АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС ПЕРЕМЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
AXIAL PISTON PUMP OF VARIABLE CAPACITY

Изобретение относится к аксиально-поршневым насосам переменной производительности с электрогидравлическим управлением.
Известны конструкции аксиально-поршневых насосов переменной производительности. Изменение производительности этих насосов осуществляется за счет изменения хода поршней, что достигается изменением угла наклона люльки или угла поворота блока цилиндров, ограничивающих ход поршней. Для обеспечения позиционирования люльки относительно входного сигнала могут применяться механические, либо электрические обратные связи по положению регулирующего органа.
Известен аксиально-поршневой регулируемый насос. В качестве датчика положения люльки насоса применен вращающийся трансформатор (ВТ), ротор которого расположен на оси вращения люльки, а статор - в крышке, жестко закрепленной в корпусе насоса (RU 2183765 C1, 20.06.2002).
Существенным недостатком данной конструкции является ее повышенная стоимость и сложность конструкции из-за применения дублированного (механического и электрогидравлического) управления и необходимость, при применении ВТ, обеспечения соосности статора и ротора ВТ и люльки насоса.
В качестве аналога заявляемого технического решения может быть рассмотрен также аксиально-поршневой регулируемый насос. В качестве датчика положения регулирующего органа насоса применен линейный трансформатор, шток которого закреплен в поршне управления в выточке, необходимой для перемещения поршня управления, а катушка датчика положения размещена в крышке корпуса цилиндра управления. Для управления насосом на корпусе цилиндра управления насоса крепится пропорциональный электроуправляемый гидрораспределитель, обеспечивающий позиционирование регулирующего органа насоса относительно входного управляющего сигнала при помощи электрической обратной связи по датчику положения (патент РФ № RU 2155275 С1, 27.08.2000).
Недостатком данной конструкции является ограниченное быстродействие насоса, что не позволяет применять насосы данного типа в различных гидросистемах.
Наиболее близкой к данному изобретению конструкцией, которую целесообразно рассмотреть, является конструкция регулируемых аксиально-поршневых насосов производства ОАО «Гидромаш», в которой (фиг.1) вал 1 установлен в корпусе 2 и крышке 3 насоса в подшипниках 4, 5. На валу 1 установлен блок цилиндров 6 с поршнями 7. В корпусе 9 насоса, в подшипниках установлена люлька 10, изменение угла наклона которой изменяет ход поршней 7, а следовательно, подачу насоса. На крышке 3 насоса, соосно с валом 1 установлен насос подпитки 11 с предохранительным клапаном, питающий силовые магистрали насоса и сервоклапан 22. Поворот валика 23 сервоклапана 22 изменяет перепад давления под поршнями 16 цилиндров механизма управления 14, поворачивающими люльку 10 насоса. Угол поворота люльки 10 пропорционален углу поворота валика сервоклапана 22. Позиционирование люльки 10 обеспечивается за счет механической обратной связи люльки 10 и сервоклапана 22. Пружины 13 цилиндров механизма управления 14 обеспечивают нулевое положение люльки 10 при отсутствии управляющего усилия на валике 23 сервоклапана 22. Распределение рабочей жидкости обеспечивается разводкой каналов в крышке 3 насоса, в которой расположены подпиточные обратные клапаны 15.
Результаты испытаний насосов данного типа показали высокую надежность конструкции и хорошие динамические характеристики. Недостатком данной конструкции является отсутствие пропорционального электрогидравлического управления, что ограничивает их применение в гидросистемах различных объектов управления.
Технической задачей заявляемого изобретения является расширение эксплуатационных возможностей насоса за счет реализации в нем электрогидравлического пропорционального управления и повышения его динамических характеристик.
Технический результат достигается тем, что в насос переменной производительности аксиально-поршневого типа, содержащий корпус, вал, установленный в подшипниках, блок цилиндров с поршнями, люльку, расположенную в подшипниках, обратные клапаны, расположенные в крышке насоса, насос подпитки с предохранительным клапаном, согласно изобретению введен профилированный сухарь, установленный на люльке, и датчик положения люльки, установленный на корпусе с обеспечением возможности взаимодействия его штока с профилированной поверхностью сухаря, кроме того, на корпусе установлен пропорциональный электроуправляемый гидрораспределитель с возможностью взаимодействия с цилиндрами механизма управления.
Датчик положения люльки обеспечивает электрическую обратную связь по положению люльки, он выполнен в виде линейного трансформатора и ввиду малых линейных перемещений штока имеет небольшие габариты, что не приводит к значительному увеличению габаритов насоса. Профилированная поверхность сухаря выполнена по закону, обеспечивающему пропорциональное линейное перемещение штока датчика в зависимости от углового перемещения люльки.
Отсутствие люфта между профилированной поверхностью сухаря и подпружиненным штоком датчика положения позволяет получить высокую добротность регулирования. Для управления насосом на корпусе устанавливается пропорциональный электроуправляемый гидрораспределитель, каналы которого соединены с полостями цилиндров механизма управления.
Предлагаемая конструкция позволяет ввести профилированный сухарь, датчик положения и электроуправляемый гидрораспределитель без существенного изменения конструкции, а также проводить доработки уже существующих типов насосов.
На фиг.1 приведена конструкция насоса-прототипа, на фиг.2 - конструкция заявляемого насоса.
Насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением состоит из вала 1, установленного в корпусе 2 и крышке 3 в подшипниках 4, 5. На валу 1 установлен блок цилиндров 6 с поршнями 7. На поршнях установлены пяты 8, обеспечивающие гидростатическую разгрузку поршней 7 от действия рабочего давления. В корпусе 9 насоса, в подшипниках установлена люлька 10, изменение угла наклона которой изменяет ход поршней 7, а следовательно, подачу насоса. На крышке 3 насоса, соосно с валом 1 установлен насос подпитки 11 с предохранительным клапаном, питающий силовые магистрали насоса и подающий рабочую жидкость к электроуправляемому гидрораспределителю 12. Пружины 13 цилиндров механизма управления 14 обеспечивают нулевое положение люльки 10. Распределение рабочей жидкости обеспечивается разводкой каналов в крышке 3, в которой расположены подпиточные обратные клапаны 15. Поршни 16 цилиндров механизма управления 14 связаны с люлькой 10 тягами 17. На люльке установлен профилированный сухарь 18. На корпусе 9 установлен датчик положения люльки 19, шток которого скользит по поверхности сухаря 18, преобразуя угловое перемещение люльки 10 в линейное перемещение штока 20 датчика положения люльки 19.
Насос работает следующим образом.
При вращении вала 1 насоса начинает вращаться вал 22 насоса подпитки 11. Рабочая жидкость от насоса подпитки 11 поступает на подпиточные обратные клапаны 15 и на электроуправляемый гидрораспределитель 12. При нейтральном положении золотника электроуправляемого гидрораспределителя 12 в рабочих полостях цилиндров механизма управления 14 обеспечивается равенство давлений и люлька 10 неподвижна. Подача управляющего сигнала на гидрораспределитель 12 приводит к изменению величины управляющего тока через электромагнит 21 и перемещению золотника электроуправляемого гидрораспределителя 12. При перемещении золотника электроуправляемого гидрораспределителя 12 рабочая жидкость от насоса подпитки 11 поступает в рабочую полость одного из цилиндров механизма управления 14, а полость второго цилиндра механизма управления сообщается со сливом, что приводит к перемещению поршней 16 и изменению угла наклона люльки 10.
Изменение угла наклона люльки 10 приводит к изменению хода поршней 7 и подачи насоса. При изменении угла наклона люльки сухарь 18 воздействует на шток 20 датчика положения люльки 19 и, перемещая шток 20, изменяет сигнал обратной связи. Перемещение люльки 10 происходит до возвращения золотника электроуправляемого гидрораспределителя 12 в нейтральное положение за счет уравнивания сигнала обратной связи с датчика положения 19 и управляющего сигнала. При этом подача рабочей жидкости насосом будет пропорциональна величине управляющего сигнала.
Результаты испытания заявляемой конструкции насоса с введенным электрогидравлическим управлением показали надежность конструкции и высокие динамические характеристики.