ГИДРОДВИГАТЕЛЬ
HYDRAULIC MOTOR

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в качестве силового элемента машин и механизмов, а также в качестве насоса.
Известен гидромотор (см. Б.Н.Бирюков "Роторно-поршневые гидравлические машины", М., Машиностроение, 1972 г., стр.25, рис.13), содержащий статор с внутренним зубчатым венцом, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом и крышки, в одной из которых имеются каналы подвода-отвода рабочей среды и распределительные каналы.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что при работе известного гидромотора наблюдается повышенный износ контактирующих торцевых поверхностей крышки и ротора, противоположных относительно крышки с распределительными каналами.
Известна также роторно-поршневая гидромашина (см. патент RU 2365788 С2), содержащая ротор с выступами и впадинами, и корпус с цилиндрическими выступами, входящими в зацепление с впадинами ротора, а выступы ротора не касаются цилиндрических выступов на корпусе с образованием минимально возможного зазора.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что изготовление известной роторно-поршневой гидромашины затруднено сложным профилем рабочих (контактирующих) поверхностей корпуса и ротора.
Известна также конструкция гидродвигателя (см. заявку на изобретение RU 94041445 А1 МПК6 F01C 1/10), содержащая статор с внутренним зубчатым венцом, установленный внутри статора с образованием рабочих камер ротор с наружным зубчатым венцом и крышки, контактирующие с торцами статора и ротора и имеющие каналы подвода-отвода рабочей среды и распределительные каналы, сообщающие рабочие камеры с каналами подвода-отвода рабочей среды, в статоре выполнены перепускные каналы, соединяющие между собой распределительные каналы крышек, расположенные соосно.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что контакт ротора со статором происходит по образующими цилиндров, что значительно снижает долговечность работы гидродвигателя.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является конструкция гидродвигателя, содержащего блок с передней и задними стенками, внутри которого с образованием рабочих камер установлен поршень, совершающий орбитальные движения, указанные движения преобразуются во вращение коленчатого вала, а ориентация поршня достигается отдельным механизмом, выходящим за пределы блока (см. US 3990406 А, 09.11.1976, F01C 1/02).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что элементы, ориентирующие поршень (см. US 3990406 фиг.1, фиг.9, фиг.10), вынесены за пределы блока и представляют отдельные элементы, а также отдельной системой клапанов для подачи и отвода жидкости, имеющей привод от коленвала, что усложняет конструкцию и снижает надежность.
Сущность изобретения заключается в следующем. Рабочая жидкость подается последовательно в рабочие объемы гидродвигателя за счет открытия впускных каналов эксцентриком, дополнительно выполняющего роль золотника, создавая в них избыточное давление, а из противоположных объемов жидкость сливается за счет открытия сливного канала эксцентриком, при этом поршень выталкивается в сторону рабочих объемов с открытыми отводными каналами, приводя во вращение эксцентрик с выходным валом.
Технический результат - упрощение конструкции гидродвигателя и повышение надежности его работы.
Технический результат достигается в гидродвигателе, содержащем корпус с крышками, внутри которого с образованием рабочих камер установлен поршень, согласно изобретению поршень совершает одновременно качательное и возвратно-поступательное движения, а указанные движения преобразуются во вращение выходного вала за счет жестко соединенного с выходным валом эксцентрика, имеющего возможность свободного вращения внутри поршня, при этом рабочая жидкость подается через канал в выходном валу в рабочую полость эксцентрика, распределяющего поступающую в рабочие камеры жидкость, а сброс давления из рабочих объемов гидродвигателя осуществляется через холостую полость эксцентрика.
Кроме того, на его выходном валу устанавливается второй гидродвигатель, повернутый относительно первого на 180 градусов.
Между отличительными признаками и вышеизложенным техническим результатом существует причинно-следственная связь, заключающаяся в повышении долговечности гидродвигателя и надежности его работы за счет конструкции, обеспечивающей надежность работы при минимальном количестве деталей. Повышение плавности хода сдвоенного гидродвигателя достигается тем, что в один и тот же момент времени работают одновременно несколько рабочих объемов в разной фазе рабочего процесса.
На чертеже представлено: на фиг.1 изображен общий вид гидродвигателя; на фиг.2 - разрез; на фиг.3 - общий вид сдвоенного гидродвигателя, на фиг.4 - продольный разрез гидродвигателя.
Гидродвигатель состоит из корпуса 1 с крышками 9, связанными посредством соединительных элементов 8, поршня 2, одного неподвижного относительно поршня разделителя 5 и нескольких подвижных разделители 6, баз разделителей 7, эксцентрика 3 и выходного вала 4. Внутри корпуса 1 установлен поршень 2 оригинальной формы, в пазы которого с образованием рабочих камер установлены один неподвижный относительно поршня разделитель 5 и несколько подвижных разделителей 6, в которых имеются отверстия, соединяющие рабочий объем с объемом внутри баз разделителей, ограниченным вторыми концами разделителей, установленных в пазы баз разделителей. Разделители совершают в этих пазах возвратно-поступательные движения. Поршень 2 совершает относительно центра базы неподвижного разделителя 5 одновременно качательное и возвратно-поступательное движения, при этом указанные движения преобразуются во вращение выходного вала 4 за счет жестко закрепленного на нем эксцентрика 3, установленного и имеющего возможность свободного вращения внутри поршня 2.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Рабочая жидкость подается через канал на выходном валу 4 в полость эксцентрика 3, расположенную с его торца и предназначенную для подачи рабочей жидкости под давлением через канал в поршне 2 в рабочие объемы. Рабочая жидкость из этой полости подается в рабочий объем тогда, когда полость на эксцентрике 3 совпадает с каналом на поршне 2, ведущим к рабочему объему. Таким образом, вращаясь, жестко связанный с выходным валом 4 эксцентрик 3 через полость в нем, предназначенную для подачи рабочей жидкости, поочередно подает ее во все рабочие объемы, причем существуют такие углы поворота эксцентрика 3, когда полость открывает одновременно больше одного канала для подачи жидкости в рабочие объемы, что способствует более равномерному вращению выходного вала 4. На другом торце эксцентрика 3 расположена полость, зеркальная полости для подачи рабочей жидкости, служащая для отвода рабочей жидкости из рабочих объемов при их уменьшении. Рабочая жидкость отводится из рабочих объемов в эту полость тогда, когда эксцентрик 3, вращаясь, совмещает ее с каналом на поршне 2, ведущим к рабочему объему. Таким образом, вращаясь, жестко связанный с выходным валом 4 эксцентрик 3 отводит рабочую жидкость через отводные каналы на поршне 2 поочередно из всех рабочих объемов и далее через полость в эксцентрике 3, служащую для отвода жидкости, и через канал в выходном валу 4 жидкость выходит из двигателя.
Жидкость по каналу в поршне 2 поступает в рабочий объем гидродвигателя, создавая избыточное давление, выталкивает поршень 2 и приводит во вращение эксцентрик 3 и жестко связанный с ним выходной вал 4. Разделитель 5, жестко закрепленный в поршне 2 и контактирующий с базой разделителей 7 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, выполняет роль базового направляющего элемента гидродвигателя. Два разделителя 6 имеют возможность качательного движения внутри поршня 2 и возвратно-поступательного движения внутри баз разделителей 7, выполняют роль элементов, разделяющих рабочие объемы гидродвигателя. Также в разделителях имеются отверстия, соединяющие рабочие объемы с полостью внутри баз разделителей и служащие для предотвращения гидроудара внутри баз разделителей и увеличения плавности хода гидродвигателя. Сброс давления из рабочих объемов гидродвигателя производится через холостую полость эксцентрика 3, расположенную с другого торца эксцентрика 3 относительно его рабочей полости.