ВЫСОКОМОМЕНТНЫЙ БИРОТАЦИОННЫЙ ГИДРО (ПНЕВМО) МОТОР ДУДИНА

Известно несколько типов поршневых гидромоторов преобразующих поступательное движение поршней внутри цилиндров от давления жидкости или газа на поршень во вращательное движение рабочего вала. Так в кривошипно-шатунном механизме крутящий момент на валу создается силой, действующей на палец кривошипа по касательной к окружности его вращения. Это составляет малую долю от силы давления на поршень, основная доля силы давления рабочего тела, возникающей в цилиндре является непроизводительной и нагружает конструкцию, что приводит к утяжелению всей конструкции агрегата и снижает КПД.
Известны также конструкции аксиальных и радиальных ротационных гидромоторов, в которых плунжеры давят на наклонную шайбу или на кулачок вала, на боковых гранях которых возникает боковая составляющая, нагружающая конструкцию.
С целью устранения указанных недостатков в работе гидро(пневмо)агрегатов, повышения параметров и увеличения КПД авторами предлагается биротационная конструкция гидроагрегата новой концепции, в которой сила, возникающая внутри цилиндров полностью расходуется на создание крутящего момента на рабочем валу. Кроме того увеличение крутящего момента на рабочем валу достигается за счет большого радиуса приложения силы относительно оси вращения роторов поршней и цилиндров.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение параметров гидромотора и КПД.
Поставленная задача достигается тем, что гидромотор биротативный с тороидальными поршнями, содержащий блок цилиндров с поршнями, имеющими возможность возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, причем цилиндры тороидального типа объединены в блок цилиндров, расположены по окружности, поршни размещены внутри цилиндров и объединены в блок поршней, расположены по окружности с возможностью совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндров и вращаться в одну сторону с блоком цилиндров от пары некруглых шестерен двухвального с коаксиально расположенными валами асинхронного шестеренчатого редуктора с переменным передаточным отношением, один вал которого жестко соединен с блоком цилиндров, а второй - с блоком поршней, (патент №30414-RU), он дополнительно снабжен
обгонной муфтой, предохраняющей вал блока цилиндров и вал блока поршней от проворачивания в обратную сторону.
Поршни при выполнении рабочих ходов тактов не трутся о зеркало цилиндра, а строго следуют по оси цилиндра. После выполнения рабочего такта поршень не возвращается «назад», а продолжает вращаться в том же направлении, поскольку такт выталкивания рабочей жидкости (газа) выполняет цилиндр, надвигающийся днищем на поршень. В следующем такте поршень снова отходит от днища цилиндра, но при этом и блок цилиндров и блок поршней вращаются в одну сторону постоянно, то есть никогда не меняют направления своего вращения.
Поскольку поршень после выполнения очередного такта назад не возвращается инерционные инерционные нагрузки уменьшаются, что улучшает работу гидромотора.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг.1 представлен продольный разрез гидромотора
4
3
3
4
3
4
1
2
1
2
2
Гильзы цилиндров 1, имеющие вид сегментов тора, отлиты в один блок 2 совместно с полым валом 3, на котором жестко закреплена круглая шестерня Z, входящая в зацепление с другой круглой шестерней Z, сидящей на промежуточном валу 7, причем Z=Z. Тогда передаточное отношение пары i=Z/Z=1. Внутри полого вала 3 вращается вал 4, на котором закреплены рабочий шкив 6, блок поршней 5, некруглая (эллиптическая или овальная) шестерня Z, входящая в зацепление с некруглой шестерней Z, закрепленной на промежуточном валу 7, причем Z=Z, но придаточное отношение i=Z1/Z≠const (фиг.3).
На втором конце вала 4, закреплен блок поршней 5, имеющих вид сегментов тора, входящих в цилиндры 1 и совершающих внутри цилиндров возвратно-поступательные движения при вращении валов 3 и 4. (фиг.2)
Муфта обгонная 8 жестко связана с рабочим шкивом 6. Золотник-распределитель 9 жестко связан с валом 4 блока поршней 5.
На фиг.2 изображена схема расположения тороидальных поршней в тороидальных цилиндрах. С целью увеличения плавности работы цилиндры попарно развернуты друг к другу (1-2; 3-4), а поршни попарно жестко связаны траверсой 10.
1
2
3
4
1
2
Когда в одном цилиндре происходит (впуск рабочей жидкости) то в парном цилиндре идет ее выпуск через золотник-распределитель 9. Давление жидкости проворачивает поршень на угол φ. Он отходит от днаща цилиндра, совершая работу, вращая при этом вал 4 с рабочим шкивом 6 и некруглой шестерней Z, которая через систему шестерен Z, Z и Zповорачивает цилиндр в том же направлении, что и вал блока поршней, возвращая цилиндропоршневую группу в исходное положение. При использовании овала в контуре только одной пары шестерен (Z) и (Z) угол φ°=30° (фиг.2). В точках а, b, с, d (фиг.3)
1
2
Wz=Wz, поэтому взаимное перемещение поршней и цилиндров отсутствует и происходит смена тактов, т.е. золотник перераспределяет жидкость, причем возврата поршней "назад" не происходит, а они продолжают вращаться в том направлении.
Поскольку поршень не меняет направления своего движения и даже не останавливается в своем вращении при смене тактов, а его «догоняет» цилиндр, имеющий в этот момент большую скорость, чем поршень, то в описываемой конструкции инерционные силы и вибрация значительно меньше, чем с кривошипно-шатунным приводом поршней.
От поворачивания валов 3 и 4 в обратную сторону предохраняет обгонная(храповая) муфта 8.
1
2
На фиг.3 изображены графики угловых скоростей шестерен Z и Z.