достигается увеличением диаметра поршней при существенном увеличении габарита и материалоемкости гидрома-шины.

Задачей, решаемой полезной моделью, является снижение материалоемкости аксиаль-но-поршневой гидромашины.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в аксиально-поршневой гидрома-шине, 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 рас-пределяющей втулке, приводимым во вращение от вала гидромашины, оснащенным сегмент-ными пазами, продольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы, связанными с рабочими полостями блока цилиндров, всасывающей и напорной магистра-лью 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 гид-ромашины, 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, про-дольная 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 обес-печивают 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 З-З 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 под-шипниковом узле 2 передней крышки 3 корпуса 4 гидромашины, неподвижный блок ци-линдров 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-

BY 6964 U 2011.02.28

4

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, заваль-цованных 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 посредст-вом шлицевого соединения 23. Ротор 21 оснащен сегментными пазами 24, 25, 26, про-дольная плоскость которых совпадает с плоскостью наклона шайбы 13 насосной группы 7.

В аксиально-поршневой гидромашине шайба 18 насосной группы 8 приводится во вра-щение 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 распреде-ляющей втулке 22 и корпусе 4. Полость каждого сегментного паза 24, 26 связана с рабо-чими 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 по-стоянно связана через кольцевые канавки 29, 30 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 22, радиальные каналы 31 с подводящим каналом 32 аксиально-поршневой гидромашины, выполненным в корпусе 4.

Полость сегментного паза 25 насосной группы 7 в двухпоточной аксиально-порш-невой гидромашине (фиг. 1) связана через кольцевые канавки 33, 34 на внутренней и наруж-ной поверхностях распределяющей втулки 22, радиальные каналы 35 с отводящим канна-лом 36 аксиально-поршневой гидромашины. Аналогично, полость сегментного паза 26 насосной группы 8 в двухпоточной гидромашине (фиг. 1) связана через кольцевые канав-ки 37, 38 на внутренней и наружной поверхностях распределяющей втулки 22, радиаль-ные каналы 39 с отводящим каналом 40 аксиально-поршневой гидромашины.

Для увеличения числа потоков аксиально-поршневая гидромашина может быть осна-щена 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 по-верхности 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 наруж-ной поверхности распределяющей втулки 22, и каналами 53, 54, 55, 56 подключения по-требителей.

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 расчет-ный 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 со-единяются 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-

BY 6964 U 2011.02.28

5

клонную шайбу 18 через шлицевое соединение 23. Наклонные шайбы 13, 18 приводят в движение с помощью прижимных дисков 10, сферических втулок 16, пружин 17, бронзо-вых башмаков 14 поршни 9, 10, совершающие возвратно-поступательное движение в бло-ках 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 стрел-ке 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 сегмент-ных пазов 25, 26 - с полостями 11, 12 тех цилиндров 5, 6, поршни 9, 10 которых соверша-ют 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 по-казан) через каналы 32, 31, кольцевые канавки 30, 29 поступает в полость сегментного па-за 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 ак-сиально-поршневой гидромашины, снижение габаритов и материалоемкости ее.

При работе четырехпоточной аксиально-поршневой гидромашины в режиме насосно-го моноагрегата с четырьмя потоками рабочей жидкости (фиг. 7), обеспечиваемой насос-ными 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 сег-ментных пазов 25, 26.

Из полости сегментного паза 25 насосной группы 7 рабочая жидкость поступает в по-лости продольных пазов 41, соединенных с сегментным пазом 25, и через кольцевую ка-навку 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 по-лости продольных пазов 42, соединенных с сегментным пазом 26, и через кольцевую ка-навку 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 обеспечи-вает рационализацию компоновочных решений гидромашины, снижение габаритов и ма-териалоемкости 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.

BY 6964 U 2011.02.28

6

Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4

Фиг. 5 Фиг. 6

BY 6964 U 2011.02.28

7

Фиг. 7

Фиг. 8 Фиг. 9 Фиг. 10

BY 6964 U 2011.02.28

8

Фиг. 11

Фиг. 12

Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.