Планетарно-роторный гидромотор

 

Использование: в гидроприводах строительных и горных машин. Сущность изобретения: торцевые крышки планетарно-роторного гидромотора выполнены в виде сопряженных по окружности дисков - внутреннего и наружного, установленных с образованием зазоров и с возможностью относительного вращения. Внутренние диски выполнены разрезными по плоскости, перпендикулярной к продольной оси гидромотора. На сопрягаемых поверхностях внутренних дисков выполнены кольцевые каналы. Внутренние диски установлены с возможностью относительного перемещения или упругой деформации при подаче давления рабочей жидкости в кольцевые каналы. Наружные диски установлены на торцевых поверхностях ротора и шестерни. В роторе каналы подвода и отвода рабочей среды к каждому ряду рабочих камер выполнены по меньшей мере разной площади поперечного сечения. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к высокомоментным гидромоторам, и может быть использовано в гидроприводах строительных и дорожных машин.

Известен орбитальный гидромотор, в котором внешняя поверхность ротора входит в зацепление с внутренней поверхностью зубчатого венца (Hydraulik Komponenten, каталог фирмы Mannesmann Rexroth GmbH, c.523, RD 14335/6.86, Ersetzt 1.86). Такая зубчатая пара внутреннего зацепления образует рабочую полость, рабочая жидкость в которую подается посредством устройства распределения, выполненного в виде шайбы с каналами.

Недостаток этого гидромотора заключается в том, что он имеет недостаточный рабочий объем за счет наличия одного ряда рабочих камер, а механизм компенсации кругового движения зубчатого венца относительно неподвижного корпуса и передачи ему реактивного момента является дополнительной передающей ступенью, вызывающей увеличение габаритных размеров корпуса и снижающий общий КПД гидромотора за счет внутренних потерь на трение.

Известен планетарно-роторный гидромотор, содержащий жестко соединенный с валом ротор с внешними зубьями, эксцентрично установленный во внутренней полости корпуса зубчатый венец с внутренним и внешними зубьями, сопряженными соответственно с зубьями ротора с образованием ряда рабочих камер (SU, авт. св. N 1368490, кл. F 04 C 2/08, 1986).

У такого типа гидромоторов недостатки те же, что и у первого типа, и рабочий объем при существующих габаритах остается неизменным.

Известен взятый в качестве ближайшего аналога планетарно-роторный гидромотор с двумя рядами рабочих камер,содержащий закрепленное на валу зубчатое колесо с внешними зубьями, связанное с корпусом зубчатое колесо с внутренними зубьями и сопряженный с ними зубчатый венец с внутренней и внешней зубчатыми поверхностями, торцевые крышки с системой каналов для подвода и отвода рабочей жидкости (SU, авт.св. N 1710785, кл. F 01 С 1/08, 1992).

Недостатком данной конструкции гидромотора является возможность перетечек рабочей жидкости по зазорам между сопрягаемыми подвижными относительно друг друга плоскими поверхностями, образованными в результате деформации элементов гидромотора под давлением рабочей среды, что приводит к снижению КПД. Проведенные исследования показывают, что утечки прямо пропорциональны давлению рабочей среды и кубу зазора в щели.

Техническая задача изобретения повышение КПД планетарно-роторного гидромотора с двумя рядами рабочих камер.

Данная техническая задача достигается тем, что каждая торцевая крышка выполнена в виде двух сопряженных по окружности дисков внутреннего и наружного, установленных с образованием зазоров и с возможностью относительного вращения, причем внутренние диски выполнены разрезными по плоскости, перпендикулярной продольной оси гидромотора и установлены с возможностью осевого перемещения или упругой деформации в осевом направлении. Наружные диски установлены на торцевых поверхностях ротора и зубчатого венца корпуса, а внутренние на торцевых поверхностях ротора и шестерни. В роторе каналы подвода и отвода рабочей среды к каждому ряду рабочих камер выполнены по меньшей мере разной площади поперечного сечения.

В роторе радиальные каналы, примыкающие к внешнему и внутреннему ряду рабочих камер, выполнены площадью поперечного сечения, исходя из условий работы гидромотора на оптимальном режиме по частоте вращения и моменту, то есть максимального КПД.

Частота вращения гидромотора с двумя рядами рабочих камер при постоянной производительности насоса определяется в виде где n частота вращения, об/мин; КПД гидромотора; q₁ объем внутренних рабочих камер, см³; q₂ объем наружных рабочих камер, см³; Q производительность насоса, см³/мин.

В данной конструкции можно реализовать три предельных режима: 1. Весь расход от насоса поступает во внутренний ряд рабочих камер объемом q₁, а наружный ряд каким-то образом перекрыт q₂ 0. Тогда частота максимальна, так как q₁ < q₂.

2. Весь расход от насоса поступает в наружный ряд рабочих камер объемов q₂, а внутренний ряд перекрыт q₁ 0. Тогда частота при q₁ < q₂ будет средняя для данного гидромотора.

3. Оба канала открыты, тогда частота вращения минимальна.

Конструктивно такое регулирование осуществляется выполнением распределительных каналов к рядам рабочих камер разной площади поперечного сечения, сопротивление которых прямо пропорционально требуемому расходу жидкости.

На фиг. 1 показан орбитальный гидромотор с частичным разрезом, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1.

Планетарно-роторный гидромотор содержит ротор 1 с аксиальными 2 и радиальными 3 и 4 каналами,эксцентрично "е" установленный внутри корпуса 5 и выполненный с двумя зубчатыми венцами, внешним 6, входящим в зацепление с зубчатым венцом 7 корпуса 5, и внутренним 8, сопряженным с шестерней 9, неподвижно закрепленной на валу 10 с образованием двух рядов рабочих камер 11 и 12. Торцевые крышки выполнены в виде сопряженных по окружности дисков - внутреннего 13 и 14, 15 и 16 и наружного 17 и 18, установленных с образованием зазоров 19 и 20 и с возможностью относительного вращения. Внутренние диски 13 и 14, 15 и 16 выполнены разрезными по плоскости, перпендикулярной к продольной оси гидромотора. На сопрягаемых поверхностях дисков 13 и 14, 15 и 16 выполнены кольцевые каналы 21 и 22. Диски 14 и 15 установлены с возможностью относительного перемещения или упругой деформации при подачей давления рабочей жидкости в кольцевые каналы 21 и 22. Наружные диски 17 и 18 установлены на торцевых поверхностях ротора 1 и зубчатого венца 7, а внутренние 13 и 14, 15 и 16 на торцевых поверхностях ротора 1 и шестерни 9. В роторе 1 радиальные каналы 3 подвода рабочей жидкости к рабочей камере 11 и каналы 4 подвода рабочей жидкости к рабочей камере 12 выполнены разной площади поперечного сечения. Кольцевые каналы 21 и 22 сообщены через каналы 23 и 24 в крышках 14 и 15 с рабочими камерами 11 и 12 гидромотора и через каналы 25 и 26 в крышках 13 и 16, каналы 27 и 28 в валу 10 с линиями нагнетания и слива (А, В). Торцевые крышки 13 и 14, 15 и 16 снабжены уплотнительными элементами 29. Наружные торцевые крышки 17 и 18 и корпус 5 стянуты между собой болтами 30 с гайками 31. При необходимости регулирования утечек жидкости по торцевым поверхностям ротора 1 и наружным дискам 17 и 18 производится с помощью болтов 30 с гайками 31. Количество зубьев на внешнем 6 и внутреннем 8 венце ротора 1 выполнено одинаковым.

Гидромотор работает следующим образом.

Рабочая жидкость от напорной магистрали А под давлением подается через канал 27 в валу 10 и далее через канал 25 в крышке 13 поступает в кольцевой канал 21, далее через половину каналов 23 в торцевой крышке 14 и через аксиальные 2 и радиальные каналы 3 и 4 в роторе 1 поступает в оба ряда рабочих камер 11 и 12 гидромотора. Под воздействием разности давлений в рабочих камерах 11 и 12 ротор 1 приводится в движение. Со второй половины рабочих камер 11 и 12 жидкость вытесняется через систему аксиальных 2 и радиальных 3 каналов в роторе 1, половину каналов 24 в диске 15, каналы 26 в диске 16, через канал 28 в валу поступает на слив в магистраль В. Под действием давления жидкости в половине рядов рабочих камер 11 и 12 ротор 1 совершает планетарное движение и, взаимодействуя с зубьями шестерни 9 и зубчатого венца 7 корпуса 5, приводит последний во вращение. При подаче давления жидкости в канал 28 происходит изменение вращения ротора 1 на обратное, то есть реверсирование гидромотора. Распределение жидкости по каналам 3 и 4 происходит к каждому ряду рабочих камер 11 и 12 в прямой зависимости от площади поперечного сечения, что и определяет частоту вращения гидромотора.

В процессе работы гидромотора при подаче давления в кольцевые полости 21 и 22 происходит перемещение разрезных крышек 14 и 15 к ротору 1 в осевом направлении для уменьшения зазора за счет положительного перепада давления. Это уменьшает перетечки жидкости внутри гидромотора и повышает КПД.

В процессе работы гидромотора происходит смазывание сопряженных поверхностей 19 и 20 торцовых крышек. Это также повышает КПД.

Уменьшение утечек жидкости по торцевым поверхностям ротора 1, зубчатого венца 7 корпуса 5 и крышек 17 и 18 обеспечивается неподвижным их соединением с обеспечением в эксплуатации постоянного монтажного зазора за счет болтового соединения.

Формула изобретения

1. Планетарно-роторный гидромотор, содержащий ротор, эксцентрично установленный внутри корпуса и выполненный с двумя зубчатыми венцами - внешним, входящим в зацепление с зубчатым венцом корпуса, и внутренним, сопряженным с шестерней, неподвижно закрепленной на валу с образованием двух рядов рабочих камер, торцевые крышки с каналами, сообщенными с линиями подвода и отвода рабочей среды, отличающийся тем, что каждая торцевая крышка выполнена в виде двух сопряженных по окружности дисков внутреннего и наружного, установленных с образованием зазоров и с возможностью относительного вращения, причем внутренние диски выполнены разрезными по плоскости, перпендикулярной продольной оси гидромотора, и установлены с возможностью осевого перемещения или упругой деформации в осевом направлении.

2. Гидромотор по п.1, отличающийся тем, что наружные диски установлены на торцевых поверхностях ротора и зубчатого венца корпуса, а внутренние на торцевых поверхностях ротора и шестерни.

3. Гидромотор по п.1, отличающийся тем, что в роторе каналы подвода и отвода рабочей среды к каждому ряду рабочих камер выполнены по меньшей мере разной площади поперечного сечения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2