Гидромашина

(56) Авторское св909287, кл. Р 0 за- зме- азо- на хтвердых ма алов АН детельство С/00, 1980 рить щины чины бочей ысить но изки ро- осумного В ценГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИСТЕЛ АШИНАтение позволяет расщ ые возможности гидрома ения регулирования вел ента, угловой скорости в рсирования, расхода ра остить конструкцию, пов вого перемещения, плав ки на отдельные участ аданном направлении и станционность програм абочими параметрами.(54) ГИДРОМ (57) Изобре функциональн путем обеспеч крутящего мом ния и ее реве жидкости, упр точность угло менить нагруз тора (Р) в э ществить ди управления р 801571283 А 4 тральных отверстиях торцовых крышек 2 и 3 корпуса 1 установлен вал 6 с Р 7. В зоре между корпусом 1 и Р 7 ра щена эластичная перегородка 8 с обр ванием рабочих камер 9 и закреплена внутренней поверхности корпуса 1. В патрубках 11 и 14 подвода и отвода рабочей среды установлены клапаны 12 и 15. Впускные и выпускные окна 4 и 5 выполнены в ка ждой ка мере 9. Перегородка 8 установлена на Р 7 свободно. Р 7 выполнен в виде симметричного эллипсного кулачка или в виде размещенных в гибком кольце водила с сателлитами, имеющими форму тел качения. Второй Р мб. выполнен в виде жесткого цилиндра с зубьями. Камеры 9 выполнены в виде отдельных секций, соединенных между собой дроссельными отверстиями. Управляемые клапаны 12 и 15 связаны регулирующим устрвом с программным регулятором. 6 з. п. ф-лы, 10 ил.АИзобретение относится к машиностроению, касается гидромашин вращательного действия эластичными рабочими камерами и может найти применение в различных областях народного хозяйства для привода рабочих органов в режиме программного регулирования или для перекачки жидкостей в насосном режиме.Целью изобретения является расширение технологических возможностей машины за счет безынерционного регулирования величинами крутящего момента, угловой частоты, расхода рабочей жидкости гидросистемы, а также направлением вращения и угловым положением ротора путем автоматического управления вышеуказанными параметрами, и повышение ее КПД.На фиг. 1 показана гидромашина, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез с вариантом распора в виде кулачка с гибким кольцом и телами качения; на фиг, 4 - поперечный разрез гидромашины с кулачком в виде жесткого эллипсного кулачка; на фиг. 5 - вариант ротора в виде водил с сателлитами-шара ми, фри кционно связа нными с валом, помещенным в гибкое кольцо; на фиг. 6 - продольный разрез гидро- машин, ротор которой связан с рабочими камерами посредством волновой зубчатой передачи; на фиг, - разрез Б - Б на фиг. 6 и фиг. 9; на фиг. 8 - схема условно развернутых эластичных рабочих камер с изображением схемы управления работой гидромашины посредством электрических связей по программе; на фиг, 9 - вариант гидромашины по фиг. 6 продольный разрез; на фиг, 10 - рабочая камера по фиг. 2,вариант.Гидромашина (фиг. 1 - 5) состоит из корпуса 1 с торцовыми крышками 2 и 3 с впуск- ными и выпускными окнами 4 и 5. В цен,тральных отверстиях торцовых крышек 2 и 3 установлен вал 6 с ротором 7, закрепленным на нем неподвижно.В зазоре между корпусом 1 и ротором 7 установлена эластичная разделительная перегородка 8 с образованием рабочих камер 9, с рабочей жидкой средой 10, которые герметично закреплены вдоль образующих на поверхностях корпуса 1 и относительно поверхностей торцовых крышек 2 и 3. Рабочие камеры 9 сообщаются посредством патрубков подвода 11 через впускные управляемые клапаны 12 с источником давления 13.Патрубки отвода 14, подключенные к выходам рабочих камер 9, соединены в определенном порядке со сливными управляемыми клапанами 15. Рабочие камеры 9 (фиг. 3) могут быть выполнены в виде эластичного пальца 16, герметично прикрепленного к корпусу 1 посредством осей 17, а между гибким кольцом 8 и распором 7 установлены тела качения 19 (шарики или ролики). Ротор 7 (фиг. 4) может быть выполнен в виде симметричного эллипсного кулачка, закрепленного на валу 6, вокругкоторого в гибкою кольце 18 установленытела качения 19,Ротор 7 (фиг. 5) может быть выполнен в виде водила 20 с сателлитами 21,например шарами, связанными с валом 6 припомощи фрикционной передачи.Гидромашина (фиг. 6 и 7) состоитиз корпуса 1, жестко закрепленного на валу 6,являющегося осью для цилиндрического ротора 22 с ограничителями 23, имеющегозубья 24 на внутренней поверхности, расположенные вдоль его образующей,15 В зазоре между корпусом 1 и ротором 22 размещены эластичные рабочие камеры 9, герметично зафиксированные в окружном направлении вокруг корпуса 1, при- чем закреплены поверхности рабочих камер 9сопрягающиеся с корпусом 1.Между свободно размещенными поверхностями рабочих камер 9 и ротором 22установлен гибкий сепаратор, заполненныйтелами качения 19, внутренняя обойма которого выполнена в виде гладкого гибкого25 кольца 18, а наружная - в виде гибкогокольца 25, имеющего зубья 26 на наружной поверхности.Гидромашина, (показанная на фиг. 9),является вариантом гидромашины фиг. 6 и 7.Она отличается тем, что корпусзакрепЗО лен, а ротор 22 имеет выходной вращающийся вал 6.Эластичные рабочие камеры 9, (фиг. 10)могут быть разделены на секции перегородками 27, расположенными вдоль цилиндрической образующей рабочих камер 9, приЗ 5 чем секции связаны между собой посредством дроссельных отверстий 28, при этомвходные и выходные патрубки 1 и 14 расположены в одной и той же секции.Такое разделение рабочих камер на секции,4 О производят преимущественно в том случае,когда применяют волновую передачу с зубьями небольшого модуля.Гидромашина (фиг. 8) имеет две цепи -гидра влическую (изображена на схемесплошными линиями) и электрическую45 (изображена пунктиром).Гидравлическая цепь состоит из источника давления 13, впускных управляемыхклапанов 12, патрубков подвода 1, патрубков отвода 14, рабочих 9 камер и связана со сливными управляемыми клапанами 15гидравлически, причем управляемые впускные клапаны 12 и сливные управляемыеклапаны 15 могут .быть соединены с несколькими рабочими камерами 9 в определенной закономерности в окружном направлении. Например, каждая пара диаметрально противоположных камер 9 может бытьсоединена с одним впускным управляемымклапаном 12 и одним сливным управляемым клапаном 15.5Управляемые впускные клапаны 12 и управляемые сливные клапаны 15 связаны электрической цепью через регулирующие устройства 29 с программным регулятором, например микропроцессором 30, причем регулирующих устройств 29, в зависимости от их мощности, может быть меньше, чем управляемых клапанов 12 и 15.Гидромашина работает следующим образом.В случае работы гидромашины в режиме двигателя рабочую среду под давлением подают в рабочие камеры 9 в определенной последовательности, а слив производят тоже в определенной последовательности.Гидромашина (фиг. 1 и 2) в данном случае работает следующим образом,С помощью источника давления 13 жидкую рабочую среду 10 подают через впускные упра еляемые кла па ны 12. Патрубки подвода 11 торцовой крышки 2 в рабочие камеры 9, расположенные во П четверти круга (фиг, 2), либо в рабочие камеры 9, находящиеся во 11 и 111 четвертях круга, т, е. в левой половине, отделены вертикальной осью. Слив производят либо из камер 9, находящихся в четверти круга (фиг. 2), либо из камеры 9, находящихся в правой половине круга (1 и 1 Ч четверти),Рабочие камеры 9, находящиеся в левой половине круга (фиг. 2) гидромашины, под давлением растяги ваются и наци нают действовать на ротор 7, нагружая его поверхность равномерной нагрузкой. В связи с тем, что ротор 7 имеет выступ, направленный вверх, результирующая сила давления во 11 четверти круга больше, чем в 1 поэтому результирующая сила левой половины больше, чем правой, что создает крутящий момент, направленный по часовой стрелке, который поворачивает ротор 7 и жестко соединенный с ним вал 6 по часовой стрелке.В дальнейшем включают сливные управляемые клапаны 15, соединенные с рабочими камерами 9, находящиеся по ходу часовой стрелки от крайней камеры 9, в которой до этого производится слив рабочей среды по очереди, друг за другом. Таким же образом, одновременно, в рабочих камерах 9, расположенных диаметрально противоположными тем, в которых включается слив, включается управляемый клапан 12 подачи рабочей жидкости в камеру 9. Таким образом создается волна давления и слива рабочей среды в диаметрально противоположных рабочих камерах 9, что и вращает ротор 7 и вал 6 в ту же сторону,Для изменения направления вращения вала 6 достаточно перемещать волну давления в противоположную сторону.Величина крутящего момента регулируется сливными управляемыми клапанами 15. Увеличивая слив из рабочих камер 9, уве 40 45 50 зубья в зацепление в двух диаметрально 10 15 20 25 30 35 личивают результирующую силу, заставляющую ротор 7 поворачиваться.Подача рабочей среды может осуществляться и по другим схемам.Для уменьшения трения между стенками рабочих камер 9, или поверхностью гибкого кольца 18 и поверхностью ротора 7 устанавливают тела качения 19 в виде роликов или шариков (фиг, 3).Работа гидромашины (фиг. 4 и 5), создающей большой крутящий момент на валу 6, происходит следующим образом.Рабочую среду 10 подают через управляемые впускные клапаны 12 в рабочие камеры 9, находящиеся в 1 и 111 четвертях круга, а слив производят из камер 9, находящихся во 11 и 1 Ч четвертях, через управляемые сливные клапаны 15. При этом возникает момент от пары равнодействующих сил, возникающих в 1 и 111 четвертях, при этом крутящий момент больше, чем в случае одностороннего ротора, и направлен против часовой стрелки.Дальнейшее управление ротором 7 производят две симметричные волны давления, создающие пару сил, в результате чего происходит равномерное, симметричное нагружение вала 6 большой величиной крутящего момента.Число клапанов 12 и 15 можно уменьшить путем соединения одного клапана 12 и одного клапана 15 с несколькими рабочими камерами 9, например с двумя или нескольки ми диаметрально проти воположными.Данная схема гидромашины отличается устойчивым угловым положением ротора 7, что позволяет регулировать угол его поворота с достаточной точностью. Работа гидромашины (фиг. 6, 7 и 9) происходит следующим образом.Управляемые клапаны 12 и 15 подключены таким образом, что один клапан 12 и один клапан 15 управляет давлением в двух диаметрально противоположных камерах 9, создавая две волны давления. Дальнейшее управление давлением производят в нужном направлении, причем управление сливом происходит в двух диамет- рально противоположных рабочих камерах 9, создавая вращающуюся волну давления по или против часовой стрелки. Волна давления, разжимая гибкое кольцо 25, имеющее на наружной поверхности зубья 26, вводит противоположных сторонах гибкого зубчатого кольца 25, а при вращении двух волн давления зубчатый ротор 22 получает вращение в сторону, противоположную направлению вращения волн давления. Особенностью данного варианта является то, что корпус закреплен на валу 6 неподвижно, причем вал 6 является осью гидромашины, а вращающийся зубчатыйротор 22 может быть использован в виде: ведущего колеса (зубчатого или гладкого,например, колесо автомобиля и т, д., фиг. 6и 7.В ва риа нте фи г. 9 корпус 1 за крегглен неподвижно, а вал 6, жестко связанный с цилиндрическим зубчатым ротором 22,установлен с возможностью вращения.Работа в режиме двигателя с программным дистанционным управлением иэлектрической связью происходит следую щим образом (фиг. 8).В задающее устройство микропроцессора(30) набирают программы работ каждойрабочей камеры 9, или нескольких рабочих камер 9, если их работа находитсяв определенной взаимосвязи.При работающем источнике давления 13в камере 9 гидромашины одного из указанных вариантов рабочую жидкость 1 О пода.ют через впускные управляемые клапаны 12в определенном порядке и в определен.ном порядке производят слив через управляемые сливные клапаны 15,Управлением давления в рабочих камерах 9 производят в тех же последовательностях, которые указаны при описаниивариантов работы гидромашины, и осуществляют посредством электрических сигналов,вырабатываемых регулирующими устройства ми 29 в последовательности, заданнойпрограммой, набранной в задающем устройстве микропроцессора 30 или установленной в другом типе программного регулятора.В случае работы гидромашины в качестве насоса ее работа осуществляется следующим образом.Источник давления 13 воздает подпорсразу во всех рабочих камерах 9. Вращением ротора 7 через вал 4 (фиг. 1 - 5)или вращением ротора 22 (фиг. 6 - 8),производят поочередное сжатие рабочих камер 9 в последовательности, обратной работе гидромашины как двигателя. При этомпроисходит вытеснение рабочей жидкойсреды 10 через управляемые клапаны 5 вмагистраль из тех рабочих камер 9, которые сжимает ротор 7, либо ротор 22.В те рабочие камеры 9, давление на которые ротора 7 ослабевает, происходитподпитка жидкой рабочей среды 10.Величину давления нагнетания регулируют по программе посредством управлениясливными управляемыми клапанами 15.Таким образом, гидромашина работаетв режиме двигателя и насоса, при этом возможно безынерционное регулирование параметров гидромашины, работающей в режимедвигателя - величины и направления крутящего момента, угловой частоты, угловогоположения ротора с достаточной точностьюи редуцированием регулируемой частоты вращения, а при работе в режиме насосауправление величиной создаваемого давле Формула изобретения 1. Гидромашина, содержащая корпус,торцовые крышки с впускными и выпускными окнами, ротор, эксцентрично установленный на валу с образованием зазора, 10 эластичная разделительная перегородка,15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния перекачиваемой жидкости, что позволяет расширить ее технологические возможности. размещенная в зазоре с образованием рабочих камер и закрепленная на внутренней поверхности корпуса, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения регулирования величин крутящего момента, угловой скорости вращения и ее реверсирования, расхода рабочей жидкости, гидромашина снабжена управляемыми клапанами и патрубками подвода и отвода рабочей среды, в последних установлены клапаны,при этом впускные и выпускные окна выполнены в каждой рабочей камере, а разделительная перегородка установлена на роторесвободно. 2. Гидромашина по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, диаметрально противоположные рабочие камеры сообщены с патрубками подвода и отвода рабочей среды, в каждой из которых установлен управляемый клапан. 3. Гидромашина по п. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью увеличения крутящего момента, ротор выполнен в виде симметричного эллипсного кулачка.4, Гидромашина по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что ротор выполнен в виде размещенных в гибком кольце водила с сателлитами, имеющими форму тел качения и связанными с валом при помощи фрикционной передачи.5. Гидромашина по пп. 1 .и 2, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности углового перемещения, ротор выполнен в виде жесткого цилиндра с зубьями, расположенными на внутренней поверхности вдоль его образующей, внутри которого с зазором размещен статор, выполненный в виде жесткого цилиндра, закрепленного на валу, при этом в зазоре между ротором и статором установлен гибкий сепаратор с телами качения, внутреннее кольцо сепаратора выполнено тонким и гладким, а на внешней поверхности наружного кольца выполнены зубья с возможностью сопряжения с зубьями ротора,6. Гидромашина по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что, с целью плавного изменения нагрузки на отдельные участки ротора в заданном направлении, рабочие камеры выполнены в виде отдельных секций, соединенных между собой дроссельными отверстиями, при этом входные и выходные патрубки расположены в одной секции..г 7. Гиаромашина по пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что, с целью осуществления дистанционного программного управления рабочими параметрами, управляемые клапаны связаны посредством регулирующего устройства с программным регулятором.ектор В. Кабацийисноеям при ГКНТ СС4/5 Редактор Н. ГЗаказ 1497НИИПИ Госуда Производствен ул. Г арина, 1 Составитель О. Картуесоврват Техред А. Кравчук КоррТираж 358 П одпственного комитета по изобретениям и открыти3035, Москв а, Ж - 35, Рау шска я наб., д.