Аксиально-поршневой насос с регулируемой подачей и задемпфированным золотником

Полезная модель относится к области машиностроительной гидравлики, в частности к аксиально-поршневым насосам. В самолетных гидросистемах насосы используются для питания рулевых приводов систем управления, шасси и других потребителей.
Требования к гидравлическим приводам самолетов новых поколений становятся все более жесткими и их показатели интенсифицируются. Системы управления таких самолетов, использующих аксиально-поршневые насосы, включают длинные и короткие жесткие гидролинии. Компактные рулевые машины новых самолетов ужесточают требования к динамическим характеристикам и, в частности к амплитудам и частотам пульсаций давления в трубопроводах.
Пульсации давления в насосе обусловлены следующими факторами.
1. Неравномерностью подачи насоса.
2. Сжимаемостью жидкости.
3. Волновыми процессами в линиях нагнетания насосов, возникающих при движении жидкости из-за ее инерционных свойств.
Пульсации давления вызывают высокочастотные ударные волны и высокоскоростные перетечки жидкости с последующей эрозией на межоконных перемычках. Они могут привести к усталостному разрушению гидромагистрали, особенно рукавов, и вызвать нежелательные вибрации устройств управления. Пульсации давления влияют на регулятор подачи аксиально-поршневого насоса, на определенных режимах работы вызывают автоколебания, что значительно ухудшает динамические характеристики насоса.
На данный момент существуют различные схемы насосов с регулятором подачи.
Известен аксиально-поршневой насос переменной производительности (RU 2436994 C1) с электрогидравлическим пропорциональным управлением, позволяющим улучшить его динамические характеристики.
Известен аксиально-поршневой регулируемый насос (RU 2183765 C1) с решениями, позволяющими уменьшить габариты насоса и упростить его конструкцию.
Известен аксиально-поршневой насос регулируемой подачи (RU 97105278 A), в котором в качестве исполнительного органа используют каждый поршень блока цилиндров.
Известен аксиально-поршневой насос с регулируемым рабочим объемом (RU 94043169 A1) с пружиной возврата с нуля, установленной в корпусе регулятора в полости большого диаметра поршня, которая одним концом упирается в корпус, а другим концом упирается в хвостовик большого диаметра поршня.
Известен аксиально-поршневой регулируемый насос (RU 95109067 A1) с золотниковой коробкой в системе управления.
Известен аксиально-поршневой насос регулируемой подачи (RU 2135828 C1) с упрощенной конструкцией и повышенной надежностью насоса путем исключения специального исполнительного органа.
Недостатком известных конструкций насоса является то, что они подвержены влиянию пульсаций давления, которые ухудшают динамические характеристики.
Обзор известного уровня техники показывает, что в настоящее время отсутствуют решения по улучшению качества переходного процесса путем снижения влияния пульсаций давления на работу регулятора подачи аксиально-поршневого насоса.
Технический результат, который может быть достигнут от использования предложенного технического решения, заключается в улучшении динамических характеристик, увеличении надежности и долговечности насоса путем снижения влияния пульсаций давления на работу регулятора подачи аксиально-поршневого насоса.
Указанный результат достигается тем, что в насосе, содержащем вращающийся от вала блок цилиндров с плунжерами, скользящими по наклонной шайбе, расположенной под углом к оси блока цилиндров, сервомеханизм с поршнем и возвратными пружинами, регулирующий угол наклонной шайбы по давлению, в конструкции сервомеханизма под золотником регулятора установлен демпфер, представленный в виде зазора между шайбой золотника регулятора и выточкой в корпусе, а также в предлагаемой полезной модели возможно исполнение, где демпфер, представлен в виде зазора между упором и корпусом, а также в предлагаемой полезной модели возможно исполнение, где демпфер представлен в виде зазора между установленной на упор шайбой и корпусом, позволяющее уменьшить собственную частоту колебаний золотника и, как следствие, исключить воздействие пульсаций давления в линии нагнетания на систему регулирования, устранить неустойчивость системы регулирования и улучшить качество переходного процесса регулятора подачи.
На фиг. 1 схематично изображен аксиально-поршневой насос.
Вал насоса (1) получает вращение от привода и вращается вместе с блоком цилиндров (2) и плунжерами (3). Рабочий торец блока цилиндров (4) скользит по торцевой поверхности распределительного золотника (5). При этом плунжерные отверстия блока цилиндров поочередно соединяются с окнами всасывания и нагнетания распределительного золотника.
Наклонная шайба (6) расположена под углом к оси блока цилиндров. При этом плунжеры совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрических отверстиях блока цилиндров.
При движении плунжера из блока цилиндров рабочая жидкость заполняет освобождаемое пространство. Из канала всасывания через распределительный золотник рабочая жидкость поступает в цилиндрическое отверстие блока цилиндров.
При движении плунжера внутрь блока цилиндров, рабочая жидкость под давлением вытесняется из цилиндрического отверстия блока цилиндров. Через распределительный золотник жидкость попадает в канал нагнетания.
Подача насоса изменяется от величины хода плунжеров. Ход плунжера регулируется выбором угла наклонной шайбы. Максимальный угол наклона наклонной шайбы ограничен упором (7) и соответствует максимальной подаче насоса.
Наклонная шайба удерживается в равновесном положении возвратной пружиной (8) и поршнем (9) сервомеханизма.
На участке регулируемой подачи (по характеристике насоса) каждому значению давления нагнетания соответствует конкретная величина редуцируемого давления и подачи. Значения давления и подачи определяются предварительной настройкой пружины регулятора (10).
При повышении давления нагнетания в системе золотник регулятора (11) начинает смещаться вправо и уравновешивается усилием пружины регулятора. Через зазор, открытый золотником регулятора, редуцированное давление поступает под поршень сервомеханизма. Поршень, перемещаясь, сжимает возвратную пружину, и уменьшает угол наклона наклонной шайбы до достижения нового равновесного положения, подача уменьшается.
При снижении давления нагнетания в системе золотник регулятора начинает смещаться влево, редуцированное давление снижается, угол наклона наклонной шайбы увеличивается и возрастает подача насоса.
Под золотником регулятора установлен демпфер, представленный в виде зазора (12) между шайбой золотника регулятора (11) и выточкой в корпусе (13), позволяющий уменьшить собственную частоту колебаний золотника регулятора и, как следствие, исключить воздействие пульсаций давления в линии нагнетания на систему регулирования, устранить неустойчивость системы регулирования и улучшить динамические характеристики регулятора подачи.
На фиг. 2 схематично изображена конструкция сервомеханизма аксиально-поршневого насоса, где демпфер представлен в виде зазора (12) между упором (14) и корпусом (15).
На фиг. 3 схематично изображена конструкция сервомеханизма аксиально-поршневого насоса, где демпфер представлен в виде зазора (12) между установленной на упор (14) шайбой (16) и корпусом (15).