ГИДРОПЕРЕДАЧА
HYDROTRANSMISSION

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве гидропередачи.
Известна гидравлическая передача, содержащая гидронасос, гидромотор, масляный бак, соединенные между собой трубопроводами.
(И.И. Артоболевский. Механизмы в современной технике, т. 6-7, изд. 2, М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981, с. 375, №3854).
Недостатками известной гидравлической передачи являются: невозможность изменения частоты и направления вращения выходного вала, невозможность изменения мощности на выходном валу.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидравлической передачи.
Известна гидродинамическая передача (гидротрансформатор), содержащая корпус, заполненный маслом, в подшипниках которого установлены ведущий и ведомый валы, внутри которого размещены насосное колесо, закрепленное на ведущем валу, турбинное колесо, закрепленное на ведомом валу, реактор, представляющий собой неподвижный направляющий аппарат.
(Политехнический словарь, изд. 2, гл. ред. акад. A.Ю. Явлинский, М., Советская энциклопедия, 1980, с. 119).
Недостатком известной гидродинамической передачи является невозможность изменения направления вращения ведомого вала.
Указанный недостаток обусловлен конструкцией гидравлической передачи.
Известен также гидропривод с объемным регулированием, содержащий насосный узел, моторный узел, гидравлически связанные между собой, механизм управления, кинематически связанный с насосным в моторным узлами, причем насосный узел содержит блок цилиндров, соединенный с ведущим валом, поршни цилиндров которого взаимодействуют с наклонным диском насосного узла, моторный узел содержит блок цилиндров, соединенный с неподвижным валом, на котором расположен ведомый вал, связанный с наклонным диском моторного узла, причем внутренние полости цилиндров насосного узла посредством гидрораспределителя соединены с внутренними полостями цилиндров моторного узла, кроме того, механизм управления гидроприводом кинематически связан с наклонными дисками насосного и моторного узлов. (А.Ф. Крайнев. Словарь-справочник по механизмам, М., Машиностроение, 1981, с. 58-59).
Недостатками гидропривода с объемным регулированием являются: низкий КПД, сложность конструкции, потери на трение в цилиндрах.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидропривода, наличием большого числа трущихся деталей, двойным преобразованием одного движения в другое.
Известна гидропередача, содержащая гидронасос, гидромотор, масляный бак, механизмы управления, соединенные между собой трубопроводами (патент РФ №2350809, фиг. 7 и 8).
Гидропередача по патенту РФ №2350809, как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому полезному результату, принята за прототип.
Недостатком известной гидропередачи по патенту РФ №2350809, принятой за прототип, является: недостаточная мощность на выходном валу.
Указанный недостаток обусловлен конструкцией гидропередачи.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик гидропередачи.
Технический результат обеспечивается тем, что в гидропередаче, содержащей корпус, закрытый передней и задней крышками, насосный узел в форме лопастного насоса, вал которого пропущен в отверстие передней крышки, гидромотор лопастного типа, вал которого пропущен в отверстие задней крышки, масляный бак, кран переключения переднего и заднего хода, кран гидропередачи для отключения насосного узла, трубопроводы, посредством которых все узлы соединены между собой, механизмы управления, кинематически связанные с гидравлическими кранами, согласно изобретению внутри каждой лопасти гидромотора выполнены две одинаковые по конструкции вертикальные прямоугольные полости, развернутые одна относительно другой в горизонтальной плоскости на 180 градусов, не сообщающиеся между собой, закрытые боковыми крышками, имеющими сквозные впускные окна для прохода внутрь полостей жидкости, причем каждая полость образована горизонтальными поверхностями, по две сверху и снизу, двумя боковыми вертикальными поверхностями, кроме того, между горизонтальными поверхностями выполнены две соосные противолежащие наклонные поверхности, верхняя и нижняя, причем верхняя наклонная поверхность наклонена снизу вверх в сторону крышки, нижняя наклонная поверхность наклонена снизу вверх в сторону задней вертикальной стенки, кроме того, на внутренних поверхностях крышек, от одного до другого сквозного окна, выполнены одинаковые поперечные зубья в форме равнобедренных треугольников, обращенных своими основаниями к внутренним поверхностям крышек и по ширине равные ширине полости, причем верхняя наклонная поверхность параллельна верхней поверхности каждого зуба, общая площадь которых равна площади верхней наклонной поверхности, нижняя наклонная поверхность параллельна нижней поверхности каждого зуба, общая площадь которых равна площади нижней наклонной поверхности, причем горизонтальные противоположные поверхности каждой полости равны по площади и силы давления жидкости, действующие на них, взаимно уравновешены, боковые вертикальные противоположные стенки также равны по площади и силы давления жидкости, действующие на них взаимно уравновешены, силы давления жидкости на верхние поверхности зубьев взаимно уравновешены силами давления жидкости на верхнюю наклонную поверхность, а силы давления жидкости на нижние поверхности зубьев уравновешены силами давления жидкости на нижнюю наклонную поверхность, причем задние вертикальные поверхности полостей и наружные поверхности крышек являются рабочими поверхностями, на которые жидкость производит давление при вращении ротора гидромотора в ту или иную сторону.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен общий вид гидропередачи;
на фигуре 2 - вид на гидропередачу сверху;
на фигуре 3 - размещение узлов внутри гидропередачи;
на фигуре 4 - устройство насоса гидропередачи;
на фигуре 5 - устройство гидромотора гидропередачи;
на фигуре 6 - общий вид лопасти гидромотора;
на фигуре 7 - вид сбоку на лопасть гидромотора;
на фигуре 8 - вид сбоку на лопасть при снятой крышке;
на фигуре 9 - продольный разрез лопасти гидромотора;
на фигуре 10 - вид на боковую крышку спереди;
на фигуре 11 - вид на боковую крышку сзади;
на фигуре 12 - параллельность и соотношение внутренних поверхностей полости;
на фигуре 13 - схема давления жидкости на внутренние и наружную поверхности лопасти;
на фигуре 14 - гидравлическая схема гидропередачи и положения золотнике крана переключения прямого и обратного хода в положении прямого хода;
на фигуре 15 - гидравлическая схема гидропередачи и положения золотников крана переключения прямого и обратного хода в положении обратного хода.
1
2
3
4
5
Гидропередача содержит корпус 1, закрытый передней 2 и задней 3 крышками, насосный узел в форме лопастного насоса, вал 4 которого пропущен в отверстие передней крышки корпуса, гидромотор лопастного типа, вал 5 которого пропущен в отверстие задней крышки корпуса, масляный бак 6, размещенный внутри корпуса гидропередачи, кран 7 переключения переднего и заднего хода, кран 8 отключения насосного узла. Снаружи на корпусе гидропередачи установлена рукоятка 9 отключения насосного узла, кинематически связанная с золотником 10, а также рукоятка 11 переключения прямого и обратного хода, кинематически связанная с золотниками 12 и 13. Все узлы гидропередачи соединены между собой трубопроводами. Лопастной гидронасос содержит корпус 14, закрытый передней 15 и задней 16 крышками и имеющий впускной и выпускной штуцеры 17. Трубчатый ротор 18 соединен с валом, пропущенным в отверстие передней крышки, и имеет радиальные пазы, в которые вставлены лопасти 19, контактирующие одним из своих концов с горизонтальным неподвижным валом 20. Продольная ось трубчатого ротора смещена относительно продольной оси корпуса с образованием полости с плавно меняющимся проходным сечением. Гидронасос имеет редукционный клапан 21, нагруженный пружиной 22. Гидромотор содержит корпус 23 с двумя штуцерами 24, закрытый передней 25 и задней 26 крышками, внутрь которого вставлен ротор 27 с радиальными лазами 28, в которые вставлены лопасти 29. Каждая лопасть имеет в нижней части палец 30, входящий в профилированный паз 31, выполненный на внутренней поверхности задней крышки. Внутри корпус имеет выступ 32 со сферической поверхностью. Ротор выполнен как одно целое с валом, конец которого пропущен в отверстие передней крышки гидромотора. Внутри каждой лопасти гидромотора выполнены две одинаковые по конструкции вертикальные прямоугольные полости 33, развернутые одна относительно другой в горизонтальной плоскости на 180 градусов, не сообщающиеся между собой, закрытые боковыми крышками 34, имеющими сквозные впускные окна 35 для прохода внутрь полостей жидкости. Каждая полость образована горизонтальными поверхностями, по две сверху 36 и снизу 37, двумя боковыми вертикальными поверхностями 38. Между горизонтальными поверхностями выполнены две соосные противолежащие наклонные поверхности: верхняя 39 и нижняя 40. Верхняя наклонная поверхность наклонена снизу вверх в сторону боковой крышки, а нижняя наклонная поверхность наклонена снизу вверх в сторону задней вертикальной стенки 41. На внутренних поверхностях боковых крышек, от одного до другого сквозного окна, выполнены одинаковые поперечные зубья 42 в форме равнобедренных треугольников, обращенных своими основаниями в сторону внутренних поверхностей боковых крынок и по ширине равные ширине полости. Верхняя наклонная поверхность параллельна верхней поверхности 43 каждого зуба (на фигуре 12 показано пунктиром). Общая площадь верхних поверхностей всех зубьев равна площади верхней наклонной поверхности. Нижняя наклонная поверхность параллельна нижней поверхности 44 каждого зуба. Общая площадь нижних поверхностей всех зубьев равна площади нижней наклонной поверхности. Горизонтальные противоположные поверхности равны по площади и стороны их также равны l=l, l=l, а ширина их одинакова. Площади и стороны наклонных поверхностей равны l=l. Боковые вертикальные стенки полости также равны по площади. Поверхность задней вертикальной стенки является дополнительной рабочей площадью, на которую жидкость производит давление.
Работает гидропередача следующим образом.
2
1
3
Перед включением гидропередачи необходимо рукояткой 11 прямого и обратного хода установить желаемое направление вращения вала 5 гидромотора и повернуть рукоятку 9. Золотник 10 крана 8 повернется и соединит масляный бак 6 с впускным штуцером 17 гидронасоса, куда масло подается самотеком. При вращении вала 4 гидронасоса масло из впускной полости лопастями 19 подается в выпускную полость и по трубопроводам поступает во впускную полость гидромотора (как показано стрелками на фигуре 14), производит давление на лопасти 29, приводя во вращение ротор 27 и вал 5 гидромотора и далее масло через выпускную полость и трубопроводы возвращается в масляный бак. Во впускной полости гидромотора масло производит давление на наружную поверхность боковой крышки 34. Одновременно с этим часть масла поступает через сквозные впускные окна 35 внутрь полости 33 и производит давление на все стенки этой полости (фиг. 13). Силы давления масла F и F на две верхние горизонтальные поверхности 36 уравновешиваются силами давления масла F и F на нижние горизонтальные поверхности 37, как равные по величине и противоположные по направлению. Силы давления масла Fв на верхние поверхности 43 поперечных зубьев 42 уравновешиваются силами давления масла Fнв на верхнюю наклонную поверхность 39, как равные по величине и противоположные по направлению. Силы давления масла Fн на нижние поверхности 44 поперечных зубьев 12 уравновешены силами давления масла Fнн на нижнюю наклонную поверхность 40, как равные по величине и противоположные по направлению. Силы давления масла Fзс и Fкр, действующие соответственно на заднюю вертикальную стенку 41 и на переднюю поверхность боковой крышки 34, ничем не уравновешены. Под действием разности давлений масла на лопасть 29 (с одной стороны атмосферное давление в полости, подключенной к сливной магистрали, а с другой стороны - максимальное давление напорной магистрали на переднюю поверхность боковой крышки 34 и задней вертикальной стенки 41) она начинает перемещаться и поворачивать ротор 27 и вал 5 гидромотора. Для вращения вала 5 гидромотора в противоположную сторону рукоятку 11 переводят в положение "обратный ход". Золотники 12 и 13 крана 7 повернутся в положение, показанное на фигуре 15 и гидронасос гидропередачи станет подавать масло по другим трубопроводам в противоположную полость гидромотора. В результате чего ротор 27 и вал 5 станут вращаться в противоположную сторону так, как было описано выше. Частота вращения ротора 27 гидромотора изменяется путем изменения подачи количества масла гидронасосом, а следовательно, частотой вращения его вала 4. Таким образом, за счет увеличения рабочей поверхности лопасти 29 при том же давлении масла увеличивается сила давления на нее.
Технический результат использования изобретения заключается в повышении мощности гидропередачи и уменьшении расхода энергии.