радиально-поршневой гидродвигатель

Формула изобретения

1. Радиально-поршневой гидродвигатель, содержащий корпус и/или цилиндр с крышкой, по меньшей мере один поршень, установленный с возможностью контакта с эксцентриком выходного вала и с возможностью колебательного движения и взаимодействия с направляющим телом, расположенным радиально и имеющим кольцевой участок наружной выпуклой сферической опорной поверхности, прилегающий к ответному кольцевому участку вогнутой сферической опорной поверхности, выполненной на корпусе или на крышке цилиндра, отличающийся тем, что направляющее тело выполнено с торцовой поверхностью, расположенной перпендикулярно его продольной оси, обращенной к кольцевому участку опорной поверхности корпуса или крышке цилиндра, нагруженной давлением рабочей жидкости и служащей разгрузочной плоскостью, своим периметром лежащей в пределах упомянутого кольцевого участка опорной поверхности корпуса или крышки цилиндра при любом положении поршня.

2. Гидродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой участок опорной поверхности направляющего тела выполнен более узким, чем кольцевой участок опорной поверхности корпуса или крышки цилиндра.

3. Гидродвигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на кольцевом участке опорной поверхности направляющего тела вблизи его торцовой поверхности выполнен паз, который посредством отверстия сообщен с полостью слива рабочей жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования радиально-поршневых гидродвигателей.

Известен радиально-поршневой гидродвигатель, содержащий корпус и/или цилиндр с крышкой, по меньшей мере, один поршень, установленный с возможностью контакта с эксцентриком выходного вала и с возможностью колебательного движения и взаимодействия с направляющим телом, расположенным радиально и имеющим кольцевой участок наружной выпуклой сферической опорной поверхности, прилегающей к ответному кольцевому участку вогнутой сферической опорной поверхности, выполненной на корпусе или на крышке цилиндра (Fr, патент N 2296778, кл. 6 F 04 B 1/04, 1977).

Недостатками этого гидродвигателя являются потери на трение и гидравлические утечки, вследствие несовершенства механизма разгрузки поршня.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание радиально-поршневого гидродвигателя, который бы имел максимальный коэффициент разгружения.

Согласно изобретению, эта задача решается благодаря соответствующему выбору размеров вогнутой сферической опорной поверхности на корпусе по сравнению с выпуклой сферической опорной поверхностью направляющего тела. При колебательном движении направляющего тела опорная поверхность на корпусе освобождается для нагружения рабочей жидкостью частично, а опорная поверхность на направляющем теле, как это было раньше, не нагружается. Диаметру разгружения d_e на направляющем теле, на который воздействует сила F_н, соответствует такое колебательное движение направляющего тела, что в любом положении его отклонения неизменно достигается высокая степень разгружения, которая ввиду неизменной ориентации друг относительно друга действующих сил может быть точно рассчитана.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение сил, действующих на направляющее тело поршня в конструкции, предлагаемой согласно изобретению; на фиг. 2 другая форма реализации предлагаемой конструкции.

В конструктивном примере согласно фиг. 1 выпуклая сферическая опорная поверхность 4 направляющего тела 2 сделана примерно такой же ширины, что и соответствующая вогнутая сферическая опорная поверхность 5 на корпусе или на крышке цилиндра 6. Следовательно, в представленном положении максимального отклонения направляющего тела 2 его опорная поверхность 4 накрывает одну сторону опорной поверхности 5 на корпусе 6, в то время как противолежащая сторона опорной поверхности 5 на корпусе 6 частично освобождается. Ширина сферической опорной поверхности 4 может выбираться любой. Теоретически, она может достигать нулевого значения. В таком варианте взаимной связи между шириной сферической опорной поверхности 4 и шириной сферической опорной поверхности 5 на крышке цилиндра нет. Сферическая опорная поверхность на крышке цилиндра должна иметь несколько меньшую ширину, чем ширина круглой сферической опорной поверхности 4, поскольку коэффициент разгружения не является 100-процентным и требуется передача только результирующей остаточной силы. Следовательно, торцевая поверхность 8 направляющего тела 2, образующая диаметр разгружения d_e, постоянно нагружается рабочей жидкостью, поступающей из камеры сжатия 1. Нагружение происходит таким образом, что сила разгружения F_н, вызванная давлением Р_в, отслеживает колебательное движение и всегда направлена по оси направляющего тела 2.

В среднем положении, при 0, внешняя часть опорной поверхности 5 свободно прилегает к корпусу 6 по всему его объему, следовательно, поверхность разгружения на верхней торцевой поверхности 8 направляющего тела 2 нагружается силами давления в такой же степени, как в положении максимального отклонения согласно фиг. 1.

В отличие от известной конструкции, в конструкции согласно фиг. 1, поверхность разгружения на торцевой поверхности направляющего тела 2 образуется не частью опорной поверхности 4 на направляющем теле, а только торцевой поверхностью 8, края которой при колебательном движении скользят по опорной поверхности 5 на корпусе 6. В известной же конструкции часть опорной поверхности 4 на направляющем теле 2 всегда находится под давлением рабочей жидкости, вследствие чего сила разгружения F_н не может отслеживать колебательное движение направляющего тела 2.

В предлагаемой конструкции плоскость поверхности разгружения d_e или ее проекция пересекают в осевом направлении вогнутую сферическую опорную поверхность 5 на корпусе 6. Ширина вкладыша подшипника 5 на корпусе 6 определяется, в сущности, диапазоном колебаний поверхности разгружения d_e, расположенной перпендикулярно к продольной оси направляющего тела 2. Названный момент справедлив для установки минимальной высоты верхнего края вкладыша подшипника 5. Нижний край вкладыша подшипника 5 установлен таким образом, что даже в максимальном положении отклонения справа вниз (фиг. 1) для направляющего тела 2 остается еще достаточная опорная поверхность.

На фиг. 1 в положении максимального отклонения направляющего тела 2 показана минимальная высота верхнего края опорной поверхности 5 на корпусе. В конструктивном примере согласно фиг. 1 ширина опорной поверхности 4 на направляющем теле соответствует ширине опорной поверхности 5 на корпусе, вследствие чего в положении максимального отклонения обе опорные поверхности на одной из их сторон полностью перекрываются. Однако, как говорилось выше, такая ширина для опорной поверхности 4 не требуется.

Путем такого оформления опорной поверхности между направляющим телом и корпусом или крышкой цилиндра достигается тот момент, что гидравлическое поле разгружения и появляющаяся в нем сила разгружения F_н связаны с колеблющимся направляющим телом. Гидравлическая сила разгружения действует в той же плоскости или в направлении выравнивания, однако, встречно с силой реакции на радиальной внутренней стороне направляющего тела, следовательно, нет такого критического положения, в котором надо было бы опасаться поднятия или опускания поршня, так как в любом положении отклонения заложен один и тот же момент трения. Сила F_н не может быть больше силы F_к, следовательно, коэффициент разгружения уже не ограничивается формой радиально-поршневого гидродвигателя, а ограничивается только величиной поля давлений. Если бы теоретически сила F_н была равна силе F_к, то коэффициент разгружения составил бы 100%

В случае большей величины коэффициента разгружения силы трения минимизируются. Этот факт очень положительно сказывается на моменте трения направляющего тела.

На фиг. 2 согласно изобретению показана конструкция, в которой направляющее тело 2 охватывает поршень 3. В этой конструкции имеет место то же условие, в соответствии с которым плоскость разгружающей поверхности отклоняется только в области вкладыша подшипника 5 на корпусе 6 и не более того. Момент трения на направляющем теле 2 благодаря этому может быть сведен к минимальному значению, вследствие чего коэффициент разгружения имеет большую величину, а силы трения N m незначительны. Хотя с конструктивной точки зрения такая конструкция имеет относительно большой радиус сферы R_к, который больше диаметра поршня, так как поршень охвачен направляющим телом, однако, за счет этого момент трения может выдерживаться очень малым.

В конструкции согласно фиг. 2 верхняя часть направляющего тела 2" сделана сферической, причем подпираемое пружиной 9 опорное кольцо 10 расположено в нижней области сферы и опирается на корпус или крышку цилиндра. Цифрой 11 на фиг. 2 обозначен эксцентрик, по окружности которого скользят поршни 3 или 3".

Цифрой 12 на фиг. 2 обозначен сделанный на опорной поверхности 4 кольцевой паз, который расположен вблизи торцевой поверхности направляющего тела 2" и скошенным отверстием 13 постоянно связан с полостью слива масла радиально-поршневого гидродвигателя. Как и в конструкции согласно фиг. 1, так и в конструкции согласно фиг. 2 между опорными поверхностями 4 и 5 требуется относительно узкая уплотнительная поверхность, чтобы получить высокий коэффициент разгружения и передать остающиеся из разности F_к-F_н силы. Ввиду этого кольцевой паз 12 сделан вблизи торцевой поверхности направляющего тела 2", на круглой сферической опорной поверхности 4. Таким образом, плоскость давлений на торцевой поверхности 8 направляющего тела 2" оказывается определенной точно, так как кольцевой паз 12 сделан над скошенным отверстием 13 масляного давления, в остальной области круглой сферической опорной поверхности 4. Без кольцевого паза 12 с отверстием для разгружения 13 снижение давления в области подшипника и, вместе с тем, точное определение поля разгруженного давления было бы невозможным. Выпуклая круглая сферическая опорная поверхность 4, расположенная ниже кольцевого паза 12, служит только для уменьшения контактного напряжения и для улучшения управления сферической поверхностью в крышке цилиндра.

С помощью предложенной в изобретении конструкции может быть достигнут, с одной стороны, максимальный коэффициент разгружения, а, с другой стороны, этот коэффициент может быть точно и однозначно предопределен, так как в каждом положении отклонения силы давления действуют в направлении оси направляющего тела.

В то время как в конструкции согласно фиг. 1 поршень 3 пустотелый, а направляющее тело 2 имеет вид сплошного цилиндра, который втягивается в пустотелый поршень, в конструкции согласно фиг. 2 направляющее тело 2" имеет цилиндрическую выемку, в которую вводится перемещаемый сплошной поршень 3", причем в этой конструкции направляющее тело 2" охватывает поршень 3".

На торцевой поверхности направляющих тел 2 или 2", в средней ее области, могут иметься выпуклости. Существенным является тот факт, что благодаря диаметру d_e, имеется определенная, гидравлическая эффективная поверхность разгружения, которая в процессе колебательного движения поршня пересекает опорную поверхность 5 на корпусе.