Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6933
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
F 15B 11/00
(54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА
(21) Номер заявки: u 20100541
(22) 2010.06.10
(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 приводной вал, блок цилиндров,
установленный в распределяющей втулке корпуса гидромашины, с насосной группой,
включающей поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой, образующие рабочие по-
лости, связанные с полостями полукольцевых пазов, выполненных на образующей по-
верхности распределяющей втулки, соединенных с подводящим и отводящим каналами
гидромашины, и агрегат дозирования, включающий группу продольных пазов на поверх-
ности блока цилиндров, связанных с полостью полукольцевого паза распределяющей
втулки, и группы продольных каналов на поверхности распределяющей втулки, связанных
с каналами подключения потребителей и периодически с полостями продольных пазов
блока цилиндров, отличающаяся тем, что, оснащена дополнительной насосной группой,
Фиг. 1
BY6933U2010.12.30

2. BY 6933 U 2010.12.30
2
включающей поршни, взаимодействующие с дополнительной наклонной шайбой, обра-
зующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями полуколь-
цевых пазов, наклонная шайба выполнена с возможностью поворота относительно оси
гидромашины на угол 0-180° и оснащена червячным колесом, взаимодействующим с чер-
вяком, установленным в подшипниковых узлах корпуса, и приводимым во вращение от
вала автономного двигателя.
2. Аксиально-поршневая гидромашина по п. 1, отличающаяся тем, что осевые линии
цилиндров различных насосных групп смещены относительно друг друга на расчетный
угол.
(56)
1. Патент РБ 2840, МПК7
F 15B 11/22, 2006.
2. Патент РБ 3902, МПК7
F 15B 11/00 (прототип).
Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в
объемном гидроприводе ходового и технологического оборудования технологических
машин для синхронизации перемещения исполнительных органов.
Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая приводной вал, блок ци-
линдров, установленный в распределяющей втулке корпуса гидромашины, с насосной
группой, включающей поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой, образующие
рабочие полости, связанные с полостями полукольцевых пазов, выполненных на образу-
ющей поверхности распределяющей втулки, соединенных с подводящим и отводящим ка-
налами гидромашины [1].
Известная аксиально-поршневая гидромашина обладает широкими функциональными
возможностями за счет обеспечения нескольких потоков рабочей жидкости в режиме
насоса и может использоваться в многомоторных приводах рабочих органов.
Недостатком известной аксиально-поршневой гидромашины является низкая надеж-
ность работы. Это объясняется тем, что гидромашина, работая в контурах нескольких по-
требителей, не обеспечивает необходимой равномерности подачи рабочей жидкости. Так,
при известном способе деления потока рабочей жидкости насоса равномерность подачи
определяется числом контуров потребителей и числом цилиндров гидромашины, работа-
ющих на контур данного потребителя. При данном числе цилиндров увеличение числа
контуров потребителей приводит к увеличению неравномерности подачи рабочей жидкости
в напорные магистрали потребителей. Пульсация расхода рабочей жидкости увеличивает
динамичность нагружения деталей гидромашины и снижает надежность работы аксиально-
поршневой гидромашины.
Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая приводной вал, блок ци-
линдров, установленный в распределяющей втулке корпуса гидромашины, с насосной
группой, включающей поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой, образующие
рабочие полости, связанные с полостями полукольцевых пазов, выполненных на образу-
ющей поверхности распределяющей втулки, соединенных с подводящим и отводящим ка-
налами гидромашины, и агрегат дозирования, включающий группу продольных пазов на
поверхности блока цилиндров, связанных с полостью полукольцевого паза распределяю-
щей втулки, и группы продольных каналов на поверхности распределяющей втулки, свя-
занных с каналами подключения потребителей и периодически с полостями продольных
пазов блока цилиндров [2].
Известная аксиально-поршневая гидромашина обеспечивает уменьшение неравно-
мерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям потребителей за счет
дискретизации потока рабочей жидкости насосной группы, что приводит к снижению
динамических нагрузок деталей и повышению надежности работы гидромашины.

3. BY 6933 U 2010.12.30
3
Недостатком известной аксиально-поршневой гидромашины являются ограниченные
функциональные возможности и низкая надежность работы.
Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидромашина не обеспечивает воз-
можности изменения рабочего объема, необходимой для оптимизации режимов работы
систем приводов технологического и ходового оборудования. Низкая надежность работы
объясняется тем, что известная гидромашина не позволяет увеличить равномерность по-
дачи рабочей жидкости в напорные магистрали потребителей за счет увеличения числа
поршней при ограничении габарита аксиально-поршневой гидромашины.
Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных воз-
можностей аксиально-поршневой гидромашины и повышение надежности ее работы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что аксиально-поршневая гидромаши-
на, содержащая приводной вал, блок цилиндров, установленный в распределяющей втулке
корпуса гидромашины, с насосной группой, включающей поршни, взаимодействующие с
наклонной шайбой, образующие рабочие полости, связанные с полостями полукольцевых
пазов, выполненных на образующей поверхности распределяющей втулки, соединенных с
подводящим и отводящим каналами гидромашины, и агрегат дозирования, включающий
группу продольных пазов на поверхности блока цилиндров, связанных с полостью полу-
кольцевого паза распределяющей втулки, и группы продольных каналов на поверхности
распределяющей втулки, связанных с каналами подключения потребителей и периодиче-
ски с полостями продольных пазов блока цилиндров, оснащена дополнительной насосной
группой, включающей поршни, взаимодействующие с дополнительной наклонной шай-
бой, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями по-
лукольцевых пазов, наклонная шайба выполнена с возможностью поворота относительно
оси гидромашины на угол 0-180° и оснащена червячным колесом, взаимодействующим с
червяком, установленным в подшипниковых узлах корпуса, и приводимым во вращение
от вала автономного двигателя, при этом осевые линии цилиндров различных насосных
групп смещены относительно друг друга на расчетный угол.
Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения расширя-
ют функциональные возможности аксиально-поршневой гидромашины за счет регулирова-
ния рабочего объема при использовании ее в многомоторных приводах технологического
и ходового оборудования с широким диапазоном изменения режимов нагрузки в напор-
ных магистралях потребителей. Надежность работы аксиально-поршневой гидромашины
повышается за счет увеличения равномерности подачи рабочей жидкости в напорные ма-
гистрали потребителей.
На фиг. 1 представлена двухпоточная аксиально-поршневая гидромашина с объединен-
ными рабочими полостями цилиндров насосных групп; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на
фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - двухпоточная аксиально-поршневая
гидромашина со смещением осевых линий цилиндров различных насосных групп относи-
тельно друг друга на расчетный угол.
Аксиально-поршневая гидромашина включает приводной вал 1, установленный в
подшипниковом узле 2 корпуса 3 гидромашины, блок цилиндров 4, связанный посред-
ством шлицевого соединения 5 с приводным валом 1. Блок цилиндров 4 установлен по
наружной образующей поверхности в распределяющей втулке 6 корпуса 3 гидромашины.
Аксиально-поршневая гидромашина оснащена двумя группами поршней 7, 8, образую-
щими рабочие полости 9, 10. Поршни 7, 8 прижимаются к поверхностям установленных
наклонно шайб 11, 12 с помощью бронзовых башмаков 13, завальцованных на их сфери-
ческих головках, прижимных дисков 14, сферических втулок 15 и пружин 16.
Шайба 12 установлена неподвижно на крышке 17 корпуса 3. Шайба 11 установлена в
подшипниковом узле 18 с возможностью поворота относительно оси гидромашины на
угол 0-180° и оснащена червячным колесом 19, взаимодействующим с червяком 20, уста-

4. BY 6933 U 2010.12.30
4
новленным в подшипниковых узлах 21 корпуса 3, и приводимым во вращение от вала ав-
тономного двигателя 22.
При соосном расположении поршней 7, 8 (фиг. 1) рабочие полости 9, 10 объединены.
При угловом смещении осей поршней 7, 8 (фиг. 7) рабочие полости 9, 10 разъединены.
Рабочие полости 9, 10 связаны посредством осевых 23 и радиальных 24 каналов с поло-
стями полукольцевых пазов 25, 26, образованных в распределяющей втулке 6. Полость
полукольцевого паза 25 связана через канал 27 в корпусе 3 гидромашины с баком гидро-
системы (не показан).
Аксиально-поршневая гидромашина оснащена агрегатом дозирования, включающим
группы продольных пазов 28, 29 на поверхности блока цилиндров 4, связанных с полостями
кольцевых канавок 30, 31 и полостью полукольцевого паза 26. Полукольцевой паз 26 вы-
полнен широким, что обеспечивает его связь с полостями кольцевых канавок 30, 31. На
поверхности распределяющей втулки 6 в зонах продольных пазов 28, 29 образованы группы
продольных каналов 32, 33, связанных кольцевыми канавками 34, 35 на наружной поверх-
ности распределяющей втулки 6 с каналами 36, 37 подключения потребителей и периоди-
чески с полостями продольных пазов 28, 29 блока цилиндров 4. Продольные пазы 28, 29
равномерно расположены по образующей поверхности блока цилиндров 4. Продольные
каналы 32, 33 равномерно расположены по образующей поверхности распределяющей
втулки 6. При расположении продольных пазов 28, 29 на поверхности блока цилиндров 4
без углового смещения (фиг. 1, фиг. 7) продольные каналы 32, 33 смещены относительно
друг друга на расчетный угол. При расположении продольных пазов 28, 29 со смещением
относительно друг друга на расчетный угол продольные каналы 32, 33 выполняются без
углового смещения.
Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом.
При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса приводной вал 1
вращается от двигателя (не показан) и приводит во вращение блок цилиндров 4 с поршня-
ми 7, 8 посредством шлицевого соединения 5. Поршни 7, 8, прижимаясь к поверхностям
шайб 11, 12 с помощью бронзовых башмаков 13, прижимных дисков 14, сферических вту-
лок 15, пружин 16, совершают возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 4.
При выдвижении поршней 7, 8 из блока цилиндров 4 объемы рабочих полостей 9, 10
увеличиваются. Жидкость через канал 27 поступает в полость полукольцевого паза 25 и
через каналы 24, 23 в рабочие полости 9, 10 блока цилиндров 4. При движении поршней 7, 8
внутрь блока цилиндров 4 рабочая жидкость через каналы 23, 24 поступает в полости по-
лукольцевого паза 26, кольцевых канавок 30, 31 и продольных пазов 28, 29. Из полостей
продольных пазов 28, 29 рабочая жидкость поступает периодически в полости продоль-
ных каналов 32, 33. Из полостей продольных каналов 32, 33 рабочая жидкость поступает в
кольцевые канавки 34, 35 и далее через каналы 36, 37 по напорным магистралям потреби-
телям. Параметры подачи рабочей жидкости потоков определяются центральными углами
продольных каналов 32, 33, задающими время связи продольных пазов 28, 29 и продоль-
ных каналов 32, 33. Например, равенство центральных углов продольных каналов 32, 33
обеспечит одинаковые параметры подачи рабочей жидкости по напорным магистралям
потребителей.
Неравномерность подачи рабочей жидкости в напорную магистраль каждого потреби-
теля обуславливается числом цилиндров в блоке и уменьшается с увеличением числа их.
Увеличение числа цилиндров ограничивается сложностью и габаритами гидромашины.
Резервом снижения неравномерности подачи рабочей жидкости в напорную магистраль
каждого потребителя является смещение осей цилиндров обеих насосных групп относи-
тельно друг друга на расчетный угол (фиг. 7). Это позволяет существенно снизить нерав-
номерность подачи рабочей жидкости без увеличения габаритов гидромашины. Снижение
неравномерности подачи рабочей жидкости и, соответственно, динамичности нагружения
деталей увеличивает надежность работы и долговечность гидромашины.

5. BY 6933 U 2010.12.30
5
Конструктивная схема гидромашины обеспечивает возможность регулирования подачи
рабочей жидкости для обеспечения оптимального режима работы при изменении нагрузки
в напорных магистралях потребителей. При положении шайб 11, 12, обеспечивающем
встречное движении поршней 7, 8 (фиг. 1, фиг. 7), подача гидромашины в режиме насоса
максимальная. При установке шайбы 11 параллельно шайбе 12 обеспечивается движение
поршней 7, 8 в одну сторону, подача гидромашины минимальная (нулевая). В данном по-
ложении шайбы 11 объем рабочей полости 9 увеличивается в зоне паза 26 и уменьшается
в зоне паза 25, а полости 10 увеличивается в зоне паза 25, и уменьшается в зоне паза 26.
Для изменения положения шайбы 11 включается двигатель 22, червяк 20 вращается в
подшипниковых узлах 21, поворачивая установленное в подшипниковом узле 18 червяч-
ное колесо 19 и закрепленную на нем шайбу 11 на необходимый угол. Изменяя положение
шайбы 11 в пределах угла 0-180° получаем необходимую подачу гидромашины в диапазоне
минимальной-максимальной подач (при начальной параллельной установке шайб 11, 12)
либо в диапазоне максимальной-минимальной подач (при установке шайб 11, 12 с накло-
ном в разные стороны в начальном положении).
Предлагаемый способ регулирования подачи рабочей жидкости является малоэнерго-
емким. Это повышает надежность гидромашины в режиме работы с большими нагрузка-
ми, позволяет применять аппаратуру управления низкой энергоемкости.
Возможность регулирования подачи рабочей жидкости гидромашины при работе в
режиме насоса расширяет функциональные возможности аксиально-поршневой гидрома-
шины, повышает надежность ее работы.
Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные воз-
можности аксиально-поршневой гидромашины за счет регулирования рабочего объема
при использовании ее в многомоторных приводах технологического и ходового обору-
дования с широким диапазоном изменения режимов нагрузки в напорных магистралях
потребителей. Надежность работы аксиально-поршневой гидромашины повышается за
счет увеличения равномерности подачи рабочей жидкости в напорные магистрали
потребителей.
Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4

6. BY 6933 U 2010.12.30
6
Фиг. 5 Фиг. 6
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.