Лопастной гидродвигатель

(51) 5 2 ЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВУ ИСАНИ ВТОР СКОМУ т- аНа зоб пастноиразрез;фиг. 1; ннана тение относится гидравл го вращ че троению и касаетс й дискрет для созда тельногоих моменна Фиг фиг, 3 фиг. 4 двигат а фиг. 1; а фиг. 2; а фиг. 2; Д на фиг. тя нжени ния к гут найт ков, робенени ов, которые Фиг, 5 на фиг пр ах с ов машинах Цель путем с пользов фекта ж городкиение КПД и ис ге Ло одержиикрепле 3 в о. эррецилиндной к н расто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Всесоюзный проектно-технологичес-.кий институт энергетического машиностроения(57) Изобретение относится к машиностроению и касается гидравлическихдвигателей дискретного вращательногодвижения. Цель изобретения - повьппение КПД за счет снижения сил тренияпри использовании электрореологического эффекта для торможения перегородки, Лопастной гидродвигатель содержит цилиндрический корпус 1, установленный в нем ротор 4 с лопастью 19.В кольцевой полости между корпусом 1и ротором 4 установлена перегородка 24, выполненная с двумя участкаизобретения - повьппижения сил трения прнии электрореологичесдкости для торможения.2ми цилиндрической поверхности 30, лежащими по обе стороны уплотнения 34и обращенными к внутренней поверхности корпуса 1. Цилиндрические поверхности 30 перегородки. 24 расположены на двух дугообразных выступах 27 и 28 с зазором к внутренней поверхности корпуса 1 и снабжены электродами 31. На боковых сторонах 36,37 перегородки 24 установлены бесконтактные вы,ключатели 38,39, Рабочие элементы в виде якорей 40,41 бесконтактных выключателей 38,39 закреплены на отве ных боковых сторонах лопасти 19, вз имодействующей с перегородкой 24, электроды 31 и бесконтактные выключаО тели 38,39 соединены с блоком элект- щ роуправления, связанным с гидрораспределителем. Вся система заполнена высококонцентрированной суспензией, ( обеспечивающей электрореологический эффект в зазоре между перегородкой 24 3 и внутренней поверхностью корпуса 1 при подаче напряжения на электроды 31 Таким путем обеспечивается эффективное торможение. перегородки, 7 ил. Фиг. 1 представлен лдвигатель, продольный2 - разрез А-А насечение Б-Б нсечение В-В н- сечение Г-Г н6 - сечение Д- блок-схема.астной гидродвигательрический корпус 1 снему винтами 2 крышкочках которых установлеможностью вращения ротор 4, Последнийимеет цапфу 5, кольцевой диск 6, шейку 7 и хвостовик 8, выполненные совместно. В цапфе 5 выполнено резьбовоеотверстие, в которое эавинчена гайка9, застопоренная винтами 10 от проворота. Гайка 9 связана самотормоэящейся резьбой с винтом 11, принадлежащим тяге (не показана), проходящемусквозь отверстие 12 в роторе 4, Корпус 1 может крепиться с помощью винтов 13 к Фланцу 14, Кольцевой диск 6ротора выполнен толщиной Ь/2, где Ь -глубина цилиндрической кольцевой полости 15 корпуса 1, снабжен торцовымиуплотнениями 16 и имеет радиальноеотверстие, в котором закреплена посредством штифтов 17 цапфа 18 прямоугольной лопасти 19 ротора, Лопастьустановлена в кольцевой полости 15корпуса 1 подвижно, имеет канавкус уплотнением 20,На шейке 7 ротора 4 установленокольцо 21, толщиной Ь/2, имеющее радиальное отверстие, в котором посредством штифтов 22 закреплена цапфа 23перегородки 24, разделяющей вместес лопастью 19 рабочую полость 15 нарабочие камеры 25 и 26, Перегородка24 размещена в кольцевой полости 15между корпусом 1 и ротором 4 с возможностью дискретного поворота и торможения и выполнена в виде дугообразных выступов 27 и 28, Цилиндрическиеповехности 29 и ЗО перегородки 24расположены с зазором А к внутреннейповерхности корпуса 1 и снабженыэлектродами 31, электрически изолированными друг от друга и закрепленными в двух электрически изолированныхсекциях возбуждения электростатического поля, установленных в пазах 32,выполненных в каждом из дугообразныхвыступов 27 и 28,Электроды 31 защищены диэлектрическими пластинами 33. Перегородка 24снабжена уплотнением 34, разделяющимцилиндрическую поверхность 30 перегородки 24 на два участка. В каждомпазу 32 закреплены уплотнения 35, Набоковых сторонах 36 и 37 перегородки 24, обращенных к рабочим камерам 25 и 26, установлены бесконтактные выключатели 38 и 39, На ответныхбоковых сторонах лопасти 19 закрепле"ны рабочие элементы бесконтактныхвыключателей 38 и 39 в виде якорей40 и 41, выступы 42 которых согласо. ваны по расположению с пазами 43 вы-ключателей 38 и 39. Электроды 3-1 соединены, чередуясь через один; с двумяпроводниками, размещенными в пазах 32,Провода электрических соединений отбесконтактных выключателей 38 и 39и электродов 31 проложены сквозь отверстия 44, пазы 32, отверстия 4547 и присоединены к электрически изолированным кольцевым контактам коллектора 48, Последний закреплен .в углуб-лении торца кольца 21 и окружен торцовым уплотнением 49.15 К кольцевым контактам коллектора. 48 примыкают графитовые щетки 50, установленные подвижно в закрепленнойв крышке 3 диэлектрической обойме 51,Графитовые щетки 52, установленные20 также в обойме 51 и имеющие общие пружины со щетками 50, поджимаются кэлектрически изолированным контактамдополнительного коллектора 53. Последний закреплен в муфте 54, установлен 25 ной на упорных подшипниках с воэможностью вращения относительно крышки3 и хвостовика 8,и соединен проводами через отверстие 55 и штуцер 56 сблоком 57 электроуправления двигателем (Фиг, 7). В муфте 54 выполненыкольцевые канавки 58 и 59, сообщающиеся через отверстия 60 и штуцеры 61с трубопроводами 62 и 63 и по каналам64 - 67 - с рабочими камерами 25 и35 ф26 расположенными с двух сторон лопасти .1 9, Муфта 54 Фиксирована нахвостовике 8 с помощью шайбы 68 и гаек 69.Трубопроводы 62 и 63 присоединены40 к трехпозиционному гидрораспределителю 70, управляемому электромагни.тами 71 и 72, которые электричеекисоединены с блоком 57 электроуправления и кнопочной колодкой 73 управления, Для возбуждения на роторе тормозного момента он поджат к торцу крышки3 посредством скошенных плунжеров 74и 75 и пружины 76, регулируемой винтом 77.50Лопастной гидродвигатель работаетследующим образом,В исходном положении вся гидросистема, в том числе гидрораспределитель 70, трубопроводы 62 и 63, камеры25 и 26 и зазор , заполнена энергоносителем, В качестве энергоносителяиспользуется высококонцентрированнаясуспензия диатомита в трансформаторном масле с содержанием твердой фазы845 6 5 155125-357. и активатора (воды) 707 от содержания диатомита в суспензии. Указанная суспензия обеспечивает возможность возбуждения электрореологичес 5кого тормозного эффекта в зазоре привозбуждении электростатического полямежду электродами 31,Гидрораспределитель 70 находится всреднем положении на слив из камер 25и 26 в бак гидростанции, Электроды 31и бесконтактные выключатели 38 и 39обесточены, Взаимное расположение лопасти 19 и перегородки 24 - произвольное, 1 бПри необходимости вращения ротора4, например, по стрелке Е нажатиемкнопки Зк на кнопочной колодке 73включается блок 57 электроуправленияи электромагнит 72, который устанавливает гидрораспределитель 70 в крайнее правое положение, При этом суспензия по трубопроводу 62., канавке 58муфты 54 и каналам 64 и 65 поступаетпод давлением в камеру 25, а из камеры 26 по каналам 67 и 66, канавке59 и трубопроводу 63 - .на слив, Одновременно на электроды 31 и бесконтактные выключатели 38 и 39 через коллекторы 48 и 53 и щетки 50 и 52 подается 0электрическое напряжение,При этом возбуждается в зазоре Ьтормозной электрореологический эффект, которым перегородка 24 затормаживается с усилием, равным удельной35тормозной величине, умноженной на площадь поверхностей секций, в которыхустановлены электроды 31, поэтому указанную поверхность, а следовательно,и дугообразные выступы 27 и 28 выполняют возможно большей. От давлениясреды на лопасть 19 она совместнос ротором 4 и гайкой 9 поворачивается в направлении стрелки Е и с помощью реэьбового соединения перемещает винт 11 с тягой в направлениистрелки И. Приближаясь к заторможенной перегородке 24, лопасть 19 углуб,ляет выступ 42 в паз 43 бесконтактного выключателя 39, от сигнала которого блок 57 электроуправления выключаетпитание электродов 31 и электромагнита72 и включает питание электромагнита 71.В результате исчезает тормозной эффект в зазоре 1 и с трубопроводами 62и 63 соединяется левая секция гидрораспределителя 70, Вследствие этогосреда под давлением по трубопроводу63, канавке 59 и каналам 66 и 6 поступает в камеру 26, а из камеры 25по каналам 65 и 64, канавке 58 и трубопроводу 62 поступает на слив.После исчезновения электрореологического тормозного эффекта перегородка 24 испытывает некоторый тормозноймомент от трения уплотнений и щеток,поэтому для сохранения неподвижностиротора 4 на него возействуют дополнительным моментом трения посредствомподжимаемого пружиной 76 плунжера 74,который, суммируясь с моментом трения от уплотнений 20 и 16, превьппаетмомент трения перегородки 24, Вследствие указанного при подаче давленияв камеру 26 ротор 4 с лопастью 19 сохраняют неподвижность, а перегородка24 начинает поворачиваться в направлении стрелки Е,Когда в паз 43 бесконтактного выключателя 38 углубится выступ 42 якоря 40, поступает сигнал на блок 57управления, который переключает гидрораспределитель 70 в правое положение и включает напряжение на электроды 31. В результате перегородка 24вновь затормозится, а лопасть 19 сротором 4 совершают поворот в направлении стрелки Е. 11 ри многократном повторении дискретных поворотов ротора,винт 11 с тягой совершает сколь угодно большой ход. Окончанию перемещенияперемещаемого объекта до упора сопутствует резкое увеличение давленияв гидросистеме вследствие остановкиротора, что служит сигналом к возвращению органов управления гидродвигателем в исходное положение,Для совершения обратного хода нажимают кнопку От на кнопочной колод.ке 73 управления, при этом началуцикла соответствует включение золотника в левую позицию, в результатечего давление подается в камеру 26,вынуждая ротор 4 и перегородку 24поворачиваться в направлении стрелкиИ и перемещать винт 11 в направлениистрелки К на режим детали,Циклическая последовательность, торможение перегородки 24, а от сигналавыключателя 38 - ее открепление,В силу вязкости суспензии она по 1стоянно сохраняется в зазоре А независимо от включения камер.25 и 26 наслив, поэтому электрореологический1551 эффект возникает на всей протяженности дуговых секций электродов 31, 1Преимущества торможения перегородки с по мощью элек тра реоло гиче ско го эффекта заключается в увеличении К 1 Щ,Формула из обре те ния10Лопастной гидродвигатель, содержащий цилиндрический корпус, установленный,в корпусе ротор с лопастью, перегородку, размещенную в кольцевой полости между корпусом и ротором,15 разделяющую кольцевую полость на ра:бочие камеры и имеющую цилиндрическую поверхность, обращенную к внутренней цилиндрической поверхно сти корпуса, средства фиксации подвижной перегородки в корпусе, каналы для подвода20 и отвода рабочей среды, гидрораспре 8458делитель и блок управления, о т л ичающийс я тем, что, сцелью повышения КД за счет снижения сил трения при использовании электрореологического эффекта жидкости для торможения подвижной перегородки, средства фиксации выполнены в виде электродов, расположенных на двух участках цилиндрической поверхности перегородки, лежащих по разные стороны уплотнения, при этом между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и цилиндрической поверхностью участков перегородки образован зазор, а на боковых поверхностях пе регородки, обращенных к рабоче камерам, установлены бесконтактные выключатели, причем электроды и бесконтактные выключатели соединены с блоком электроуправления газораспределителя. Ц1551845. Составитель С, БрыковаТехред М,дидьпс Ко ррект Бланар Ревская едак каз 31 Тираж 53 исное рственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 И Г и ГКНТ ССС и роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у