устройство для бесступенчатого регулирования рабочего объема эксцентрикового гидромотора

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕССТУПЕНЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ЭКСЦЕНТРИКОВОГО ГИДРОМОТОРА преимущественно для гидросистем с централизованным источником питания, содержащее поршни, установленные радиально в выходном валу мотора с образованием камер переменного объема и с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью эксцентрикового кольца, охватывающего вал, гидрораспределитель для попеременного подключения при помощи гидролиний и каналов в теле вала указанных камер переменного объема к источнику питания и сливу для регулирования величины эксцентриситета эксцентрикового кольца в зависимости от требуемого для гидромотора рабочего объема, регулируемый дроссель с рукояткой управления для сообщения рабочих камер гидромотора с источником питания, отличающееся тем, что, с целью поддержания постоянным числа оборотов выходного вала мотора при изменяющемся крутящем моменте, регулируемый дроссель снабжен задатчиком предварительной установки требуемого числа оборотов выходного вала, устройство снабжено механизмом обратной связи положения эксцентрикового кольца, входное звено которого механически связано с внутренней поверхностью эксцентрикового кольца, а его выходное звено установлено с возможностью взаимодействия с рукояткой управления регулируемого дросселя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входное звено механизма обратной связи выполнено в виде расположенного в радиальном отверстии вала стержня, установленного с возможностью взаимодействия своими концами с внутренней поверхностью эксцентрикового кольца и сопряженного с выходным звеном в виде толкателя, установленного в осевом отверстии вала с возможностью взаимодействия с рукояткой управления регулируемого дросселя, при этом стержень и толкатель в зоне сопряжения снабжены участками находящихся в зацеплении зубчатых венцов с косым зубом.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что толкатель механизма обратной связи установлен с возможностью взаимодействия с рукояткой управления регулируемого дросселя при помощи промежуточного кулачка.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что гидрораспределитель расположен на толкателе, последний выступает за гидрораспределитель для взаимодействия с рукояткой управления регулируемого дросселя и снабжен каналами для соединения линий гидрораспределителя с камерами переменного объема выходного вала.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что гидрораспределитель установлен с возможностью осевого перемещения относительно толкателя при помощи механического или электрического исполнительного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается устройства для регулирования работы гидродвигателей.

Устройство такого типа известно. В нем с помощью управляющего вентиля при условии изменения потребного для гидродвигателя крутящего момента осуществляется такая регулировка эксцентричности двигателя, что во избежание потерь мощностей давление после вентиля регулирования потока или приложенное к двигателю давление поддерживается на неизменной величине в узких границах. За счет изменения эксцентричности и, следовательно, поглощающего объема двигателя осуществляется также изменение числа оборотов двигателя при условии, что подведенный поток рабочей жидкости остается неизменным. В некоторых сферах использования гидродвигателей желательно поддержание числа оборотов двигателя на неизменной величине также при изменяющемся крутящем моменте.

Целью изобретения является такое исполнение устройства, при котором вопреки оптимизации давления число оборотов гидродвигателя может поддерживаться на неизменной величине также при изменяющемся крутящем моменте, причем устройство должно иметь несложную конструкцию.

Это достигается тем, что регулировка эксцентричности механически передается на вентиль регулирования потока, возникает несложная конструкция устройства, причем за счет соответствующего исполнения вентиля регулирования потока может осуществляться такое управление подводимым к двигателю количеством рабочей среды, что число оборотов его остается неизменным и одновременно сохраняется неизменной разность давлений на вентиле регулирования потока.

На фиг. 1 и 2 схематически изображен гидромотор с управляющим вентилем и вентилем регулирования потока.

Устройство содержит коленчатый вал 1 радиально-поршневого гидродвигателя, причем на коленчатом участке 2 расположено эксцентрическое кольцо 3, которое нагружается исполнительными поршнями 4,4¹, которые являются диаметрально противолежащими и направляются в радиальных глухих отверстиях в участке 2. Исполнительный поршень 4 нагружается рабочей жидкостью через линию 5 рабочей жидкости, а исполнительный поршень 4¹- через линию 5¹ рабочей жидкости, причем обе линии 5,5¹ проходят через участок в осевом направлении вала 1 и в области центрического отверстия в валу 1 радиально впадают на расстоянии друг от друга в кольцевые пазы 6,6¹ . Параллельно оси исполнительных поршней 4,4¹ в радиально проходящем отверстии в коленчатом участке 2 вала 1 расположен управляющий штифт 7, установленный с возможностью перемещения, который своими противолежащими концами прилегает к внутреннему периметру эксцентрического кольца 3. В результате при регулировочном движении эксцентрического кольца 3 относительно вала 1 управляющий штифт 7 также перемещается под воздействие эксцентрического кольца 3. На одном участке управляющий штифт 7 оснащен косыми зубьями 8, которые входят в зацепление с соответствующими косыми зубьями 9 на толкателе 10, который с возможностью смещения направляется в центрическом отверстии вала 1 и выступает одним концом из свободной торцовой стороны вала 1.

Кольцевые пазы 6,6¹ соединены с линиями 11, 11¹ рабочей жидкости, которые подключены к присоединениям U₁ и U₂ управляющего вентиля 12, который выполняет функцию гидравлически срабатывающего 4/3-ходового вентиля и оснащен на входной стороне отводящим присоединением Т и присоединением для вырабатываемого насосом 13 первичного давления Р₁. Первичное давление Р₁ приложено в позиции 14 на торцевой стороне управляющего поршня в управляющем вентиле 12, в то время как противолежащая сторона управляющего поршня в позиции 15 нагружена пружиной 16 и приложенным к гидродвигателю давлением Р₂.

Первичное давление Р₁ насоса 13 приложено, кроме того, к вентилю 17 регулирования потока, через который к гидродвигателю подводится необходимое количество рабочей жидкости. После вентиля 17 регулирования потока в напорной линии 18 действует необходимое для двигателя давление Р₂. На вентиле 17 регулирования потока расположено нагруженное пружиной исполнительное звено 19, которое нагружается толкателем 10 гидродвигателя. Исполнительное звено 19 воздействует, например, через управляющий кулачок на величину пропускания вентиля 17 регулирования потока, что при перемещении исполнительного звена 19 увеличивается или уменьшается пропускаемый вентилем регулирования поток рабочей жидкости.

При помощи ограничителя 20 давления в линии 21 рабочей жидкости вентиль 17 регулирования давления может быть отрегулирован до определенного количества рабочей жидкости с целью предварительной регулировки числа оборотов гидродвигателя до определенной величины.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем положении гидродвигатель работает, например, с заданным числом оборотов и заданной разностью Р₁ - Р₂ давлений на вентиле 17 регулирования потока. Если происходит уменьшение крутящего момента, который необходим, например, при работе приводимой в действие гидродвигателем мешалки, то в этом случае сначала уменьшается необходимое для двигателя рабочее давление Р₂. Это уменьшение величины Р₂ действует на управляющий вентиль 12 так, что через линии 11, 11¹ рабочей жидкости и исполнительные поршни 4, 4¹ уменьшается эксцентричность эксцентрического кольца 3, в результате чего при необходимом для двигателя крутящем моменте и укороченном действии рычага на эксцентрике рабочее давление Р₂ вновь возрастает до величины, которая соответствует заданной разности Р₁ - Р₂ давлений, причем исходят на того, что выработанное насосом 13 давление Р₁ является неизменным. Таким образом, с помощью управляющего вентиля 12 при изменяющемся крутящем моменте разность давлений на вентиле 17 регулирования потока поддерживается на неизменной величине с целью предотвращения потерь мощности.

Осуществленная при этом радиальная регулировка эксцентрического кольца 3 передается через управляющий штифт 7 в осевое движение смещения толкателя 10, который через исполнительное звено 19 воздействует на вентиль 17 регулирования потока так, что происходит уменьшение количества рабочей жидкости, которая подводится от вентиля 17 регулирования потока к гидродвигателю. Если при уменьшенной эксцентричности и, следовательно, при уменьшенном поглощающем объеме гидродвигателя количество подводимой от вентиля 17 регулирования потока рабочей жидкости оставалось бы неизменным, то в этом случае вследствие уменьшенного поглощающего объема произошло бы увеличение числа оборотов двигателя. За счет механического соединения 17 регулирования потока с узлом регулирования эксцентрика применительно к описанному примеру количество рабочей жидкости, подводимой к гидродвигателю, уменьшается так, что число оборотов двигателя остается неизменным, в то время как одновременно разность давлений на вентиле регулирования потока поддерживается на неизменной величине.

Соответствующим образом при увеличении необходимого для двигателя крутящего момента сначала повышается рабочее давление Р₂ и, следовательно, через управляющий вентиль 12 увеличивается эксцентричность, чтобы при неизменном давлении Р₂ обеспечить возможность выработки увеличенного крутящего момента, в то время как через толкатель 10 и исполнительное звено 19 вырабатываемое вентилем 17 регулирования потока количество рабочей жидкости увеличивается так, что при увеличенной эксцентричности число оборотов остается неизменным.

С помощью описанного устройства гидродвигатель работает всегда с одним и тем же числом оборотов и оптимальным рабочим давлением. В случае использования систем централизованного обеспечения, при которых от одного насоса 13 через один управляющий вентиль 12 и один вентиль 17 регулирования потока снабжаются рабочей жидкостью несколько гидродвигателей, достигается существенное улучшение коэффициента полезного действия, так как отдельные гидродвигатели несмотря на различные величины нагрузки работают с оптимальным коэффициентом полезного действия. В результате этого обеспечивается возможность более благоприятной реализации мощности при использовании системы централизованного запитывания.

Поддержание числа оборотов на неизменной величине при оптимизации давления с помощью управляющего вентиля 12 могло бы быть достигнуто также с помощью чувствительных элементов для регистрации числа оборотов, датчиков величин измерения и подобных электрических конструктивных элементов, однако для этого потребовались бы расходы, которые существенно выше тех, которые возникают при использовании описанного механического сопряжения регулировки эксцентричности и вентиля 17 регулирования потока, которое может быть реализовано весьма несложным образом и с малыми расходами.

Возможны различные преобразования описанной конструкции. Например, вместо косого зубчатого венца 8, 9 на управляющем штифте и на толкателе 10 может быть предусмотрен также управляющий кулачок, или наклонная поверхность на одном из обоих конструктивных элементов, в то время как на другом конструктивном элементе расположен кулачок или цапфа, которые взаимодействуют с этим управляющим кулачком. Предпочтителен управляющий паз или подобный элемент, аналогичный изображенному зубчатому венцу. В результате за счет регулировочного движения управляющего штифта 7 в обоих направлениях толкатель 10 перемещается в обоих направлениях без необходимости нагружения толкателя 10 усилием пружины в одном направлении. Толкатель 10 может быть непосредственно связан с исполнительным звеном 19 вентиля 17 регулирования давления. Исполнительное звено 19 может нагружаться пружиной так, что оно удерживается в состоянии прилегания к толкателю 10.

Линии 5,5¹ рабочей жидкости (см. фиг. 2) соединены через пазы 6,6¹ с линиями 11, 11¹ рабочей жидкости, которые выполнены в толкателе 10, на удлинении которого расположен управляющий вентиль 12¹ . Средний паз 22 в сквозном отверстии управляющего вентиля 12¹ нагружается через линию 23 и поворотный проходной элемент первичным давлением Р₁ насоса 13, в то время как пазы 24 соответствуют присоединению Т управляющего вентиля 12 на фиг. 1 и соединены с атмосферой. Присоединения U₁ и U₂ соответствуют разнесению расположенным местам впадания линий 11 в толкатель 10 в области пазов 22, 24. К нагруженному пружиной 25 управляющему вентилю 12¹ прилегает плечо поворотно укрепленного исполнительного рычага 26, другое плечо которого нагружается через соленоид 27 с заданным передаточным соотношением. За счет поворота исполнительного рычага 26 управляющий вентиль 12¹ на толкателе 10 смещается так, что на основании соответствующего нагружения рабочей жидкостью через линии 11, 11¹ и исполнительные поршни 4,4¹ эксцентричность изменяется так, что разность Р₁ - Р₂ давлений на вентиле регулирования потока поддерживается в узких границах на неизменной величине. При этом пружина 25 опирается на конструктивный элемент 28 корпуса двигателя. Толкатель 10 выступает над торцовой стороной управляющего вентиля 12¹, в результате чего этот свободный конец толкателя 10 может воздействовать на исполнительное звено 19 вентиля регулирования потока.

Соленоид 27 может управляться соответствующими электрическими сигналами так, что осуществляется необходимое для оптимизации давления регулирование эксцентричности при изменении крутящего момента. С этой целью предусмотрены соответствующие исполнительные датчики. Чувствительный элемент 29 для определения числа оборотов соединен с блоком 30 для обработки фактических и заданных значений. Соответствующий блок для фактических и заданных значений рабочего давления обозначен позицией 31. Позицией 32 обозначен взаимодействующий с толкателем 10 чувствительный элемент для эксцентричности или поглощающего объема двигателя, который соединен с блоком 33 для фактических и заданных значений.

Устройство схематически изображенное на фиг. 2, может использоваться также для оптимизации давления при изменяющемся числе оборотов гидродвигателя, в результате чего в этом случае толкатель 10 не воздействует через исполнительное звено 19 на вентиль регулирования потока для поддержания числа оборотов на неизменной величине.