АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА
AXIAL PISTON MACHINE

Изобретение относится к области объемного гидропривода (пневмопривода), в частности к гидравлическим машинам объемного вытеснения.
Известен гидравлический насос-мотор, содержащий корпус, выходной вал, смонтированный на подшипниках, расположенных в корпусе и в крышке, цилиндрический блок, установленный на валу и имеющий сквозные продольные отверстия, выполненные параллельно оси выходного вала. В каждом отверстии блока, с обеих сторон установлены поршни, опирающиеся на две противоположно расположенные наклонные шайбы, установленные с возможностью поворота на корпусе и крышке. Вход и выход рабочей жидкости в отверстия блока осуществляется через прямоугольные окна крышки, прямоугольные пазы наклонной шайбы, переходящие в дугообразные пазы со стороны распределительной шайбы, отверстия в распределительной шайбе и отверстия в башмаках и поршнях (ЕР 1519042 A1, 30.03.2005).
Недостатком аналога является:
1. Ограниченное сечение отверстий распределительной шайбы для входа и выхода рабочей жидкости, обусловленное прижимом и отжимом распределительной шайбы от наклонной шайбы, что вызывает сопротивление и потери на входе и выходе и ограничивает частоту вращения блока на самовсасывании.
2. Наличие дренажной линии.
3. Ограниченная сфера применения из-за наличия трущихся пар в устройстве распределения жидкости, заключающаяся в невозможности эксплуатации на жидкостях, не обладающих антикорродирующими и противозадирными способностями.
Известен также гидравлический насос-мотор, содержащий установленный в корпусе со стороны крышки на подшипниках цилиндрический блок, соединенный с центрально расположенным выходным валом, опирающимся на собственные подшипники, закрепленные в блоке и в корпусе. Блок имеет выполненные параллельно оси выходного вала сквозные отверстия, в которых установлены с обеих сторон блока поршни, опирающиеся на две противоположно расположенные наклонные шайбы, установленные с возможностью поворота на корпусе и крышке. Отверстия блока соединены с центральным отверстием блока радиальными отверстиями. В центральном отверстии блока установлена неподвижная распределительная цапфа, обеспечивающая подвод и отвод рабочей жидкости. Вход и выход рабочей жидкости в отверстия блока осуществляется через цапфенное соединение в крышке, распределительную цапфу, по внутренним каналам распределительной цапфы с двумя радиальными пазами, соединяющимися с радиальными отверстиями блока (US 2005/0095144 A1, Pub. Date: May 5,2005).
Недостатком известного насос-мотора является:
1. Значительная длина каналов входа и выхода, повороты в каналах, которые создают сопротивление, что вызывает потери на входе и выходе и ограничивает частоту вращения блока на самовсасывании.
2. Наличие дренажной линии.
3. Ограниченная сфера применения из-за поступления в дренаж рабочей жидкости и необходимость смазки башмаков, заключающаяся в невозможности эксплуатации на жидкостях, не обладающих антикорродирующими и противозадирными способностями.
Наиболее близким является гидравлический насос-мотор US 2005/0095144 A1, Pub. Date: May 5, 2005.
Задача, решаемая настоящим изобретением:
1. Увеличение КПД и частоты вращения блока на самовсасывании за счет снижения сопротивления и упрощения подвода и отвода рабочей жидкости в отверстия блока путем уменьшения длины и исключения поворотов в каналах входа и выхода.
2. Исключение дренажной линии.
3. Расширение сферы применения гидромашины для использования на жидкостях, не обладающих антикорродирующими и противозадирными способностями.
Поставленная задача решается тем, что аксиально-поршневая машина содержит цилиндрический блок со сквозными продольными отверстиями, установленный по краям наружной цилиндрической поверхности на подшипники, смонтированные в корпусе, и соединенный с центрально расположенным выходным валом, и расположенные оппозитно в продольных отверстиях блока поршни, опирающиеся на наклонные поверхности, согласно предлагаемому изобретению продольные отверстия блока в средней части соединены с наружной цилиндрической поверхностью блока радиальными отверстиями, имеющими возможность соединяться с двумя распределительными окнами, выполненными в распределительном кольце, разделенными глухими секторами по длине внутреннего отверстия распределительного кольца, выполненного заодно с корпусом и расположенного между подшипниками блока, смонтированными с двух сторон корпуса, при этом по бокам распределительных окон имеются уплотняющие кольцевые пояски, а распределительные окна соединены с каналами входа и выхода рабочей жидкости, образуя линии низкого и высокого давления, кроме того поршни выступающей частью из блока опираются на наклонно установленные к оси вращения блока подшипники качения, смонтированные в крышках, закрепленных с двух сторон корпуса.
При таком выполнении аксиально-поршневой машины увеличивается проходное сечение каналов входа и выхода и сокращается количество поворотов в каналах входа и выхода, что позволяет повысить КПД и частоту вращения блока на самовсасывании.
Кроме того, в аксиально-поршневой машине за уплотняющими кольцевыми поясками распределительного кольца выполнены кольцевые полости, соединяющиеся с линией низкого давления.
При таком выполнении становится возможным исключить дренажную линию.
И еще, в аксиально-поршневой машине между подшипниками блока и распределительным кольцом корпуса, за кольцевыми полостями установлены радиальные уплотнения, герметизирующие наружную цилиндрическую поверхность блока с обеих сторон.
При таком выполнении становится возможным использовать аксиально-поршневую машину на жидкостях, не обладающих антикорродирующими и противозадирными способностями, т.к. радиальные уплотнения препятствуют попаданию рабочей жидкости во внутреннюю полость смазки контактирующих пар трения.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан продольный разрез аксиально-поршневой машины, на фиг.2 показан вид А-А аксиально-поршневой машины, на фиг.3 показан вид Б-Б аксиально-поршневой машины.
Аксиально-поршневая машина содержит цилиндрический блок 1, имеющий продольные сквозные отверстия 2, наружная цилиндрическая поверхность 3 которого по краям является опорой подшипников 4, смонтированных с двух сторон корпуса 5. Продольные отверстия 2 блока 1, в средней части, соединены с наружной цилиндрической поверхностью 3 блока 1 радиальными отверстиями 6. Радиальные отверстия 6 имеют возможность соединяться с распределительными окнами 7, 8, расположенными в распределительном кольце 9, выполненном заодно с корпусом 5 и расположенном между подшипниками 4. Распределительные окна 7, 8 по длине внутреннего отверстия распределительного кольца 9 разделены глухими секторами 10. По бокам распределительных окон 7, 8 имеются уплотняющие кольцевые пояски 11. Распределительные окна 7, 8 соединены с каналами входа и выхода рабочей жидкости 12, 13 и образуют линии низкого и высокого давления. Поршни 14 расположены оппозитно в отверстиях 2 блока 1 с обеих сторон. В поршнях 14 установлены шарики 15, опирающиеся па подшипники качения 16, установленные наклонно к оси вращения блока 1 в крышках 17, 18, закрепленных с двух сторон корпуса 5. Выходной вал 19 соединен с центральным отверстием блока 1. Ход поршней 14 определяется углом наклона, образованным осью вращения блока 1, и плоскостью, проходящей через центры шариков 15. Пружины 20 опираются на блок 1 и стопорные кольца 21, закрепленные на поршнях 14. Крышки 17, 18 крепятся к корпусу 5 винтами 22 с двух сторон.
Для использования аксиально-поршневой машины на жидкостях, не обладающих антикорродирующими и противозадирными способностями, в корпусе 5, между подшипниками 4 и распределительным кольцом 9 установлены радиальные уплотнения 23, герметизирующие наружную цилиндрическую поверхность 3 блока 1 с обеих сторон. За уплотняющими кольцевыми поясками 11 распределительного кольца 9 выполнены кольцевые полости 24, соединяющиеся каналом 25 с линией низкого давления, состоящей из распределительные окна 7 и канала входа рабочей жидкости 12. В поршнях 14 установлены уплотнения 26. Полости смазки 27 соединены между собой каналами 28 в блоке 1.
Аксиально-поршневая машина работает следующим образом. При работе в режиме насоса блок 1 с поршнями 14, расположенными оппозитно в отверстиях 2 с обеих сторон блока 1, вращается выходным валом 19. Подпружиненные поршни 14, опираясь через шарики 15 на наклонно расположенные подшипники качения 16, совершают возвратно-поступательное движение. За одну половину оборота поршни 14 всасывают рабочую жидкость через канал входа 12, распределительное окно 7 и радиальные отверстия 6 блока 1, а за другую нагнетают ее через радиальные отверстия 6 блока 1, распределительное окно 8 и канал выхода 13. Утечки рабочей жидкости по наружной цилиндрической поверхности 3 блока 1 через уплотняющие кольцевые пояски 11 герметизируются радиальными уплотнениями 23 и поступают в линию низкого давления, состоящую из распределительного окна 7 и канала входа рабочей жидкости 12, через кольцевые полости 24 и канал 25. Подача определяется частотой вращения выходного вала 19 и рабочим объемом аксиально-поршневой машины.
При работе в режиме мотора (двигателя) рабочая жидкость, под давлением, поступает в отверстия 2 блока 1 через канал входа 12, распределительное окно 7 и оказывает давление на поршни 14. Поршни 14 через шарики 15 передают усилие на наклонно установленные подшипники качения 16. Так как оси блока 1 и подшипников качения 16 находятся под углом, сила в точке соприкосновения раскладывается на осевую и радиальную составляющие. Осевая нагрузка воспринимается подшипниками качения 16, а радиальная создает крутящий момент на блоке 1 и на выходном валу 19. Величина момента на выходном валу 19 прямо пропорциональна рабочему объему аксиально-поршневой машины и перепаду давления. Частота вращения прямо пропорциональна подводимому потоку рабочей жидкости и обратно пропорциональна рабочему объему.
При необходимости смазки пар трения в процессе работы аксиально-поршневой машины полости 27 заполняются смазывающим материалом и соединяются с атмосферой посредством сапуна 29.