Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6849
(13) U
(46) 2010.12.30
(51) МПК (2009)
F 15B 11/00
(54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ ГИДРОМАШИНА
(21) Номер заявки: u 20100437
(22) 2010.05.07
(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 обра-
зования "Белорусский государствен-
ный аграрный технический универси-
тет" (BY)
(57)
Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая качающий узел в составе блока ци-
линдров, установленного в корпусе с возможностью поворота относительно оси, поршни,
связанные шатунами с валом аксиально-поршневой гидромашины, установленным в под-
шипниковом узле корпуса под углом относительно оси блока цилиндров, отличным от
180°, образующие рабочие полости, соединенные каналами в блоке цилиндров с полостя-
ми полукольцевых пазов гидрораспределителя, связанными с подводящим и отводящим
каналами корпуса аксиально-поршневой гидромашины, отличающаяся тем, что каждый
цилиндр блока оснащен поршнем дополнительной насосной секции, взаимодействующим
с наклонной шайбой, установленной в подшипниковом узле корпуса аксиально-
поршневой гидромашины с возможностью поворота относительно оси блока цилиндров
на угол от 0 до 180°, а блок цилиндров установлен по внутренней образующей поверхно-
сти гидрораспределителя, выполненного в виде распределяющей втулки с двумя полу-
кольцевыми пазами, закрепленной в корпусе аксиально-поршневой гидромашины.
Фиг. 1
BY6849U2010.12.30

2. BY 6849 U 2010.12.30
2
(56)
1. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин.- М.: Машинострое-
ние, 1988.- С. 59.
Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в
объемном гидроприводе ходового и технологического оборудования технологических
машин для привода исполнительных органов.
Известна аксиально-поршневая гидромашина, содержащая качающий узел с блоком
цилиндров, поршни, связанные шатунами с валом аксиально-поршневой гидромашины,
установленным в подшипниковом узле корпуса под постоянным углом относительно оси
блока цилиндров, отличным от 180°, образующие рабочие полости, соединенные канала-
ми в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрораспределителя, связанными с
подводящим и отводящим каналами корпуса аксиально-поршневой гидромашины [1].
Известная аксиально-поршневая гидромашина обладает рядом положительных ка-
честв: высокое рабочее давление; быстроходность; компактность, малые габаритные раз-
меры и массу; высокие значения объемного и общего КПД и т.д.
Недостатком известной аксиально-поршневой гидромашины являются ограниченные
функциональные возможности. Это объясняется тем, что аксиально-поршневая гидрома-
шина не обеспечивает возможности изменения рабочего объема, необходимой для опти-
мизации режимов работы систем приводов технологического и ходового оборудования.
Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных воз-
можностей аксиально-поршневой гидромашины.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в аксиально-поршневой гидрома-
шине, содержащей качающий узел в составе блока цилиндров, установленного в корпусе с
возможностью поворота относительно оси, поршни, связанные шатунами с валом акси-
ально-поршневой гидромашины, установленным в подшипниковом узле корпуса под уг-
лом относительно оси блока цилиндров, отличным от 180°, образующие рабочие полости,
соединенные каналами в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрорас-
пределителя, связанными с подводящим и отводящим каналами корпуса аксиально-
поршневой гидромашины, каждый цилиндр блока оснащен поршнем дополнительной
насосной секции, взаимодействующим с наклонной шайбой, установленной в подшипни-
ковом узле корпуса аксиально-поршневой гидромашины с возможностью поворота отно-
сительно оси блока цилиндров на угол от 0 до 180°, а блок цилиндров установлен по
внутренней образующей поверхности гидрораспределителя, выполненного в виде распре-
деляющей втулки с двумя полукольцевыми пазами, закрепленной в корпусе аксиально-
поршневой гидромашины.
Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения расши-
ряют функциональные возможности аксиально-поршневой гидромашины за счет регули-
рования рабочего объема при использовании ее в приводах технологического и ходового
оборудования с широким диапазоном изменения режимов нагрузки рабочих органов.
На фиг. 1 представлена аксиально-поршневая гидромашина; на фиг. 2 - разрез А-А на
фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.
Аксиально-поршневая гидромашина включает вал 1, установленный в подшипнико-
вом узле 2 корпуса 3 аксиально-поршневой гидромашины, блок цилиндров 4, установлен-
ный по внутренней образующей поверхности гидрораспределителя, выполненного в виде
распределяющей втулки 5, закрепленной в корпусе 3 аксиально-поршневой гидромашины
под постоянным углом относительно оси приводного вала 1, отличным от 180°. Поршни 6
основного качающего узла и 7 - дополнительного образуют рабочие полости 8. Поршни 6
связаны шатунами 9 с фланцем 10 вала 1. Поршни 7 прижимаются к поверхности уста-

3. BY 6849 U 2010.12.30
3
новленной наклонно шайбы 11 с помощью бронзовых башмаков 12, завальцованных на их
сферических головках, прижимного диска 13, сферы 14 со стержнем 15, запрессованным в
канал блока цилиндров 4, и пружины 16, опирающейся через подвижный, относительно
блока цилиндров 4, плунжер 17 на фланец 10 вала 1.
Шайба 11 установлена в подшипниковом узле 18 с возможностью поворота относи-
тельно оси аксиально-поршневой гидромашины на угол 180°. Поворот осуществляется
моментным гидроцилиндром 19, установленным на корпусе подшипникового узла 18. По-
лости 20, 21 моментного гидроцилиндра 19 связаны через трехпозиционный гидрораспре-
делитель 22 с источником давления 23 и сливом в бак 24.
Рабочие полости 8 связаны посредством радиальных каналов 25 с полостями полу-
кольцевых пазов 26, 27, образованных в распределяющей втулке 5.
Полость полукольцевого паза 26 связана через канал 28 в корпусе 3 аксиально-
поршневой гидромашины с баком 24 (при работе аксиально-поршневой гидромашины в
режиме насоса). Полость полукольцевого паза 27 связана через канал 29 с напорной маги-
стралью потребителя.
Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом.
При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса вал 1 вращается от
двигателя (не показан), и приводит во вращение блок цилиндров 4 посредством шатунов 9
и поршней 6 основного качающего узла. Благодаря наклону блока цилиндров 4 относи-
тельно вала 1, поршни 6 с шатунами 9, закрепленными во фланце 10 вала 1, совершают
возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 4. Поршни 7 дополнительного ка-
чающего узла, прижимаемые к поверхности, установленной наклонно шайбы 11с помо-
щью бронзовых башмаков 12, завальцованных на их сферических головках, прижимного
диска 13, сферы 14 и пружины 16, опирающейся через плунжер 17 на фланец 10 вала 1,
при вращении блока цилиндров 4 также совершают возвратно-поступательное движение в
блоке цилиндров 4.
При выдвижении поршней 6, 7 из цилиндров блока 4 объем рабочей полости 8 увели-
чивается. Рабочая жидкость через канал 28 поступает в полость полукольцевого паза 26 и,
через каналы 25 - в рабочие полости 8 блока цилиндров 4.
При движении поршней 6, 7 внутрь цилиндров блока 4 объемы рабочих полостей 8
уменьшаются. Жидкость из рабочих полостей 8 через каналы 25 поступает в полость по-
лукольцевого паза 27 и через канал 29 - в напорную магистраль потребителя.
Наличие двух качающих узлов позволяет увеличивать объем аксиально-поршневой
гидромашины без увеличения основных параметров цилиндро-поршневой группы и пода-
чу при работе в режиме насоса.
Конструктивная схема предлагаемой аксиально-поршневой гидромашины обеспечи-
вает возможность регулирования рабочего объема без применения сложного и энергоем-
кого механизма изменения угла наклона блока цилиндров 4. При положении шайбы 11,
обеспечивающем встречное движение поршней 6, 7, приведенный объем аксиально-
поршневой гидромашины максимальный, и максимальна подача рабочей жидкости в ре-
жиме насоса. При изменении положения шайбы 11 моментным гидроцилиндром 19 на
180° и установке ее параллельно фланцу 10 обеспечивается движение поршней 6, 7 в одну
сторону, приведенный объем гидромашины минимальный (нулевой), подача рабочей
жидкости в режиме насоса нулевая. При этом в данном положении шайбы 11 объем рабо-
чей полости 8 увеличивается благодаря движению поршня 6 из цилиндра блока 4, и
уменьшается благодаря движению поршня 7 внутрь цилиндра блока 4. Такая работа кача-
ющих узлов - в противофазе, обеспечивает нулевой приведенный объем аксиально-
поршневой гидромашины (при одинаковых параметрах качающих узлов). Изменение по-
ложения шайбы в пределах 0-180° обеспечивает непрерывный ряд промежуточных значе-
ний приведенного объема аксиально-поршневой гидромашины и изменение подачи
рабочей жидкости в режиме насоса от нулевого до расчетного значений.

4. BY 6849 U 2010.12.30
4
Изменяя положение шайбы 11 посредством перевода гидрораспределителя 22 в необ-
ходимую позицию и подавая в полости 20, 21 моментного гидроцилиндра 19 рабочую жид-
кость устанавливаем шайбу 11 в необходимое положение, обеспечивающее заданные
параметры подачи рабочей жидкости аксиально-поршневой гидромашины в режиме насоса.
Предлагаемый способ регулирования подачи рабочей жидкости является менее энер-
гоемким, чем известный способ изменения угла наклона блока цилиндров 4, либо шайбы 11.
Это объясняется тем, что при известном способе изменения угла наклона блока цилиндров
либо шайбы необходимо преодолеть усилие, например Pн, определяемое давлением в ра-
бочей полости 8, а при повороте шайб - усилие Pнsinβн (βн - угол наклона блока цилин-
дров, шайбы насоса, βн ≈ 20°, sin βн < 1 ), т.е. усилие уменьшается на множитель, равный
синусу малого угла.
При работе аксиально-поршневой гидромашины в режиме гидромотора рабочая жид-
кость поступает через канал 28 в полость полукольцевого паза 26 и через каналы 25 - в
рабочие полости 8. Поршни 6, 7 перемещаются, приводя во вращение блок цилиндров 4 и
вал 1. Жидкость из полостей 8 поступает в полость полукольцевого паза 27 и через канал 29 -
в бак гидросистемы. При максимальном приведенном объеме гидромотора фланец 10 и
шайба 11 установлены с наклоном в разные стороны. В этом положении суммарное уси-
лие, поворачивающее блок цилиндров 4, и момент, реализуемый на валу 1, максимальные.
При повороте шайбы 11 в подшипниковом узле 18 посредством моментного гидроцилин-
дра 19 суммарное усилие, поворачивающее блок цилиндров 4 относительно оси, умень-
шается. Частота вращения вала 1 увеличивается. При приближении положения шайбы 11
к положению, при котором она параллельна фланцу 10, суммарное усилие, поворачиваю-
щее блок цилиндров 4 и вал 1, минимальное и не превышает сил трения в механизмах
гидромашины. КПД снижается, и гидромотор останавливается.
Таким образом, предлагаемое техническое решение расширяет функциональные воз-
можности аксиально-поршневой гидромашины за счет регулирования рабочего объема
при использовании ее в приводах технологического и ходового оборудования с широким
диапазоном изменения режимов нагрузки рабочих органов.
Фиг. 2 Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.