Распределитель объемной гидромашины

(57) Использование: в обънах гидроприводов разлиСущность изобретеним; раемной гидромашины имее высокого (2) давления, оканчивающимися дроссельными элементами (3 и 4). На перемычках между окнами выполнены соединительные отверстия (5 и 6), сообщающиеся с каналами, каждый из которых соединен с соответствующим окном, С торцовой поверхностью распределителя контактирует торец блока рабочих камер, оканчивающихся окнами (10), имеющими пазы (11) для соединеним с отверстиями (5 и 6). Ширина паза равна диаметру отверстий на перемычках, определяемому из соотношеним б = (0,069- 0,086), где Чо - геометрический объем рабочей камеры. 1 табл., 6 ил.Изобретение относится к машиностроению, а именно к объемным гидромашинам, и может быть использовано в гидроприводе различного оборудования.Известны торцовые распределители объемной гидромашины (ОГМ), содержащие полости высокого (ВД) и низкого (НД) давления, на перемычках между которыми выполняются соединительные отверстия. сообщаемые с помощью внутренних дроссельных каналов с этими полостями. С полостями также сообщаются дроссельные элементы (ДЭ) в виде канавок. К торцу распределителя примыкает блок рабочих камер (РК), на каждой иэ которых выполнены пазы, расположенные так, что при вращении блока каждый паэ эа один оборот сообщается то с одним, то с другим соедини. тельным отверстием.Известен также торцовый распределитель, на перемычках между полостями ВД и НД которого выполнены соединительные отверстия, сообщаемые посредством внутренних каналов малого диаметра (бк 1, где 1 - длина канала) с этими полостями,и ДЭ, примыкающие к последним.Назначение внутренних дроссельных каналов и ДЗ - обеспечить условие плавного повышения давления в РКОГМ от давления в полости НД до давления в полости ВД при движении вдоль перемычек каждой из камер (условие безударной коммутации).Невыполнение этого условия приводит к резким пульсациям давления, возникающим в моменты сообщения каждой из камер с окном ВД, и, как следствие, к повышенному шуму, излучаемому ГМ.Недостатками известной гидромашины являются; технологическая сложность выполнения внутренних каналов, имеющих д,1, т.е. длинных узких щелей: большая вероятность заращивания (облитерации) внутренних каналов в процессе эксплуатации вплоть до полного перекрытия сечения и затрудненность их очистки; зависимость пульсаций давления в рабочих камерах на участке коммутации (и, как следствие, зависимость шума, излучаемого ГМ) от изменения температуры рабочей жидкости вследствие колебаний в широких пределах расходной характеристики внутреннего дроссельного канала при изменении температуры жидкости, свойственной ламинарному режиму ее течения через канал с д 1 (узкую щель); увеличение шума, излучаемого ГМ, связанное с содержанием в рабочей жидкости объемных гидромашин нерастворенной газовой составляющей, неучтенной в известной гидромашине, что приводит к существенному занижению необходимой пропускной способности внутренних дрос сельных каналов, а следовательно, их поперечного сечения. В результате нарушается требование о плавном повышении давления в РК при их движении вдоль перемычек и безударном сообщении с полостью ВД,Цель изобретения - снижение шума, улучшение эксплуатационных и технологических характеристик гидромашины,Цель достигается тем, что ширина паза равна диаметру соединительного отверстия, а сам диаметрвыбирается из соотношенияд =(0,069-0,086) ГЧогде Чо - геометрический объем рабочей ка 10 меры,Для обоснования этого следует воспользоваться некоторыми теоретическими положениями, Известно, что для обеспечения условий безударной коммутации необходимо, чтобы на 1-й (по воэможности кратковременной) стадии всего периода коммутации (под которым понимают время переезда одной рабочей камеры в направлении от окна НД к окну ВД или в обратном направлении на противоположной перемычке между окнами) через внутренний канал и соединительное отверстие в РК поступило количество жидкости, достаточное для сжатия всех пузырьков фазы Г, со 20 25 держащихся в нерастворенном виде в 2-фаэной смеси, заключенной в камере; на 2-й стадии после разобщения камеры от соединительного отверстия резко уменьшить поступление жидкости в РК с тем, чтобы давление оставшейся в камере жидкой фазы (фазы Ж) плавно повышалось; на 3-й стадии поступление жидкости должно снова увеличиться, чтобы давления в РК и окне ВД в момент их сообщения стали одинаковыми,Чц =- 2 бйо = о)г = 2 л пг (12об 2Чу, =0 =р - .( - (р 1 - р (2)49где Я - объем жидкости поступившей через отверстие 2 в РК;,и - коэффициент расхода отверстия;р- плотность жидкости;р 1 и р - давление в окне ВД и в РК соответственно;в- угловая скорость РК;и - частота вращения РК;г - радиус вращения оси РК.Формулой (1) окружная скорость Чц движения цилиндра ограничивается временем Ь сообщения паза 1 в цилиндре с соединительным отверстием 2 диаметром о (фиг.1), Формула (2) выражает средний расход че 40 Для обеспечения 1-й стадии необходимо выполнить следующие требования(1) и (6) периодавнение- ) (6) , получи Чо Искл следу ив из щее ур й 12(р 1) =Чо апг(р) . (7) тоящие в правой и левой час- (7), имеют одинаковую Разедовательно, разделив все член, находящийся в правой ем это уравнение к беэраз 0,159 р б Выражения, с тях уравнения мерность, сл уравнение на части, привед мерному виду- 1. (8)Чо епг (р)ерепишем резразмерное уравнение (8) вледующем виде: Чо 0,159,и ( р 1 а окончательно имеем б = К-Яо, рез соединительное отверстие диаметром б за тот же период ь.В выражении (2) площадь соединительного отверстия и соответственно его диаметр б 1 приняты постоянными величинами, хотя в действительности площадь изменяет. ся за период то по известному закону (фиг.2). ПРимем, что сРеднЯЯ ордината Яср Равна средней ординате синусоиды на отрезке от нуля до л. В этом случае, как известно, среднее значение приближенно равно 0,637 от максимального, Тогда5 ср = 0,6375 макс.Подставляя Яср =,об ср/4 и Ямакс = лб /4, получим. б 1= бср = 0,798 б (3)В соответствии с 1-й стадией условия безударной коммутации объем ЧЧ в формуле (2) равенЮ/ = гпЧо, (4) где в - относительное содержание фазы Г в 2-фаэной смеси, заключенной в РК;Чо - геометрический объем РК.Давление р в РК в процессе коммутации изменяется от давления рнд в окне НД до р 1 в окне ВД. Примем среднюю.арифметическую величину на этом интервалеР 1 - Рнд2де К езразмерн щий от эксплуатационР 1, в, и, , а также от метра г, функциональс размерами внутрен- алов, ни с объемом РК, ожет быть вставлено в я при условии, если коэффициента К отнокоэффициент, завися ных параметров и, геометрического пара но не связанного ни них дроссельных канВыражение (10) м формулу изобретени пределы изменения сительно невелики,Определим эти и пишем выражение (Кмакс) и минимальног фициента К,Кмакс 10 15 еделы, Для этого 3 для максимально (Кмин) значений коэ Кми 12) азд 3) н, Р 1 мин, Омингдето = : Р 1 -/4 мзкс Р 1 макс птмакс30 и=-;г -пмин - ГминПмакс . гмакс рмаксВ рабочем диапазоне температур и давления современного гидропривода пределыизменения плотности р= 810890 кг/м,При вязкости минеральных масел, охватывающей практически весь рабочий диапазон современного гидропривода, величинаа изменяется в пределах 7 - 97 ь, В работающем гидроприводе в = бе, Примем пред 40 елы а - 6-9;4, Изменение перепада0 давления на входе и выходе аксиально-поршневых гидромашин типа 210 (как насосов,так и гидромоторов) во всем диапазоне чисел оборотов и в рабочем (92 - 94 о 6) диапазоне КПД находится в пределах р 1 = 5-30 МПа,Отношение максимального к минимальномучисел оборотов для всех типоразмеров гидромоторов марки 210 в рабочих диапазонахдавлений и КПД колеблется в интервале 45, Примем его равным 5,Таким образом: и = 0,2; р = 0,910; в=О,ббб; р 1 = 0,166.Коэффициент расода,и, как известноиз гидравлики, зависит от числа Рейнольдсаи практически не зависит ни от условий эксплуатации, ни от объема РК, ни от диаметраб и перепадов давления. Поэтому можнопринять Д= 1.Рассмотрим в качестве примера семейство аксиально-поршневых гидромашин типз 210, а именно 210,12, 210 16, 210.20, 210.25 и 210.32 отечественного производства, значения Чо и г которых представлены в таблице. Тогда 5г = 3 2 =0,312. Подставив полученные значения,й, р 1, в, и, ги рв формулу(13) имеем К10мин: 0 796:0 8КмаксОкругляя это отношение до 0,8 (с погрешностью менее 1) и подставляя в формулу (11) значения р= О,У, р 1 = 5 МПа; в =0,09; и 25 с 1; г 0,0024 м; р 890 кг/м, 15 получим пределы изменения безразмерного коэффициента . 0,069 К 0,086, Если теперь подставить в формулу (10)максимальное значение коэффициента К, 20 равное 0,0864, и максимальную величину Уо из таблицы, равную 32,14 см, то получимз максимальный диаметр дмакс - 2,74 мм,Для гидромашин типа 210, представленных в таблице, время то, за которое через 25 . отверстия диаметром б и внутренний канал должен пройти объем жидкости Чо, равно 0,001-0,006 с в зависимости от частоты вращения ротора и величины центрального угла между кромками окон высокого и низкого ЗО давления.Если принять максимальное время 0.006 с, то минимальный расход жидкости, . протекающий через внутренний канал; равен, . 35Чо мин 1,65 3 Омин 0006 75 0 см.1 омаксИспользуя известную из гидравлики зависимость, получим выражение для минимального диам т а внутреннего канала4 а Омин =Й чдопПри значении чдоп = 6 м/с потери напора вканале не превышают 5-6 от рабочего давления, Тог а О =- 0,764 см =7,64 мм. 3,14 хбОмин Такйм обрезом, отношение2,8 свиомакс детельствует о значительном превышении 50 диаметра внутреннего канала над величи-ной соединительного отверстия.На фиг.1 и 2 изображены схемы работыгидрорзспределителя; на фиг.З - распределитель со стороны, прилегающей к блоку 55 рабочих камер; на фиг.4 -сечение А-А на фиг,З: из фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг,б- разрез В-В на фиг.З. Распределитель объемной гидромашины включает окна низкого 1 и высокого 1давлений, оканчивающиеся ДЭ 3 и 4. Наперемычках между окнами выполнены соединительные отверстий 5 и 6, сообщающиеся с внутренними каналами 7 и 8постоянного большого сечения, каждый изкоторых соединен с соответствующим окном, С торцовой поверхностью распределителя соприкасается торец блока рабочихкамер, одна из которых изображена позицией 9 нэ фиг.б, С торцовой поверхностьюраспределителя рабочую камеру соединяетокно 10, которое имеет паз 11, контактирующий с соединительными отверстиями 5 иб при вращении блока,Работа устройства в режиме насосапроисходит в следующем порядке. При вращении блока (по стрелке) момент отсечки отокна 1 отверстия 10 одновременно соответствует касанию кромкой паза 11 соединительного отверстия 5. С этого момента вцилиндр начинает поступать жидкость изокнаВД 2 по пути: внутренний канал - соединительное отверстие - рабочая камера.На этой стадии пузырьки нераствореннойфазы Г в рабочей камере активно сжимаются до растворения в жидкой фазе, при этомрасход жидкости определяется только диаметром б отверстия 5, а сам диаметр выбирается по формуле (10).Процесс сжатия и растворения фазы Гзаканчивается после отсечки пазз 11 от соединительного отверстия 5 (показаноштрихпунктирными линиями на фиг.З). Начиная с этого момента поступление жидкости в РК резко ограничивается иопределяется сильно задросселированнымсечением ДЭ 3, которое выбирается из условия обеспечения плавного нарастания давления в РК и уравнивания его с давлением вокне 2.Конфигурация ДЭ выбирается по известным соотношениям.Таким образом, технологические трудности изготовления внутренних каналов 7 и8, свяэанйые с соотношением бк 1, отпали,так как длина и диаметрэтих каналов одногопорядка. Отпала также вероятность заращивзния этих каналов и появилась возможность их очистки в процессе эксплуатациив связи с большим сечением каналов на всейдлине. Благодаря последнему обстоятельству внутренний канал перестал быть узкойщелью, в которой расход сильно зависит оттемпературы рабочей жидкости, что снижает шум, излучаемый ГМ,Аналогично происходит работа гидромашины в режиме гидромотора,Формула изобретения1749539 10 иг Распределитель объемной гидромашины, содержащий распределительный диск, на рабочей поверхности которого расположены серповидные окна высокого и низкого давления с дроссельными канавками, разделенные перемычками и выполненные с возможностью соединения с окнами рабочих камер блока цилиндров. причем на перемычках выполнены отверстия, каждое из которых соединено каналом с серповиднйм окном, расположенным по направлению вращения блока цилиндров, а окна рабочих камер снабжены пазами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения шума, улучшения эксплуатационных и технологиче ских характеристик, ширина паза равнадиаметру отверстия на перемычке, определяемому из соотношения: б = (0,069 - 0,086) Ро,10 где Чо - геометрический объем рабочей камеры,. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2579 ВНИИПИ Г Составитель В,Энгельева: Техред М.Моргентал Корректо Тираж: Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 .