ГИДРОНАСОС
HYDRAULIC PUMP

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для бесступенчатого регулирования объема и давления перекачиваемой жидкости.
Известно устройство для передачи крутящего момента с переменным передаточным отношением, которое может быть использовано для бесступенчатого регулирования оборотов выходного вала (см. патент RU 2190135 F16H 39/40 27.02.2001) [1]. Устройство содержит корпус с размещенным в нем гидронасосом с качающейся шайбой, механизм изменения передаточного числа и распределитель потока жидкости, где перфорированный выходной вал гидронасоса соединен с вращающимся корпусом, механизм изменения передаточного числа выполнен в виде подвижной втулки, размещенной на перфорированном выходном валу гидронасоса, и соединенного с ней регулировочного рычага, причем вращающийся корпус помещен в резервуар с рабочей жидкостью и снабжен отверстием, соединяющим полость резервуара с гидронасосом.
Недостатком известного устройства (аналога) является то, что оно не выдает жидкость с переменным давлением за пределы устройства для привода других механизмов. Здесь рабочая жидкость в системе замкнута сама на себя и используется для притормаживания или полного торможения одного из звеньев, заставляя таким образом крутиться с переменной скоростью выходной вал. Поэтому работа механизма полностью аналогична работе механической муфты сцепления.
Известен механизм с качающейся шайбой для привода поршневых машин, который может быть использован в насосах для преобразования вращательного движения приводного вала в поступательное движение поршней в цилиндрах (см. Патент RU 2223 431 F16H 21/18, F16H 23/04, F01B 3/02) [2].
Механизм содержит корпус, установленный в корпусе на опорах приводной вал, шарнирно связанную с валом качающуюся шайбу, жестко закрепленные в корпусе цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, шатуны, связанные с качающейся шайбой и поршнями, и фиксирующее качающуюся шайбу от вращения устройство, выполненное в виде наружного кольца, соединенного с шатунами и снабженного цапфами, смонтированными на опорах в корпусе, качающаяся шайба имеет внутреннее кольцо, связанное с валом с возможностью совместного вращения и изменения угла наклона, между внутренним и наружным кольцами помещены радиальный подшипник и промежуточное кольцо, соединенное с наружным кольцом посредством осей, перпендикулярных геометрической оси указанных цапф, при этом, на валу предусмотрен шлицевой участок с фиксируемо установленным на нем ползуном, шарнирно соединенным посредством поводка с внутренним кольцом качающейся шайбы.
Недостатком известного механизма (прототипа) является то, что фиксация качающейся шайбы от вращения выполнена в виде дополнительного кольца, охватывающего качающуюся шайбу с цапфами на нем и подшипниками в корпусе. Такое исполнение является достаточно сложным и существенно увеличивает диаметральные габариты конструкции и ее вес, а регулирование угла наклона качающейся шайбы, осуществляемое ползуном на шлицах не в полной мере обеспечивает жесткую фиксацию шайбы, так как ползун может быть отжат назад в пределах упругих деформаций в зазорах сопряжений и в деталях, перемещающих ползун. Да и изготовление шлицевой пары ползун-вал операция не из дешевых.
Кроме того, в прототипе не разработана система прокачки жидкости через гидромашину.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение этих недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что на качающейся шайбе выполнена ось с установленной на ней кулисой, перемещающейся по пазу в корпусе, а на внутреннее кольцо качающейся шайбы воздействуют подвижным клином, размещенным в шпоночном пазу приводного вала. Кроме того, для пропуска перекачиваемой жидкости в цилиндры, поршни содержат сквозные продольные каналы, перекрываемые установленным на их днище клапаном.
Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан в разрезе общий вид гидронасоса, на Фиг. 2 его сечение по А-А.
Гидронасос содержит корпус 1 с приводным валом 2, где на шарнирном соединении 3 установлено кольцо 4, на котором через подшипник 5 смонтирована качающаяся шайба 6, шатунами 7 соединенная с поршнями 8. На качающейся шайбе 6 выполнена ось 9 с кулисой 10, содержащей вырез 11 и входящей в паз 12 корпуса 1.
На приводном валу 2 выполнен шпоночный паз 13 с размещенным в нем подвижным клином 14, жестко связанным с шайбой 15, на которую через упорный подшипник 16 воздействуют винтовым механизмом 17.
Перекачиваемая жидкость поступает в корпус 1 через патрубок 18, затем через каналы 19 в поршне 8 и клапан 20 в цилиндр 21, откуда через клапан 22 в выходной патрубок 23.
Гидронасос работает следующим образом. Перекачиваемая жидкость, преимущественно масло, поступает по патрубку 18 в полностью заполненную маслом полость корпуса 1. При вращении приводного вала 2 вместе с ним вращается установленное на шарнирном соединении 3 кольцо 4, которое через подшипник 5 приводит в колебательное движение качающуюся шайбу 6, а она, через шатуны 7 с шаровыми шарнирами на концах перемещает поршни 8 в цилиндрах 21, засасывая в них масло через каналы 19 и клапан 20. Далее, при движении поршней 8 вперед, масло вытесняется из цилиндра через клапан 22 в маслосборник с выходным патрубком 23. При этом качающуюся шайбу 6 удерживает от совместного с валом 2 вращения кулиса 10, размещенная на оси 9. Ось 9 выполнена на качающейся шайбе 6 так, что шаровый шарнир шатуна 7 расположен внутри нее, а кулиса 10 имеет вырез 11 для прохода шатуна 7 и совершает возвратно-поступательное движение по пазу 12 корпуса 1.
Регулирование производительности гидронасоса производится наклоном качающейся шайбы 6, изменяющей ход поршней и производительность от нуля при положении, когда плоскость качающейся шайбы перпендикулярна оси вращающегося вала 2 до максимальной, когда качающаяся шайба 6 предельно наклонена, осуществляя наибольший ход поршней 8.
Наклон качающейся шайбы 6 выполняется клином 14, который перемещается по пазу 13 вала 2, наклоняя кольцо 4 и шайбу 6. Перемещается клин 14 нажимом на жестко соединенную с ним шайбу 15 упорным подшипником 16, воздействуя на подшипник винтовым механизмом 17.
При работе гидронасоса на поршни, шатуны и качающуюся шайбу всегда действуют силы, стремящиеся свести производительность к нулю. Этому препятствует клин 14, регулирующий угол наклона качающейся шайбы 6. Поэтому кольцо 4 всегда прижато к клину 14, сжимая его и прижимая к шпоночному пазу 13 вала 2. При такой конструкции этого узла получается высокая жесткость удержания шайбы 6 в наклонном положении, так как действующие при этом силы направлены только на сжатие клина 14. На механизм перемещения клина эти силы могут вообще не действовать, если угол подъема на клине выполнен с условием самоторможения.
Источники информации
1. Патент RU 2190135 F16H 39/40 27/02/2001
2. Патент RU 2223431 F16H 21/18, F16H 23/04, F01B 3/02. (прототип)