Аксиально-поршневой насос

Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе машин. Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей аксиально-поршневого насоса. Поставленная задача решена в аксиально-поршневом насосе, содержащем корпус, ведущий вал и кинематически связанный с ним блок цилиндров, установленные в подшипниковых узлах корпуса насоса, поршни, установленные в расточках блока цилиндров и взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенными с подводящим и отводящим каналами корпуса насоса. В блоке цилиндров выполнена осевая расточка, в которой установлен с возможностью осевого перемещения конец штока гидрораспределителя, оснащенный двумя диаметрально противоположными секторными пазами, связанными с подводящим и отводящим каналами насоса посредством продольных каналов в штоке, с изменяющимися по длине штока центральными углами: секторного паза, связанного с подводящим каналом - от 180° до 360°, секторного паза, связанного с отводящим каналом - от 180° до 0°. Второй конец штока выполнен в виде поршня, установленного в крышке корпуса насоса и образующего управляющую полость, связанную с подводящим и отводящим каналами насоса. 1 н.п. ф-лы, 7 илл.

Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована в объемном гидроприводе машин.

Известен аксиально-поршневой насос, содержащий приводной вал, и связанный с ним блок цилиндров, поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с пазами опорно-распределительного диска [1].

Известный аксиально-поршневой насос обладает рядом положительных качеств: высокое рабочее давление; быстроходность; компактность, малые габаритные размеры и массу; высокие значения объемного и общего КПД.

Недостатком известного насоса является низкая надежность работы. Это объясняется тем, что при работе аксиально-поршневого насоса с высокими нагрузками, в рабочих полостях насоса увеличивается давление рабочей жидкости, приводящее к увеличению перетечек рабочей жидкости в зоне сопряжения: блок цилиндров - опорно-распределительный диск. Объемный КПД насоса уменьшается. Увеличение жесткости пружины, прижимающей блок цилиндров к опорно-распределительному диску, наряду с возможностями улучшения уплотнения приводит к повышенным износам, и потере плотности уплотнения.

Известен аксиально-поршневой насос, содержащий корпус, ведущий вал и кинематически связанный с ним блок цилиндров, установленные в подшипниковых узлах корпуса насоса, поршни, установленные в расточках блока цилиндров и взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенными с подводящим и отводящим каналами корпуса насоса [2].

Известный аксиально-поршневой насос обеспечивает увеличение надежности работы при высоких нагрузках за счет эффективного уплотнения

сопрягаемых поверхностей блока цилиндров и гидрораспределителя, уменьшения перетечек из зоны высокого давления, и увеличения объемного КПД насоса.

Недостатками известного аксиально-поршневого насоса являются ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что аксиально-поршневой насос данной конструктивной схемы обеспечивает постоянные характеристики расхода рабочей жидкости. Изменение характеристик расхода осуществляется посредством установки в напорной магистрали дросселей, и слива части рабочей жидкости в бак гидросистемы. Дроссельное регулирование снижает общий КПД насоса.

Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение функциональных возможностей аксиально-поршневого насоса.

Техническим результатом, полученным от решения поставленной задачи, будет возможность регулирования параметров расхода рабочей жидкости без изменения угла наклона шайбы насоса и применения дроссельного регулирования.

Решение поставленной задачи достигается в аксиально-поршневом насосе, содержащем корпус, ведущий вал и кинематически связанный с ним блок цилиндров, установленные в подшипниковых узлах корпуса насоса, поршни, установленные в расточках блока цилиндров и взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенными с подводящим и отводящим каналами корпуса насоса. В блоке цилиндров выполнена осевая расточка, в которой установлен с возможностью осевого перемещения конец штока гидрораспределителя, оснащенный двумя диаметрально противоположными секторными пазами, связанными с подводящим и отводящим каналами насоса посредством продольных каналов в штоке, с изменяющимися по длине штока центральными углами: секторного паза, связанного с подводящим каналом - от 180° до 360°, секторного паза,

связанного с отводящим каналом - от 180° до 0°. Второй конец штока выполнен в виде поршня, установленного в крышке корпуса насоса и образующего управляющую полость, связанную с подводящим и отводящим каналами насоса.

Новым в предложенном техническом решении является то, что в блоке цилиндров выполнена осевая расточка, в которой установлен с возможностью осевого перемещения конец штока гидрораспределителя, оснащенный двумя диаметрально противоположными секторными пазами, связанными с подводящим и отводящим каналами насоса посредством продольных каналов в штоке, с изменяющимися по длине штока центральными углами: секторного паза, связанного с подводящим каналом - от 180° до 360°, секторного паза, связанного с отводящим каналом - от 180° до 0°. Второй конец штока выполнен в виде поршня, установленного в крышке корпуса насоса и образующего управляющую полость, связанную с подводящим и отводящим каналами насоса.

Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают расширение функциональных возможностей аксиально-поршневого насоса за счет регулирования характеристик расхода рабочей жидкости без снижения общего КПД насоса.

На фиг.1 представлен поперечный разрез аксиально-поршневого насоса с регулированием расхода рабочей жидкости от максимального до нулевого значения.

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 - поперечный разрез аксиально-поршневого насоса с регулированием расхода рабочей жидкости от нулевого до максимального

значения.

Аксиально-поршневой насос включает ведущий вал 1, установленный в подшипниковом узле 2 корпуса 3 насоса, блок цилиндров 4, связанный посредством шлицевого соединения 5 с валом 1. В осевую расточку блока цилиндров 4 установлен, с возможностью осевого перемещения, одним концом шток 6 гидрораспределителя, а второй конец штока 6 выполнен в виде поршня, установленного в крышке 7 корпуса 3 насоса. Блок цилиндров 4 опирается на упорный подшипник качения 8, установленный на крышке 7.

Конец штока 6, сопряженный с блоком цилиндров 4, оснащен двумя диаметрально расположенными полукольцевыми секторными пазами 9, 10, выполненными на образующей поверхности штока 6. Полость паза 10 связана продольным 11, радиальным 12 каналами штока 6, с подводящей магистралью насоса. Полость паза 9 связана продольным 13, радиальным 14 каналами штока 6, с отводящей магистралью насоса. Геометрические параметры секторных пазов 9, 10 изменяются по длине штока 6. Центральный угол секторного паза 9 изменяется от 180° до 0°. Центральный угол секторного паза 10 изменяется от 180° до 360°.

Поршни 15 образуют рабочие полости 16. Рабочая полость 16 каждого цилиндра связана посредством радиального 17, выполненного на внутренней образующей поверхности блока цилиндров 4, и продольного 18 каналов блока цилиндров 4, периодически, с секторными пазами 9, 10 штока 6.

Поршни 15 прижимаются к поверхности установленного наклонно диска 19 с помощью бронзовых башмаков 20, завальцованных на их сферических головках, сферической втулки 21, прижимного диска 22 и пружины 23.

Второй конец штока 6, установленный в крышке 7 корпуса 3 насоса, выполнен в виде поршня 24, образующего управляющую полость 25 в крышке 7 корпуса 3 насоса. Полость 25 связана с подводящим 12 и отводящим 14 каналами насоса в третьей и первой позициях гидрораспределителя 26. Поршень 24 подпружинен пружиной 27. Шток 6 зафиксирован от поворота

относительно оси посредством шпонки 28.

Пружина 27 фиксирует исходное положение поршня 24 и штока 6. Исходным может быть положение, при котором центральные углы секторных пазов 9, 10 равны 180° (см. фиг.1), и различные: паза 10-360°; паза 9-0°.

Аксиально-поршневой насос работает следующим образом.

При работе аксиально-поршневого насоса вал 1 вращается от двигателя (не показан), и приводит во вращение блок цилиндров 4 посредством шлицевого соединения 5. Поршни 15, взаимодействуя башмаками 20 с поверхностью наклонной шайбы 19, совершают возвратно-поступательное движение в блоке цилиндров 4. Положение штока 6 фиксируется от поворота относительно оси посредством шпонки 28.

При выдвижении поршней 15 из блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 16 увеличивается. Рабочая жидкость из бака гидросистемы (не показан) через каналы 12, 11 штока 6 поступает в полость секторного паза 10, и далее, через каналы 17, 18 поступает в рабочие полости 16 блока цилиндров 4.

При движении поршней 15 внутрь блока цилиндров 4 объем рабочих полостей 16 уменьшается. При исходном положении штока 6 (см. фиг.1) объем полости 25 минимальный, поршень 24 занимает крайнее левое положение. Центральные углы секторных пазов 9, 10 одинаковые - равны 180° без учета центрального угла поверхности раздела (в дальнейшем его условно не учитываем). Рабочая жидкость через каналы 18, 17 поступает в полость секторного паза 9, и далее, через каналы 13, 14 штока 6 в напорную магистраль потребителя. При исходном положении штока 6 и равенстве центральных углов секторных пазов 9, 10 эффективный рабочий ход поршня 15 равен его геометрическому значению, расход рабочей жидкости в напорную магистраль потребителя максимальный.

При переключении гидрораспределителя 26 в первую позицию рабочая жидкость из канала 14 поступает в управляющую полость 25, поршень 24 плунжера 6 перемещается (на чертеже в правую сторону), деформируя пружину

27. При достижении необходимого положения гидрораспределитель 26 переводится во вторую позицию, запирая полость 25. В промежуточном положении центральные углы секторных пазов отличны от 180°. При этом, центральный угол секторного паза 10 более 180°, а секторного паза 9 менее 180°. Рабочая жидкость из рабочих полостей 16 часть хода поршней 15 поступает в напорную магистраль потребителя, а часть хода поршней 15 - на слив в бак гидросистемы (не показан). Эффективный рабочий ход поршня 15 меньше его геометрического значения. Производительность насоса уменьшается. При дальнейшем перемещении штока 6 в правую сторону величина центрального угла секторного паза 9 уменьшается, а секторного паза 10 увеличивается. Соответственно уменьшается производительность насоса. В крайнем правом положении штока 6 величина центрального угла паза 10 составляет 360°, а паза 9-0°. Рабочие полости 16 постоянно связаны с баком, эффективный рабочий ход поршня 15, и производительность насоса равна нулю.

При переводе гидрораспределителя 26 в третью позицию управляющая полость 25 соединяется с каналом 12, связанным с баком гидросистемы. Плунжер 6 перемещается в левую сторону под действием пружины 27. Величина центрального угла секторного паза 9 увеличивается, а секторного паза 10 уменьшается. Эффективный рабочий ход поршня 15, и производительность насоса увеличиваются.

Изменение производительности насоса достигается за счет изменения эффективного рабочего хода каждого поршня без изменения его геометрического значения. Нагрузка насоса не оказывает влияние на режим регулирования производительности.

Возможна техническая реализация насоса, при которой в исходном положении штока 6 величина центрального угла паза 10 составляет 360°, а паза

9-0° (см. фиг.7). Рабочие полости 16 постоянно связаны с баком, эффективный рабочий ход поршня 15 и производительность насоса равна нулю.

При перемещении штока 6 в правую сторону величина центрального угла секторного паза 9 увеличивается, а центрального угла секторного паза 10 - уменьшается. Производительность насоса увеличивается. Максимальная производительность достигается при крайнем правом положении штока 6, обеспечивающем равенство центральных углов секторных пазов 9, 10. Эффективный рабочий ход поршня 15 равен его геометрическому значению. При соединении полости 25 в третьей позиции гидрораспределителя 26 с каналом 12 и баком гидросистемы (не показан), поршень 24 со штоком 6 под действием пружины 27 возвращаются в исходное положение, и производительность насоса уменьшается (до нуля в крайнем положении).

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей аксиально-поршневого насоса за счет регулирования характеристик расхода рабочей жидкости без снижения общего КПД насоса.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:

1. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи: Учеб. пособие для вузов / А.Ф.Андреев, Л.В.Барташевич, Н.В.Богдан и др.; Под ред. В.В.Гуськова. - Мн.: Выш. шк., 1987. - 310 с, стр.104, рис.5.4.

2. Патент Республики Беларусь на полезную модель №2840Ц «Аксиально-поршневая гидромашина», кл. F15В 11/22. Опубликован: Официальный бюллетень №3 (50) 2006 г.

Аксиально-поршневой насос, содержащий корпус, ведущий вал и кинематически связанный с ним блок цилиндров, установленные в подшипниковых узлах корпуса насоса, поршни, установленные в расточках блока цилиндров и взаимодействующие с наклонной шайбой насоса, образующие рабочие полости, связанные каналами в блоке цилиндров с полостями полукольцевых пазов гидрораспределителя, соединенными с подводящим и отводящим каналами корпуса насоса, отличающийся тем, что в блоке цилиндров выполнена осевая расточка, в которой установлен с возможностью осевого перемещения конец штока гидрораспределителя, оснащенный двумя диаметрально противоположными секторными пазами, связанными с подводящим и отводящим каналами насоса посредством продольных каналов в штоке, с изменяющимися по длине штока центральными углами: секторного паза, связанного с подводящим каналом - от 180 до 360°, секторного паза, связанного с отводящим каналом - от 180 до 0°, а второй конец штока выполнен в виде поршня, установленного в крышке корпуса насоса и образующего управляющую полость, связанную с подводящим и отводящим каналами насоса.