Гидростатический двигатель


гидростатический аксиально-поршневой двигатель регулируемого объема поглощения для установки в ступицу колеса - патент РФ 2091609

Использование: в машиностроении, для установки в ступицу колеса с открытым с одной стороны корпусом двигателя. Сущность изобретения: для снижения конструктивных сложностей при компактных размерах и для более легкого доступа к исполнительному устройству снаружи понижающая передача 13 расположена внутри корпуса двигателя 1, 3 с двусторонней установкой на опоры приводного зубчатого колеса 47 и подключаемый блок 5 смещен по радиусу назад относительно корпуса двигателя 1, а исполнительное устройство 28, 29 и 30 расположено со свободным доступом снаружи в неперекрываемой области 23 корпуса двигателя 1 и 2. 6 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к гидростатическому аксиально-поршневому двигателю регулируемого потребляемого объема, который предназначен для вмонтирования в ступицу в целях его приведения в действие. Известен аксиально-поршневой двигатель, приводное зубчатое колесо которого установлено одной стороной на цапфе, выступающей наружу у закрытого конца, т. е. у днища корпуса двигателя, и таким образом расположено, как и остальные элементы редуктора, вне корпуса двигателя. Для того, чтобы одностороннее опирание приводного зубчатого колеса сделать достаточно стабильным, требуется соответствующее усиленное выполнение частиц днища и цапфы. Это приводит также, как и расположение понижающей передачи вне корпуса двигателя и его прикрытие крышкой, закрывающей втулку колеса со стороны торца, к высоким конструктивным сложностям и к большим размерам [1] Кроме того, известен гидростатический аксиально- поршневой двигатель регулируемого объема поглощения для установки в ступицу колеса для его привода, содержащий открытый с одного конца корпус двигателя, который выполнен в виде носителя ступицы для непосредственного расположения приводимого колеса, подключаемый блок, имеющий подсоединения для всасывания и нагнетания, для закрытия открытого конца корпуса двигателя, ведомый вал, расположенный с возможностью вращения в корпусе и в подключаемом блоке, исполнительное устройство для регулирования поглощаемого объема и понижающую передачу, приводимую от ведомого вала, расположенную внутри корпуса двигателя, которая содержит приводное зубчатое колесо для привода ступицы колеса и установлена в противоположной относительно подключаемого блока части аксиально-поршневого двигателя [2] В аксиально-поршневом двигателе, представленном в этом патенте, подключаемый блок имеет такие же радиальные размеры, как и корпус двигателя. На корпусе двигателя предусмотрены выступающие в радиальном направлении цилиндры, в которых поршни для регулирования поглощаемого объема двигателя установлены подвижно и могут перемещаться с помощью гидравлики. Габариты исполнительного устройства намного выступают за габариты корпуса двигателя, что делает габариты двигателя громоздкими. Задачей изобретения является усовершенствование аксиально-поршневого двигателя указанного вначале вида таким образом, чтобы уменьшить конструктивные сложности при компактных размерах и чтобы исполнительное устройство было легко доступно снаружи. Эта задача достигается тем, что подключаемый блок смещен назад по радиусу относительно корпуса двигателя, и в созданной таким образом не имеющей перекрытия области двигателя расположено исполнительное устройство со свободным доступом снаружи, при этом в подключаемом блоке установлен тормоз для торможения приводного вала. Понижающая передача расположена, согласно изобретению, внутри корпуса двигателя, благодаря чему получаются меньшие осевые размеры последнего, а также, как и с помощью двусторонней опоры приводного зубчатого колеса в корпусе двигателя, получается снижение конструктивных сложностей, как и диаметра цапфы или, в ином случае, более мощная опора. Снижение диаметра цапфы позволяет в случае необходимости изменять коэффициент понижения редуктора. Благодаря его расположению в области аксиально-поршневого двигателя, противолежащей редуктору, можно отодвинуть подключаемый блок по радиусу относительно корпуса двигателя, и в области корпуса двигателя, ставшей таким образом свободной от перекрытия, расположить исполнительное устройство. Последнее является тем самым доступным снаружи в целях, к примеру, установки минимального и/или регулирования поглощаемого объема. Подсоединения, например подсоединения для слива масла или подсоединения и регулировочные клапаны для исполнительного устройства при его гидравлическом выполнении, могут также располагаться в области корпуса двигателя, свободной от перекрытия, так что длина аксиально- поршневого двигателя из оси снижается по сравнению с требуемым в другом случае расположением подсоединений на свободном торцевом конце подключаемого блока. Другое мероприятие для обеспечения свободного доступа и исполнительному устройству состоит в выполнении тормоза в виде пластинчатого тормоза. Для того чтобы диаметр аксиально-поршневого двигателя, согласно изобретению, выдержать, по возможности, меньшим, исполнительное устройство проходит предпочтительно от свободной от перекрытия области наискосок в направлении косого диска. Другие признаки и преимущества изобретения получаются из остальных подчиненных пунктов. На фиг.1 изображен аксиально-поршневой двигатель согласно предпочтительному примеру выполнения изобретения, продольный разрез; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 то же, вид снизу. Представленный аксиально-поршневой двигатель включает открытый с одного конца корпус двигателя 1, состоящий из цилиндрической стенки корпуса 2 и днища 3, закрывающий открытый конец корпуса двигателя 1 подключаемый блок 5 с подсоединением для всасывания и нагнетания (оба не показаны), расположенный между подключаемым блоком 5 и корпусом двигателя 1 регулирующий диск 6, расположенный с возможностью вращения с помощью конических подшипников 7 и 8 в корпусе двигателя 1 и в подключаемом блоке 5 ведомый вал 9, установленный на нем без возможности вращения, опирающийся с возможностью вращения на регулирующемся диске 6 цилиндрический барабан 10, расположенный напротив него с возможностью подворачивания в корпусе двигателя косой диск 11, регулирующее устройство для регулирования угла поворота косого диска 11, тормоз 12, установленный на подключаемом блоке 5, а также понижающую передачу 13 в расположенной напротив конечной части корпуса двигателя 1. В цилиндрическом барабане 10 известным способом образованы проходящие по оси и равномерно распределенные по периметру цилиндрические отверстия 14, которые входят через каналы цилиндра 15 и нижней торцевой поверхности цилиндрического барабана 10. В регулирующем диске 6 известным способом образованы два диаметрально расположенные напротив друг друга почковидных управляющих элемента 16, которые при повороте цилиндрического барабана 10 обеспечивают соединение между каналами цилиндра 15 и подсоединением для всасывания или нагнетания. Направляемые с возможностью перемещения в пространстве цилиндров 14 поршня 17 опираются своими расположенными напротив цилиндрических каналов концами поршней посредством опорных башмаков 18 на косой диск 11. Пружина сжатия 19, окружающая ведомый вал 9 внутри глухого отверстия в цилиндрическом барабане 10, с помощью осевых штивтов 20 опирается на имеющее сферическую поверхность кольцо 50 возвратного устройства для опорных башмаков 18 и посредством кольца 21, закрепленного в кольцевом пазе в стенке глухого отверстия, нагружает цилиндрический барабан 10 в направлении регулирующего диска 6, чтобы первый удерживать в установке у последнего, если не возникает никаких усилий давления масла. Подключаемый блок 5 прямоугольного сечения и смещен по радиусу назад относительно внешней окружности поверхности 22 стенки корпуса 2 в области открытого корпуса двигателя 1. Таким образом, закрывающая стенку корпуса 2 у открытого конца корпуса двигателя 1 торцевая поверхность почти полностью свободна от перекрытия подключаемых блоков 5. Этот свободный от перекрытия и тем самым свободно доступный извне участок торцевой поверхности имеет обозначение 23 и, таким образом, проходит по радиусу наискосок наружу вплоть до внешней окружной поверхности 22, что его расстояние от мнимой, проложенной через подключаемый блок 5 плоскости E, увеличивается в поперечном сечении направлении к ведомому валу 9 с возрастанием радиального расстояния от ведомого вала 9. Стенка корпуса 2 на осевом участке, обозначенном цифрой 24, своего открытого конца, включая область, обладающую наружной окружной поверхностью 22, имеет большую толщину стенки, чем в ее остальной, обозначенной цифрой 49, части. Эта область стенки корпуса 24 большей толщины включает простирающийся по радиусу наружу кольцевой фланец 25 с резьбовыми отверстиями 26, который смещен назад в осевом направлении внешнего края торцевой поверхности 22 и служит для винтового крепления аксиально-поршневого двигателя на детали, несущей приводимое колесо (оба не показаны). Внутренняя сторона стенки корпуса 2 имеет внутреннюю поверхность 27, параллельную неперекрываемой, скошенной области 23 торцевой поверхности, которая соединяет участок стенки корпуса 24 большей толщины стенки с таковым, обладающим меньшей толщины. В области стенки корпуса 24 с большей толщиной стенки в двух диаметрально противоположно расположенных относительно друг друга местах образовано по одному сквозному отверстию, которые проходят от непрекрываемой, скошенной области 23 торцевой поверхности наискосок в направлении косого диска 11 и выходят на внутренней поверхности 27. Исполнительное устройство включает проводимую с помощью гидравлики посредством регулирующего клапана 28 поршневую регулировочную систему 29 и упорный палец 30. Поршневая регулировочная система 29 проходит насквозь правое (фиг.1) сквозное отверстие в части стенки корпуса 24 большей толщины и находится свободным концом своего регулировочного поршня 31 в зацеплении с замыканием формы с краем участка косого диска 11. Регулировочный клапан 28 в виде 3/2-ходового клапана, смещенный на таком же длительном круге на 90o относительно поршневой регулировочной системы 29, ввинчен в соответствующее выходящее в непрекрываемой части 23 торцевой поверхности глухое отверстие в области стенки корпуса 24 с большей толщиной стенки и может подсоединяться к непоказанному трубопроводу для гидравлики. Непоказанный канал для гидравлики в области стенки корпуса 24 с большей толщиной стенки обеспечивает соединение между глухим отверстием или помещаемым в нем регулирующим клапаном 28 и сквозным отверстием или проходящей через него поршневой регулировочной системой 29. Упорный палец 30 с резьбовым участком установлен в левом (фиг.1) сквозном отверстием с возможностью вращения и перемещения и имеет большую длину, чем это отверстие. С помощью системы 32, состоящей из двух гаек, можно установить упорный палец 30 в любом нужном положении внутри сквозного отверстия и тем самым с любым нежелательным выступлением над внутренней поверхностью 27. Упорный палец 30 направлен на краевую область косого диска 11 и, таким образом, ограничивает движение поворота. Положение поворота косого диска 11, когда он прилегает к упорному пальцу 30, определяет установленный в каждом случае минимальный поглощаемый объем аксиально-поршневого двигателя. Участок стенки корпуса 24 с большей толщиной стенки выполнен с двумя противолежащими относительно друг друга подсоединениями для слива масла 33 и 34, одно из которых расположено рядом с регулировочным клапаном 28. Для крепления тормоза 12 на подключаемом блоке 5 предусмотрены кольца 36, имеющие в поперечном сечении L-образную форму, тормозное кольцо 37 с U-образным поперечным сечением и закрывающую пластину с поперечным сечением U-образной формы. Ведомый вал 9 проходит сквозное отверстие, образованное в подключающем блоке 5, и выступает из него концевым участком 39. Кольцо 36 с направленным по радиусу наружу плечом насажано на противоположную корпусу двигателя сторону подключаемого блока 5 и свинчено с последним 40. Тормоз 12 представляет собой пластинчатый сухой тормоз, диски которого 41 попеременно без возможности вращения расположены на конечном участке 39 ведомого вала 9 и проходящем по оси (радиусу) плече кольца 36. Тормозное кольцо 37 расположено внутри закрывающей пластины 38. Оба элемента 37 и 38 сидят на кольце 36, причем проходящее по оси плечо тормозного кольца 37 расположено между проходящими по оси плечами кольца 36 и закрывающей пластиной 38 и закрыты от них газоплотно с помощью двух кольцевых уплотнений 42. Запирающая пластина 38 своим проходящим по оси плечом лежит на проходящем в радиальном направлении плече кольца 36 и вместе с последним с помощью винтов 43 закреплена на подключаемом блоке 5. Пространство, определяемое подключаемым блоком 5 и элементами 36, 37 и 38, воспринимающее тормоз 12 с помощью подсоединений для вытяжки воздуха 44, соединено с окружающей средой. Между плечом, проходящим в радиальном направлении, кольца 36 и проходящим в осевом направлении плечом тормозного кольца 37 находится кольцевое пространство 51, которое непоказанным здесь образом подсоединено к внутреннему контуру масла аксиально-поршневого двигателя. Несколько натянутых тормозных пружин 52 расположены в соответствующих глухих отверстиях в закрывающей пластине 38 и при аксиально-поршневом двигателе, установленном на нулевой поглощаемый объем, сдвигают тормозное кольцо 37 в направлении тормоза 12, благодаря чему он срабатывает. С помощью созданного при запуске аксиально-поршневого двигателя, сохраняющегося также в кольцевом пространстве 51 давления масла, тормозное кольцо 37 под действием пружин торможения 52 сдвигается и благодаря этому тормоз расцепляется. В данной части 3 корпуса двигателя 1 образована выемка 45 для непоказанного, соединяемого с ведомым валом 9 без возможности вращения ведомого зубчатого колеса. Соединение без возможности вращения осуществляется с помощью непоказанной цапфы, которая соединена без возможности вращения с ведомым зубчатым колесом и предусмотрена для приема без возможности вращения, например с помощью легких шлицев в глухом отверстии 46 на соответствующем концевом участке ведомого вала 9. В выемку 45 входят четыре расположенных на равномерном расстоянии друг от друга на длительной окружности ведомых зубчатых колеса 47 с двусторонней опорой для вращения на соответственно одной опирающейся с обеих сторон на днище 3 опорной цапфе 48. Эти ведомые зубчатые колеса 47 предусмотрены как для гребнеобразного зацепления с ведомым зубчатым колесом, так и с непоказанными зубьями на внутренней стороне также непоказанной ступицы колеса. Установка с возможностью вращения колеса на корпусе двигателя 1 осуществляется с помощью непоказанного здесь подшипника качения в области стенки корпуса 49.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Гидростатический аксиально-поршневой двигатель регулируемого объема поглощения для установки в ступицу колеса для его привода, содержащий открытый с одного конца корпус двигателя, который выполнен в виде носителя ступицы для непосредственного расположения приводимого колеса, подключаемый блок, имеющий подсоединения для всасывания и нагнетания, для закрытия открытого конца корпуса двигателя, ведомый вал, расположенный с возможностью вращения в корпусе и в подключаемом блоке, исполнительное устройство для регулирования поглощаемого объема и понижающую передачу, приводимую от ведомого вала, расположенную внутри корпуса двигателя, которая содержит приводное зубчатое колесо для привода ступицы колеса и установлена в противоположной относительно подключаемого блока части аксиально-поршневого двигателя, отличающийся тем, что подключаемый блок смещен назад по радиусу относительно корпуса двигателя и в созданной таким образом, не имеющей перекрытия области корпуса двигателя расположено исполнительное устройство со свободным доступом снаружи, при этом в подключаемом блоке установлен тормоз для торможения приводного вала. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что тормоз выполнен пластинчатым. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что исполнительное устройство расположено от свободной от перекрытия области наискось до внутреннего пространства корпуса двигателя. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что исполнительное устройство включает регулируемую извне регулирующую поршневую установку. 5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что исполнительное устройство включает регулировочный клапан для гидравлического приведения в действие регулирующей поршневой установки. 6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что исполнительное устройство включает упор для определения минимальной настройки поглощаемого объема. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно подсоединение для слива масла расположено со свободным доступом извне в свободной от перекрытия области корпуса двигателя.

www.freepatent.ru

Гидростатический привод - Википедия

Объёмный гидропривод, гидростатический привод — это гидравлический привод, в котором используются объёмные гидромашины[1]. Термин происходит от того, что принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении рабочего объёма жидкостью и вытеснения жидкости из него. Объёмный гидропривод машин позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольном нагружении, осуществлять слежение — точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая одновременно управляющее воздействие.

Область применения[ | ]

Объёмный гидропривод машин применяется в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, мобильной строительно-дорожной технике, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Реже объёмный гидропривод машин используется в качестве главных приводов транспортных установках на автомобилях, кранах.

Основные элементы гидростатического привода[ | ]

Гидростатический привод состоит из нескольких основных элементов: насос или аккумулятор, гидродвигатель, органы регулирования и распределения гидравлической энергии, а также система защиты[2]. В качестве источника гидравлической энергии применяется насос либо аккумулятор. Приём энергии осуществляется посредством гидродвигателя. Для управления приводом используются соответствующие органы регулирования распределения энергии. Для обеспечения безопасной эксплуатации гидростатические приводы оборудуются соответствующими комплексами защиты.

Отличительные особенности объёмного гидропривода перед гидродинамическим[ | ]

Существует большое количество видов объёмных насосов. Некоторые из них: шестерённые насосы, аксиально-плунжерные, радиально-плунжерные, винтовые, пластинчатые и другие. Они отличаются от тем, что способны работать при очень больших давлениях (до 300 МПа), в то время как гидродинамические (центробежные, осевые и др.) обычно работают при давлениях, не превышающих 1,5 МПа. С другой стороны, скорость и подача жидкости, нагнетаемой объёмными насосами обычно невелики в сравнении со скоростью нагнетаемой жидкости и подачей гидродинамических насосов.

Мощность объёмного гидропривода[ | ]

Номинальная мощность (Вт), отдаваемая насосом в гидросистему или потребляемая гидродвигателем из гидросистемы, может быть определена по формуле:

NH=QHPH{\displaystyle N_{H}=Q_{H}P_{H}},

где QH{\displaystyle Q_{H}} — номинальная подача насоса (для гидродвигателя — рабочей жидкости), м³/с;

PH{\displaystyle P_{H}} — номинальное давление на выходе из насоса (для гидродвигателя — номинальное давление рабочей жидкости на входе в гидродвигатель), Н/м².

Преимущества объёмного гидропривода перед гидродинамическим[ | ]

Причину компактности объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим можно пояснить с помощью аналогии с электрическими сетями. Для передачи электроэнергии по линиям электропередачи её преобразуют сначала в энергию высокого напряжения. Повышение напряжения позволяет при сохранении мощности пропорционально уменьшить силу тока в линиях, уменьшая и сечение кабелей, и их массу. Точно так же передача гидравлической энергии по гидролиниям высокого давления (в системах объёмного гидропривода) позволяет уменьшить и расход жидкости (кратно), и поперечное сечение гидролиний. Кроме того, меньшую подачу могут обеспечить насосы меньшего размера и т. д. Эта аналогия не является чисто умозрительной: примерно с середины XX века интенсивно развивается метод электрогидравлических аналогий, позволяющий производить теоретические исследования гидрооборудования на основе хорошо изученных процессов в электрических сетях (хотя метод существовал и раньше). В свою очередь, способность работы объёмных гидромашин при высоких давлениях вытекает из принципа их работы и устройства.

Из приведённой выше формулы для мощности видно, что для обеспечения той же мощности при высоком давлении необходимо обеспечивать ме́ньшую подачу, чем при низком давлении. Поэтому при высоком давлении геометрические размеры всех узлов гидропривода становятся меньше. Поскольку, в отличие от гидродинамических гидромашин, объёмные гидромашины способны работать при высоких давлениях, то и объёмный гидропривод намного компактнее и меньше по массе гидродинамического привода. Это одно из тех обстоятельств, которые обусловили широкое распространение объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим приводом.

КПД объёмного гидропривода[ | ]

Полный коэффициент полезного действия объёмного гидропривода имеет три составляющие:

η=ηгη0ηм,{\displaystyle \eta =\eta _{\text{г}}\eta _{0}\eta _{\text{м}},}

где ηг{\displaystyle \eta _{\text{г}}} — гидравлический КПД, характеризующий гидравлические потери в гидроприводе;

η0{\displaystyle \eta _{0}} — объёмный КПД, характеризующий утечки рабочей жидкости через зазоры и щели между деталями гидрооборудования;

ηм{\displaystyle \eta _{\text{м}}} — механический КПД, характеризующий потери на механическое трение деталей гидрооборудования.

Литература[ | ]

  1. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод / Под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
  2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Башта Т. М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б. и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  3. Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003. — 544 с.

Примечания[ | ]

encyclopaedia.bid

• чАсть з

                                                                                                         16-я лекция, 2010

16. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИНАХ

и ГИДРОСИСТЕМАХ16.1. Основные понятия.

16.2. Величины, характеризующие рабочий процесс

объемных гидромашин.

16.3. Основные свойства объемных гидромашин

и особенности их работы с системой потребителя.

16.4.Насосы и гидродвигатели.

16.5. Гидросистемы

16.1. Основные понятия.

Гидромашина называется объемной, если ее рабочий процесс основан на заполнении рабочей камеры жидкости и последующем вытеснении жидкости из этой камеры.

Под рабочей камерой понимается объем внутри машины, периодически соединяемый с напорной и всасывающей гидролинией. 

Объемная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер, рабочие камеры могут иметь постоянный или переменный объем.

Вытеснение жидкости могут выполнять поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т.д.

По конструктивному принципу объемные насосы разделяют на поршневые  и роторные. В поршневом  насосе жидкость вытесняется из рабочих камер при возвратно-поступательном движении поршней, плунжеров, диафрагм.  В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер при вращательном движении вытеснителей. Эта классификация условна,  так как в аксиально-поршневых гидромашинах, например, вал вращает поршневую группу, которая ведет блок цилиндров, при этом поршни совершают в блоке возвратно-поступательные движения. 

Объемным гидронасосом называется  гидромашина, предназначенная для преобразования механической энергии двигателя в энергию потока жидкости.

Объемным гидродвигателем называется  гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена. По характеру движения выходного звена объемные гидродвигатели бывают:

1) с возвратно-поступательным движением выходного звена – гидроцилиндры,

2) с непрерывным вращательным движением выходного звена - гидромоторы,

3) поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота – моментные гидродвигатели.

 

16.2. Величины, характеризующие рабочий процесс

объемных гидромашин

Рабочим объемом Vо гидромашины называется изменение объема рабочих камер за один оборот вала машины.

Рабочий объем  называют теоретическим, идеальным или геометрическим, это объем, который машина способна переместить за один оборот.

Vo = Vк*i,                        (16.1)где Vк - изменение объема одной рабочей камеры; i — количество камер.

Рабочий объем Vo можно рассчитать по конструкторской документации или определить экспериментально, измеряя подачу насоса при отсутствии утечек и сжатия жидкости. Схема измерений показана на рис. 16.1. Вал насоса вращают с малой частотой и измеряют объемным способом количество подаваемой им жидкости, считая при этом количество оборотов.

Рабочий объем определяют из отношения       

Давление жидкости в питающем и приемном сосуде должны быть примерно равны. Опытное определение объема Vo исключает неточности, неизбежные при его вычислении по конструкторским данным.

Теоретическая подача  Qнт насоса  обусловлена только геометрическими размерами его рабочих органов,

Qнт = Vo *nн,              (16.2) где nн - частота вращения приводного вала при угловой скорости его ωн.

Теоретическая   подача больше подачи насоса поступающей в напорную линию.

При постоянной частоте вращения заполнение рабочих камер и вытеснение из них жидкости происходит неравномерно. Например, у шестеренного насоса причиной неравномерности будет конечное число зубьев, у поршневой - конечное число поршней.  

Учитывая потери энергии различной природы для объемных насосов различают объемный КПД-  ηо,  гидравлический КПД - ηг, механический КПД-  ηм.

Действительная подача насоса Qн равна разности между теоретической подачей Qнт и  утечками через зазоры qу, а при больших давлениях потерями расхода qсж на  сжимаемость жидкости.  

Qн = Qнт - qу - qсж,

 где qу -  утечки;  qсж – потери расхода при сжатии жидкости.

Обычно потерями на сжатие пренебрегают, поскольку  их значение невелико. Отношение действительной подачи Qн к теоретической Qнт называется  коэффициентом подачи или объемным КПД:

кQ = ηо = Qн/ Qнт,               (16.3)

Полное приращение энергии жидкости в объемном насосе обычно относят к единице объема и  выражают в единицах давления.

В  объемных насосах приращение давления больше  приращения кинетической энергии, поэтому приращение кинетической энергии за счет скорости обычно  не учитывают в балансе энергии.

Давлением насоса Рн называется  разность(или перепад) между давлением Рнп на выходе из насоса, в напорной магистрали и давлением Рвс на входе в него, во всасывающей магистрали

∆Рн = Рнп — Рвс                          (16.4)

Полезная мощность насоса равна произведению действительной подачи Qн на давление насоса ∆Рн

Nп = Qн*∆Pн                       (16.5)

Мощность, потребляемая насосом, равна мощности,  затрачиваемой двигателем на привода насоса:

Nд = Мн*ωн,                          (16.6)

где Мн  -  момент на валу насоса, ωн-  угловая скорость вала насоса.

Полный КПД  насоса есть отношение полезной мощности к потребляемой мощности

 

ηн = Nн/Nд = Qн*∆Pн/(Мн*ωн).         (16.7)

 

Потери в гидромашинах.

1. Гидравлическими  потерями давления в гидромашине называют потери, возникающие при  сопротивлении движения вязкой жидкости по внутренним каналам гидромашины.

Между моментом на валу насоса Мн, и перепадом давлений ∆Рн = Рнп — Рвс   в рабочих камерах насоса и рабочим объемом существует зависимость

Мн = ∆Рн *Vo,

Определив из этой зависимости перепад давления в рабочих камерах насоса (в напорной и всывающей) получим

∆Рн =  Мн /Vo.

Этот перепад, возникает в результате приложения к валу насоса момента Мн от приводного двигателя

Гидравлическим КПД называется отношение перепада давления на штуцерах насоса ∆Рн в перепаду давления в его рабочих камерах ∆Ркн

ηг = ∆Рн/ ∆Ркн.                      (16.8)

2.Механическими называют потери на трение в механизмах насоса: в опорах, подшипниках, поршнях.

Прежде чем возникнет давление в рабочих камерах, необходимо преодолеть сопротивление трения. В связи с этим от потребляемой мощности следует отнять потери на трение ΔNм.

Тогда механический КПД можно выразить отношением 

ηм = (Nд – ΔNм)/Nд ,              (16.10)

3. Объемными  называются  потери подачи qу  на перетекание жидкости через зазоры под действием перепада давления из полости высокого давления (в напорном канале) в полость низкого давления (во всасывающую или дренажную полость). Разделить потери на механические и гидравлические очень трудно, поскольку трудно замерить давления внутри рабочих камер, поэтому они оцениваются гидромеханическим КПД, соответственно и потери гидромеханические объединяются.

.                     (16.11)

Общий КПД ηн насоса равен произведению объемного и гидромеханического КПД.  Приведенные величины характеризуют в общем виде рабочий процесс объемной гидромашины.

Теоретический расход гидромотора, необходимый для получения скорости вращения  вала nгТ  определяется по объемной постоянной Vо.

QТ = Vо* nг        (4-17)

Подводимый к гидромотору  расход Q должен быть  больше QТ на величину утечек qу.

Qг = QТ - qу .                    (4-18)

 

Число оборотов гидромотора будет равно

 

nгм = Qг/ Vо,

 

то есть оно меньше числа оборотов определенных по теоретическому расходу.                                                     

Отношение ηогм = Qг / QТ называется объемным КПД гидромотора.   

Для создания момента гидромотор создает давление на преодоление сопротивлений на валу   и сопротивлений движению жидкости в камерах , равное разности давлений в напорной и сливной полостях ∆Ргм= Рн-Рсл.

  Полезная мощность гидромотора Nп, развиваемая на его валу равна,

 

Nп = ∆Ргм* Qг = Mгм*ωг,                    (4-24)

где

Мощность  потребляемая гидромотором больше, чем полезная мощность, которую он может обеспечить  на величину объемных,  механических и гидравлических потерь

 

Nпот = (∆Ргм* Qг)/ηоηгмех = (Mгм*ωг)/ ηгм,                             (16.22)

где ηгм  =ηоηгмех

Vо - геометрический рабочий объем в см3/об, nн  в об/мин, по документации для новых насосов и моторов:  η(общ) = 0,8-0,85 –общий КПД, ηо = 0,91 – объемный КПД, ηгм  = 0,9-0,95 – гидромеханический КПД. ΔР – перепад (Р на входе -  Р на выходе),

 

Расчетные формулы

Устройство

Гидронасос

№,п/п

Показатель

Ед.изм.

Формула

 

1

Подача(расход)

МКГСС в л/мин

 

.

СИ в м3/с

 

Q*1,67*10-7

2

Мощность привода насоса, Nп

кВт

Р-рабочее давление, Q - см.выше

в МКГСС л.с.

Nн*1,36,

3

Общий КПД

 

ηн = ηо*ηгм

 

 

Гидрмотор

4

Потребный расход

л/мин

 

6

Скорость вращения

мин-1

 

7

Вращающий момент на валу гидромотора

КГ/см2 или бар или ДаН/м2

 

8

Мощность на валу гидромотора

кВт

 

Расчетные формулы для гидроцилиндра

Гидроцилиндр, коэффициент полезного действия гидроцилиндров составляет ηгц = 0,85-0,95

1

Площадь поршня гидроцилиндра

см2

 

d1 – диаметр поршня и d2 – диаметр штока в мм.

 

Площадь штока гидроцилиндра

 

Площадь штоковой полости

 

Усилие на штоке при давлении в поршневой полости

кН

Р – раб.давл. в бар или ДаН/см2

 

Усилие на штоке при давлении в штоковой полости

 

 

         кН

 

Усилие на штоке при дифф. включении ГЦ

   

        кН

 

Скорость поршня

м/с

h – ход гидроцилиндра в м,  t в с 

 

Давление в полости

бар

Рт=F/A

Рт –теоретическое давление от усилия на штоке, без учета потерь на трение.

 

Подача теоретическая

м3/с

Qтеор = S*V

 

 

Подача с учетом утечек

 

 

 

Объем ГЦ

л

W=(S*h)/1000

h в мм

 

Время хода ГЦ

с

t=(F*h)/ Q

 

                    

16.3. Основные свойства объемных гидромашин

и особенности их работы с системой потребителя

 

Особенностью объемных гидромашин является жесткость их характеристик.

 Жесткостью характеристики называется ее отношение отклонений функции и аргумента характеристики. Жесткость характеристики насоса выражается в том, что при его подача Q мало изменяется при увеличении нагрузки,  и при постоянной частоте вращения, определяется рабочим объемом Vo.

На рис 4-2, а изображена характеристика объемного насоса.

Отклонение характеристики Qн = f(Pн) от теоретического значения Qн равного произведению рабочего объема на число оборотов насоса Qнт =Vo*nн при увеличении нагрузки не превышает нескольких процентов.

Жесткость характеристики гидромотора  выражается в малой зависимости числа оборотов от момента нагрузки. Величина Мг  при работе гидромотора определяется моментом сопротивления от привода. 

Объемные насосы обладают свойством самовсасывания. В начале работы, при незаполненной подводящей линии, они способны откачать из нее воздух и газожидкостную смесь и заполнить обслуживаемую систему рабочей жидкостью. Работа на режиме заполнения возможна, если обеспечена смазка подвижных элементов. Требование самовсасывания ограничивает минимально допустимое давление Рнmin перед входом в насос и его максимальную частоту вращения nmax.  Эти величины определяют опытным путем при кавитационных испытаниях насосов.

Давление насоса определяется сопротивлением гидросистемы,  которую он обслуживает. 

 

 

На рис. 4-3, а, показаны схемы характерных систем с объемными гидромашинами. На рис. 4-3, а изображена система, в которой насос подает жидкость из бака Н в бак Б. Давление в напорной линии Рн определяется противодавлением потребителя РБи сопротивлением отводящей линии 2:

Рн = РБ +ρgz2+Рп2,

где РБ – давление в баке Б , z2— координата уровня потребителя, Рп2 — потери давления в отводящей линии.

Давление во всасывающей линии, перед  насосом Рвс определяется давлением р0 входе в подводящую линию 1 и ее сопротивлением:

 

Рвс = Р0 +ρgz1-Рп1

 

где Р0 – давление в баке Н , z1— координата уровня потребителя, Рп1 — потери давления в отводящей линии.  Разность между этими двумя величинами составит величину давления затрачиваемого в системе

Рс = (РБ - Р0)+ ρg(z2 - z1) +(Рп2 + Рп1) = Рст + К*Q2

 

где  Рст + К*Q2 .

В системе на рис.4.4б потребителем является гидромотор или гидродвигатель.В такой системе постоянную часть давления Рс составляют перепады на  полостях гидродвигателей   

 

Ргд = Рг2 - Рг1.

 

Для гидромотора эти величины определяются  моментом нагрузки Мг, для гидроцилиндра усилием на штоке Rг.

Следовательно,  для любого гидродвигателя

Рс = Ргд  + (Рп2 + Рп1) = Рст + К*Q2

 

16.4.Насосы и гидродвигатели.

Шестеренные насосы

 

В шестеренном насосе с внешним зацеплением шестерня 2 движется по направлению стрелки и захватывает шестерню 3, которая вращается в  противоположном направлении. Жидкость выталкивается из камеры 4, а на стороне нагнетания вытесняется  в напорную линию.

Зубья входят в зацепление раньше, чем из них полностью вытесняется жидкость. Для разгрузки рабочих камер на этой части рабочей зоны  в опорах имеются разгрузочные полости, которые соединяют рабочие камеры с полостью всасывания.

Боковой люфт между опорами и шестеренками имеет гидростатическую компенсацию за счет которой опоры прижимаются к шестеренкам давлением нагнетания. Таким образом, достигается большое значение объемного КПД.

Роторно-поршневые насосы.

Статор 1 имеет двойной эксцентриситет.  На поверхности ротора в радиальных пазах крепятся подвижные лопасти 3. При вращении ротора центробежные силы и силы давления прижимают лопасти к статору. Поверхность статора и пара лопастей образуют рабочие камеры. Подвод и отвод жидкости производится через распределители. При вращении ротора пластины подходят к зоне всасывания, камера увеличивается из-за эксцентриситета и захватывает жидкость, проводя ее в зону нагнетания.

 

Регулируемый по давлению насос

                 

 

Давление, образующееся в осласти сопротивления напору действует на внутреннюю поверхность статора. Возникает горизонтальная составляющая сила, действующая в направлении пружины. При достижении давлением заданного значения статор смещается и уменьшает эксцентриситет. Благодаря этому при высоком давлении подача и мощность уменьшаются и снижаются потери на нагрев.

 

ГИДРОЦИЛИНДРЫ

 

Цилиндры одностороннего действия. Передают усилие только в одном направлении.

Плунжерные

 

 

                                                         

 

Гидроцилиндры с возвратной пружиной

 

 

Гидроцилиндры с односторонним штоком

 

                            

 

По мере поступления рабочей жидкости через точку подключения шток выдвигается, а при поступлении в точку В втягивается. Максимальное усилие зависит от площади на которую действует давление. В полости поршня площадь больше, чем в штоковой, где она равна площади кольца. Соответственно и усилие больше. Поскольку полости отличаются объемом , время их заполнения и скорости движения поршня разные.

 

 

 

При двухстороннем штоке эффективная площадь одинакова для обеих полостей. Скорости и силы также одинаковы.

Телескопический цилиндр.

 

 

Телескопический цилиндр состоит из нескольких вставленных друг в друга поршней. С помощью цилиндра такого типа  удается получить значительное перемещение рабочего органа при его малых габаритах в собранном состоянии.

При подаче жидкости в точку А происходит последовательное выдвижение поршней. Первым выдвигается самый большой поршень. При этом , если нагрузка остается постоянной  при переходе от большей площади к меньшей давление увеличивается скачком. Так же меняется и скорость. Втягивание поршней происходит в обратном порядке.

                                    16.5. Гидропередачи

 

 

 

nex7.narod.ru

Альтернативные источники энергии.Гидростатический двигатель

Гидростатический двигатель

Уважаемые участники сайта, позвольте предложить Вам тему связанную с альтернативной энергетикой — гидростатический двигатель.   Возникла идея построить действующий гидростатический двигатель (описание и принцип действия для понимания сути идеи выложу ниже), но нужен взгляд со стороны и желательно не один, и критические замечания. Также нужны расчеты движущего элемента и маховика — для примера, чтобы двигатель мог привести в действие электрогенератор мощностью 10квт. В процессе обсуждения будут уточняться детали и все, что непонятно изложено.

Описание гидростатического двигателя.

Гидростатический двигатель состоит из: двухсекционного резервуара, заполненного жидкостью определенной формы и объема; преобразователей энергии, в состав которых входят шатуны, рамы возвратно –поступательного движения, цилиндрические катки, эластичные рукава. Над резервуаром размещен коленчастый вал с массивным маховиком большого диаметра. На боковых стенках каждой секции резервуара, перпендикулярных к оси коленчастого вала, закреплены направляющие движущих рам — конструктивно это две пары пластин установлены с промежутком для свободного движения рамы без люфта.

Конструкция рам обоих секций идентичная. Рама изготовлена в форме четырехугольника, в нижней горизонтальной части закреплен движущий пустотелый элемент, вертикальные боковые части и в верхней части перекладина. Пустотелый элемент состоит из полотна, двух коробов, каркасной плоской рамки, механизма подъйома клапана. Полотно изготовлено из воздухонепроницаемой ткани и армировано кордовой нитью натянуто на плоскую рамку, которая соединена с коробами. По краям полотно (прикручено,приклепано, и т.д;) к коробам. Размер, форма полотна, рамки и коробов подбирается по объему и форме пустотелого элемента. Коробы устроены таким образом, что одна сторона соединена с рамкой и полотном пустотелого элемента, а вторая заглушена и вставлена в направляющую.

Сверху короба прикреплен литой корпус клапана одностороннего действия с выступом для крепления эластического рукава; диаметр клапана подбирается пропорционально даным пустотелого элемента, который состоит из тарелки клапана, пружины и штока.

Механизм подъйома клапана: это двухплечий рычаг шарнирно-рычажного устройства на опоре, который крепится к коробу, и отдельно полозок для смены положения рычага. Полозок крепится на направляющей рамы, и имеет расчетную длину. Рычаг с двух частей, соединенных между собой шарниром — контактной, прикрепленной к шарниру рычага, и второй, закрепленной на опоре. В шарнир рычага встроена возвратная пружина для возврата контактной части рычага к исходному положению. К плечу, которое смонтировано на шарнире опоры, и соединено с штоком клапана, приварено ограничительную планку для смены положения контактной части рычага, когда рама движется к верхней точке. Плечо продвинуто через окно корпуса перепускного клапана и герметизировано рукавом с армированой резины( который герметически закреплен одной стороной с корпусом клапана, а другой — с плечом рычага).

Аналогично изготовлен короб на противоположной части пустотелого элемента с креплением эластичного рукава, но без клапана и механизма подъёма. Оба короба пустотелого элемента соединены гибкими, легкими и крепкими рукавами с коробами второй секции, в которые вмонтированы аварийные клапаны для выпуска воздуха и запуска двигателя. Боковые вертикальные части рамы возвратно-поступательного движения устроены из трехсторонних зубчатых рейок,( рейки Т-образного профиля, установлены гладкой поверхностью в направляющие рамы) и гидравлических амортизаторов. По длине боковая вертикальная часть (условно) две третьих рейка и одна третья амортизатор. Внизу рейка крепится к коробу, а вверху амортизатор к перекладине рамы. Перекладина являет собой крепкий каркас с креплением для нижней головки шатуна, верхняя головка шатуна соединена с кривошипом коленвала.

В верхней части каждой секции резервуара в плоскости рамы установлено по паре катков. Катки — это два резиновых цилиндра на тканевой основе, которые наполнены воздухом. По оси проходит вал, который установлен в опорах на подшипниках. Катки смонтированы из зазором для протяжки полотна пустотелого элемента без скольжения, имеют возможность вращаться в одну или другую сторону в зависимости от направления движения рамы. На концах каждого вала насажено зубчатое колесо определенного диаметра и количества зубьев. Катки соединены с рамой, а именно зубчатые рейки рамы проходят через зубчатые колеса катков.

Принцип действия гидростатического двигателя.

  •   В заполненном жидкостью (вода) резервуаре рама возвратно-поступательного движения первой секции (условно) находится в нижней точке, рама второй секции, в верхней над водой. Движущий пустотелый элемент первой секции наполнен воздухом, движущий пустотелый элемент второй секции — без воздуха. На пустотелый элемент первой секции, согласно закону Архимеда, действует выталкивающая сила, таким образом движущий пустотелый элемент который движется вверх, через раму, давит на шатун- шатун передаст силу на кривошип коленчастого вала и коленчастый вал с маховиком начнут вращаться) Объяснение принципа действия катков и механизма подъема клапанов. Когда пустотелый элемент подойдет к каткам, рычаг механизма подъёма перепускного клапана вступит у скользящий контакт с полозком, сменит свое положение и через шток откроет клапан. Катки вследствие синхронного вращения (подобрано соотношение зубьев рейки и зубчастых колес катков) с движением пустотелого элемента протянут полотно через себя (при вращении катки работают как протяжка) и выдавят воздух с пустотелого элемента 1-й секции к пустотелому элементу 2-й секции через короб без клапана и механизма подъёма.
  1.  При достижении рамы возвратно-поступательного движения верхней точки рычаг выйдет с контакта с полозком, вернется в исходное положение и клапан закроется. Когда рама начнет движение к нижней точке, контактная часть рычага провернется на шарнире и рычаг не изменит своего положения относительно штока клапана, клапан останется закрытым.
  2.  Для чего нужны амортизаторы. При подходе рамы возвратно-поступательного движения второй секции к нижней точке откроется перепускной клапан первой секции и начнется наполнение воздухом движущего элемента второй секции. При достижении рамы второй секции нижней точки нужна задержка во времени для полного наполнения воздухом движущего элемента. Задержка произойдет за счет сдавливания через перекладину шатуном амортизаторов вертикальных боковых частей рамы. В то же время при подходе движущего элемента первой секции к каткам нужна задержка во времени для выдавливания воздуха к пустотелому элементу второй секции. И в данном случае амортизаторы отыграют свою роль, за счет действия шатуна на перекладину они — растянутся. Чтобы движущий пустотелый элемент 1-й секции не остановился перед катками, а рама возвратно-поступательного движения 2-й секции погрузилась к нижней точке резервуара, нужен маховик большого диаметра и массы.

Живая сила маховика; (энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и Н.АЭфрона) тем больше, чем больше масса, диаметр и скорость вращения. Повторение циклов приведет к выполнению работы двигателем.

Спасибо за Вашу активность!

alternattiveenergy.com

Гидростатический аксиально-поршневой двигатель с регулируемым рабочим объемом для установки в ступице колеса, приводимого этим двигателем

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЫМ РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ ДЛЯ УСТАНОВКИ В СТУПИЦЕ КОЛЕСА, ПРИВОДИМОГО ЭТИМ ДВИГАТЕЛЕМ(71) Заявитель Брюнингхаус Гидроматик ГмбХ Ломанн унд Стольтерфот ГмбХ(73) Патентообладатели Брюнингхаус Гидроматик ГмбХ Ломанн унд Стольтерфот ГмбХ(57) 1. Гидростатический аксиально-поршневой двигатель с регулируемым рабочим объемом для установки в ступице колеса, приводимого этим двигателем, содержащий корпус, который открыт с одного торца и выполнен как опора для ступицы колеса для его крепления непосредственно на корпусе, соединительный блок, снабженный всасывающим патрубком и соединением для маслопровода 2232 1 и закрывающий открытый торец корпуса двигателя, выходной вал, смонтированный в корпусе и соединительном блоке с возможностью вращения, механизм регулирования рабочего объема, понижающую зубчатую передачу, связанную с выходным валом и снабженную приводным зубчатым колесом для привода ступицы колеса,расположенным в противоположной от соединительного блока части двигателя, и многодисковое тормозное устройство для торможения выходного вала, смонтированное в соединительном блоке, отличающийся тем,что понижающая зубчатая передача расположена в корпусе двигателя, приводное зубчатое колесо закреплено в корпусе с двух сторон, соединительный блок имеет меньший радиальный размер, чем корпус двигателя, а в образованной таким образом свободной незакрытой зоне последнего установлен с возможностью свободного доступа снаружи механизм регулирования рабочего объема. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что механизм регулирования рабочего объема установлен наклонно в корпусе двигателя и пропущен от свободной незакрытой зоны в полость последнего. 3. Двигатель по пп. 1-2, отличающийся тем, что механизм регулирования рабочего объема включает поршневое регулировочное приспособление, регулируемое снаружи. 4. Двигатель по пп. 1-3, отличающийся тем, что механизм регулирования рабочего объема включает управляющий клапан для осуществления гидравлического управления поршневым регулировочным приспособлением. 5. Двигатель по пп. 1-4, отличающийся тем, что механизм регулирования рабочего объема включает ограничитель для установки минимального рабочего объема. 6. Двигатель по п. 1 отличающийся тем, что, по меньшей мере, один маслопровод размещен в свободной незакрытой зоне корпуса двигателя с возможностью свободного доступа снаружи. Изобретение относится к области гидравлических машин и двигателей, в частности к гидростатическим аксиально-поршневым двигателям с регулируемым рабочим объемом, предназначенным для установки в ступице колеса, приводимого этим двигателем. Известен гидростатический аксиально-поршневой двигатель такого типа, содержащий корпус, который открыт с одного торца и выполнен как опора для ступицы колеса для его крепления непосредственно на корпусе,соединительный блок, снабженный всасывающим патрубком и соединением для маслопровода и закрывающий открытый торец корпуса двигателя, выходной вал, смонтированный в корпусе и соединительном блоке с возможностью вращения, механизм регулирования рабочего объема, понижающую зубчатую передачу, связанную с выходным валом и снабженную приводным зубчатым колесом для привода ступицы колеса, расположенным в противоположной от соединительного блока части двигателя, и многодисковое тормозное устройство для торможения выходного вала, смонтированное в соединительном блоке 1. Приводное зубчатое колесо этого двигателя смонтировано на оси, выступающей из закрытого торца, т.е. из основания корпуса двигателя, и , таким образом, оно размещено с внешней стороны корпуса двигателя,равно как и остальные элементы понижающей зубчатой передачи. Недостатком известного гидростатического аксиально-поршневого двигателя является необходимость обеспечения жесткой конструкции упомянутых осей и основания корпуса двигателя для того, чтобы одностороннее крепление приводного зубчатого колеса было надежным. Другим недостатком известной конструкции является то, что внешнее расположение зубчатой передачи по отношению к корпусу двигателя и необходимость для защиты этой передачи крышки, закрывающей ступицу колеса с лицевой стороны, усложняет конструкцию и приводит к относительно большим размерам двигателя. В 1 не представлен механизм регулирования рабочего объема двигателя. В 2 описан механизм регулирования рабочего объема аксиально-поршневого двигателя, предназначенный для установки в ступице колеса, недостатком которого является то, что свободный доступ к нему затруднен из-за соединительного блока. Задачей данного изобретения является создание аксиально-поршневого двигателя упомянутого типа,имеющего упрощенную конструкцию, относительно малые размеры и обеспечивающего свободный доступ извне к механизму регулирования рабочего объема. Эта задача достигается тем, что понижающая зубчатая передача расположена в корпусе двигателя, приводное зубчатое колесо закреплено в корпусе с двух сторон, соединительный блок имеет меньший радиальный размер, чем корпус двигателя, а в образованной таким образом свободной незакрытой зоне последнего установлен с возможностью свободного доступа снаружи механизм регулирования рабочего объема. Таким образом, понижающая зубчатая передача, в соответствии с данным изобретением, расположена внутри корпуса двигателя. Это обеспечивает уменьшение осевого размера двигателя, а благодаря двустороннему креплению приводного зубчатого колеса в корпусе обеспечивается упрощение конструкции, уменьшение диаметра оси и более надежное крепление на ней зубчатого колеса. Уменьшение диаметра оси обеспечило возможность изменения коэффициента понижения зубчатой передачи. Соединительный блок, благодаря сво 2 2232 1 ему расположению в противоположной от зубчатой передачи части двигателя, стало возможным выполнить меньшего радиального размера, чем корпус двигателя, что позволило механизм регулирования рабочего объема установить в образованной таким образом свободной незакрытой зоне корпуса. Упомянутый механизм регулирования рабочего объема в этом случае стал легко доступным извне, например, для установки минимума и/или регулировки рабочего объема. Соединения, такие как соединения для маслопроводов или соединения и управляющие клапаны для механизма регулирования рабочего объема, если он выполнен гидравлическим, могут быть размещены сходным образом в свободной незакрытой зоне корпуса двигателя. Осевой размер двигателя при этом будет меньше, чем в случае размещения этих соединений на свободной лицевой поверхности соединительного блока. Согласно данному изобретению для того, чтобы обеспечить диаметр аксиального двигателя как можно меньшим, механизм регулирования рабочего объема установлен наклонно в корпусе двигателя и пропущен от свободной незакрытой зоны в полость корпуса двигателя. Другие признаки и преимущества данного изобретения следуют из остальных пунктов патентной формулы. Более детально изобретение описано на примере предпочтительного его исполнения со ссысками на рисунки. Фиг. 1 показывает продольное сечение аксиально-поршневого двигателя согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения Фиг. 2 показывает вид сверху на аксиально-поршневой двигатель, представленный на фиг. 1 Фиг. 3 показывает вид снизу на аксиально-поршневой двигатель, представленный на фиг. 1. Аксиально-поршневой двигатель, представленный на рисунках, имеет корпус 1, который открыт с одного торца и состоит из стенки 2 и основания 3. Соединительный блок 5 закрывает открытый торец корпуса 1 и снабжен всасывающим патрубком и соединением для маслопровода (не представленные на рисунке). Между соединительным блоком 5 и корпусом 1 двигателя расположена управляющая пластина 6. С помощью конических подшипников 7 и 8 выходной вал 9 крепится с возможностью вращения в корпусе 1 и соединительном блоке 5. На выходном валу 9 расположен барабан 10 цилиндров таким образом, чтобы он мог вращаться вместе с валом, опираясь на управляющую пластину 6. В корпусе 1 двигателя имеется наклонный диск 11,который может качаться по отношению к упомянутому барабану 10 цилиндров. Для регулирования угла качания наклонного диска 11 имеется механизм регулирования. В соединительном блоке 5 расположено тормозное устройство 12, а с противоположной стороны корпуса 1 двигателя расположена понижающая зубчатая передача 13. В барабане 10 цилиндров в осевом направлении известным способом выполнены расточные каналы 14 цилиндров. Эти каналы равномерно расположены по периферии и оканчиваются на нижней лицевой поверхности барабана 10 цилиндров каналами 15. В управляющей пластине 6 имеются два диаметрально противоположных управляющих отверстия 16, которые, при вращении барабана 10 цилиндров, соединяют каналы 15 цилиндров соответственно с всасывающим патрубком или соединением для маслопровода. Поршни 17, приводимые в движение в каналах 14 цилиндров, крепятся своими торцами, противоположными каналами 15 цилиндров, на наклонном диске 11 посредством направляющих башмаков 18. Пружина сжатия 19 вокруг выходного вала 9 внутри несквозного канала барабана 10 цилиндров крепится посредством аксиальных штифтов 20 на имеющем сферическую внешнюю поверхность кольце возвратного механизма направляющих башмаков 18 с одной стороны, и посредством кольца 21, установленного в кольцевом пазу в стенке несквозного канала, с другой стороны. Эта пружина прижимает барабан 10 цилиндров к управляющей пластине 6,когда отсутствует давление масла. Соединительный блок 5 имеет прямоугольное поперечное сечение и меньший радиальный размер, чем корпус 1 двигателя со стороны периферической поверхности 22 стенки 2 корпуса, т.е. со стороны открытого торца корпуса 1 двигателя. Таким образом, торцевая поверхность, со стороны стенки 2 корпуса 1, оказывается не полностью закрытой соединительным блоком 5. Эта незакрытая часть торцевой поверхности легко доступная извне, обозначена на рисунке цифрой 23 и имеет наклон на всем радиальном протяжении внешней периферической поверхности 22, так что расстояние от нее до воображаемой плоскости Е, проведенной поперек выходного вала 9 через соединительный блок, возрастает с удалением от выходного вала 9. Стенка 2 корпуса 1 в области открытого торца, обозначенная на рисунке цифрой 24, включая область, которая имеет внешнюю периферическую поверхность 22, имеет большую толщину, чем в остальной части. Область 24 стенки корпуса большего диаметра имеет кольцевой фланец 25, который выступает радиально наружу, имеет расточные каналы 26 с резьбой, расположен в осевом направлении на некотором расстоянии от внешней периферической поверхности 22 и предназначен для крепления аксиально-поршневого двигателя болтами к части машины, несущей приводимое колесо (на рисунке упомянутая часть и колесо не показаны). Стенка 2 корпуса имеет внутреннюю поверхность 27, параллельную скошенной части 23 торцевой поверхности, свободной и незакрытой, и соединяющую области стенки большей толщины со стенкой корпуса меньшей толщины. 3 2232 1 В области 24 стенки корпуса большей толщины, диаметрально противоположно друг от друга, выполнены два сквозных расточных канала, которые проходят от скошенной части 23 торцевой поверхности, свободной и незакрытой, наклонно в направлении к диску 11 и заканчиваются на внутренней поверхности 27. Механизм регулирования рабочего объема имеет известную конструкцию и детально поэтому не описывается. Он включает в себя приводимое в действие гидравлически посредством управляющего клапана 28 поршневое регулировочное приспособление 29 и ограничитель 30. Поршневое регулировочное приспособление 29 проходит через сквозной расточной канал 31, показанный на фиг. 1 справа в области 24 стенки корпуса большей толщины. Свободный конец поршневого регулировочного приспособления 29 соединен с краем наклонного диска 11. Управляющий клапан 28, в форме 3/2-проходного клапана, расположен на той же окружности, что и поршневое регулировочное приспособление 29, но отстоит от него на 90. Этот клапан ввинчивается в соответствующий несквозной расточной канал в области 24 стенки корпуса большей толщины, который выходит на незакрытую поверхность 23 и может подсоединяться к гидравлической линии, не представленной на рисунке. Гидравлический канал, также не показанный, проходит в области 24 стенки корпуса большей толщины и соединяет несквозной расточной канал, или установленный в нем управляющий клапан 28 со сквозным каналом или поршневым регулировочным приспособлением 29, проходящим через него. Ограничитель 30, имеющий участок с резьбой, проходит через сквозной расточной канал, показанный на фиг. 1 слева, таким образом, что он может вращаться и перемещаться в канале, будучи длиннее этого канала. С помощью приспособления 32, состоящего из двух гаек, можно фиксировать ограничитель 30 в любом необходимом положении внутри сквозного канала, регулируя таким образом расстояние от внутренней поверхности 27. Ограничитель 30 упирается в край наклонного диска 11 и ограничивает амплитуду его качания. Положение качающегося наклонного диска 11, в котором он ограничен ограничителем 30, определяет минимальный рабочий объем аксиально-поршневого двигателя и устанавливается в каждом случае. Область стенки 24 корпуса большей толщины имеет два диаметрально противоположных соединения для маслопровода 33 и 34, одно из которых расположено возле управляющего клапана 28. Тормозное устройство 12 расположено в свободном объеме 35, образованном между соединительным блоком и элементами 36,37,38. Кольцо 36 -образного поперечного сечения, тормозное кольцо 37 -образного поперечного сечения и крышка 38, также -образного поперечного сечения, служат для крепления тормозного устройства 12 к соединительному блоку 5. Выходной вал 9 проходит через сквозной расточной канал в соединительном блоке так, что его концевой участок 39 выступает из блока. Кольцо 36 опирается своим поперечным фланцем на соединительный блок 5. Соединительный блок, выполненный отдельно от корпуса двигателя 1, крепится к корпусу в позициях 40. Тормозное устройство 12 представляет собой многодисковое сухое тормозное устройство, диски 41 которого установлены жестко, без возможности вращения, соответственно на концевом участке 39 выходного вала 9 и на продольном фланце кольца 36. Тормозное кольцо 37 расположено внутри крышки 38. Оба элемента 37 и 38 опираются на кольцо 36 посредством продольного фланца тормозного кольца 37, который находится между продольными фланцами кольца 36 и крышки 38 и имеет с последними герметичное соединение, образованное двумя кольцевыми уплотнителями 42. Крышка 38 опирается своим продольным фланцем на поперечный фланец кольца 36 и крепится к соединительному блоку 5 вместе с этим кольцом с помощью резьбового соединения 43. Свободный объем 35, образованный между соединительным блоком 5 и элементами 36, 37, 38, в котором размещается тормозное устройство 12, сообщается с окружающей средой через вентиляционное соединение 44. В основании 3 корпуса двигателя 1 сделана ниша 45 для приводного зубчатого колеса (на рис. не показанного), которое должно соединяться с выходным валом 9 так, чтобы оно не могло вращаться относительно этого вала. Такое соединение осуществляется посредством оси ( на рис. не показанной), которая жестко соединена с приводным зубчатым колесом и неподвижно крепится, например, с помощью зубьев, в несквозном расточном канале 46, сделанном в соответствующем конце выходного вала 9. Четыре приводных зубчатых колеса 47, расположенных с равным промежутком на одной окружности и выступающих внутрь ниши 45,установлены так, что они могут вращаться, на соответствующих несущих осях 48, которые крепятся с двух сторон в основании 3 корпуса двигателя 1. Приводные зубчатые колеса 47 предназначены для передачи вращательного момента между главным приводным зубчатым колесом и зубчатой конструкцией (на рисунке не показанной) на внутренней поверхности ступицы колеса. Вращательное движение ступицы колеса вокруг корпуса двигателя 1 осуществляется с помощью подшипников (на рисунке не показанных), имеющихся в части 49 стенки корпуса. Направляющие башмаки 18 снабжены возвратным механизмом, включающим кольцо 50, имеющим сферическую внешнюю поверхность. Свободный кольцевой объем 51, образованный между поперечным фланцем кольца 36 и продольным фланцем тормозного кольца 37, соединен с внутренней маслопроводной системой аксиально-поршневого двигателя (на рис. не показан). Несколько сжатых тормозных пружин 52 установлены в соответствующих несквозных расточных ка 4 2232 1 налах в крышке 38 и, когда рабочий объем аксиально-поршневого двигателя устанавливается минимальным, перемещают тормозное кольцо 37 в направлении к тормозному устройству 12 и таким образом осуществляют тормозное действие. Когда аксиально-поршневой двигатель приводится в движение, то в результате возникающего при этом масляного давления, передаваемого в кольцевой объем 51, тормозное кольцо 37 перемещается в сторону сжатия тормозных пружин 52 и тормозное устройство 12 высвобождается. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5

<a href="http://bypatents.com/5-2232-gidrostaticheskijj-aksialno-porshnevojj-dvigatel-s-reguliruemym-rabochim-obemom-dlya-ustanovki-v-stupice-kolesa-privodimogo-etim-dvigatelem.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Гидростатический аксиально-поршневой двигатель с регулируемым рабочим объемом для установки в ступице колеса, приводимого этим двигателем</a>

bypatents.com

Общая характеристика привода

1.3. Преимущества и недостатки гидропривода

Широкое распространение гидропривода объясняется тем, что этот привод обладает рядом преимуществ перед другими видами приводов машин. Вот основные из них.

1. Бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.

2. Небольшие габариты и масса. Время разгона, благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд.

3. Частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструментам, у которых число реверсов может достигать 1500 в минуту.

4. Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость - величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость - относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

5. Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.

6. Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10…15 лет).

7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач, подверженных износу.

Говоря о преимуществах гидропривода, следует отметить простоту автоматизации работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе.

Гидроприводу присущи и недостатки, которые ограничивают его применение. Основные из них следующие.

1. Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).

2. Утечки жидкости из гидросистем, которые снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходногозвена гидропередачи, затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.

3. Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точности для достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями, что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.

4. Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.

5. Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.

Со многими из этих недостатков можно бороться. Например, стабильность вязкости при изменении температуры достигается применением синтетических рабочих жидкостей. Окончательный выбор типа привода устанавливается при проектировании машин по результатам технико-экономических расчетов с учетом условий работы этих машин. Гидропривод, тем не менее, имеет преимущества по сравнению с другими типами приводов там, где требуется создание значительной мощности, быстродействие, позиционная точность исполнительных механизмов, компактность, малая масса, высокая надежность работы и разветвленность привода.

Наверх страницы

gidravl.narod.ru


Смотрите также