Радіально-тангенціальна поршнева гідромашина

1. Радіально-тангенціальна поршнева гідромашина, яка складається зі статора, ротора й установленого між ними водила, на якому встановлено гідророзподільник, до якого закріплено гідроциліндри двосторонньої дії, що створюють обертальний момент на роторі за рахунок тиску робочого середовища, яка відрізняється тим, що ротор і статор оснащені повзунами, виконаними у вигляді фігурної деталі з можливістю зворотнопоступального тангенціального переміщення по круговій поверхні відповідно на роторі й статорі. 2. Радіально-тангенціальна поршнева гідромашина за п. 1, яка відрізняється тим, що гідророзподільник виконано у вигляді кільцевих магістралей U 1 3 но рухаються в циліндрах двосторонньої дії під тиском робочого тіла і через систему допоміжних деталей передають обертовий рух до вихідного валу [А.С. СССР №1597447 А1, М.Кл.3 F 03 С 1/01, 07.10.90]. Основними недоліками цієї гідромашини є складність конструкції, яка виникає з-за необхідності надати поршням складну траєкторію руху, високі вимоги до чистоти поверхні контактуючих деталей, що обертаються, поява при роботі згинаючих моментів, що виникають на штоках і поршнях, що суттєво зменшує їх строк служби, значна маса конструкції, яка припадає на одиницю потужності гідромашини. Відома гідромашина, що містить корпус, в середині якого розміщені статор і ротор з вихідним валом, поршні з можливістю поступального руху в гідроциліндрах під тиском робочого тіла [Патент на корисну модель №25620, МПК8 F 03 С 1/00, 10.08.2007]. Недоліками цієї гідромашини є громіздкість конструкції, яка виникає з-за наявності гідроциліндрів різного призначення (тангенціальні та радіальні), двостороння дія поршнів використовується неефективно, бо тільки один з їх напрямків роботи створює обертальний момент, а останній передається на вихідний вал періодично у вигляді поштовхів, що значно знижує ефективність роботи гідромашини. Найбільш близьким по технічній суті і ефекту, який досягається, є радіально-тангеціальна поршнева гідромашина, що складається з статора, ротора і розміщене між ними водила, на якому жорстко закріплені нахилені під заданим кутом до його радіуса гідроциліндри. На кінцях двосторонніх штоків цих гідроциліндрів закріплено ролики, які взаємодіють при робочому ході штока з опірними ділянками контактних поверхонь ротора або статора. Крім того, ділянки контактних поверхонь, на які передають зусилля штоки, завжди розташовані по нормалі до штоків. Гідророзподіл робочої рідини виконано таким чином, що гідроциліндри контактують з контактними поверхнями ротора або статора в противофазі почергово [Заявка на патент на корисну модель №200913827, МПК8 F 03 С 1/00, 29.12.2009]. Основними недоліками цієї гідромашини слід вважати можливість виникнення ускладнень при зворотному ході штока з роликом, які призводять до перетину площі ролика набігаючим зубом контактної поверхні. Слід відзначити недосконалу конструкцію самого ролика на кінці штоку, що невиправдано збільшує конструктивні розміри активної частини гідромашини. Гідророзподіл гідромашин відзначається значною складністю, оскільки потребує вирішення завдання розміщення магістралей високого і низького тиску з обох боків гідромашини, що може викликати збільшені витоки робочої рідини і зменшенню коефіцієнту корисної дії. В основу корисної моделі покладено завдання створити таку радіально-тангенціальну поршневу машину, яка, завдяки наданим в її конструкції повзунів з плавним виступом на контактній поверхні, встановлених на статорі і роторі, конструктивних особливостей кільцевих магістралей гідророзподі 53914 4 льника, а також штовхачів у вигляді роликів, дозволяє забезпечити рішення проблеми перетворення поступового руху роликів з штоками безпосередньо в обертовий рух вихідного валу, що дає підвищення ефективності і надійності роботи гідромашини, зменшення її маси на одиницю потужності. Крім того завдяки більш ефективної конструкції ролика на кінці штоку і контактної поверхні, на яку спирається ролик, підвищується роботоспроможність гідромашини, а також спрощується з'єднання ролика зі штоком для зменшення його діаметру, що дозволить зменшити масу інерції рухомих компонентів гідромашини. Ця технічна задача досягається тим, що радіально-тангециальна поршнева гідромашина, яка складається зі статора, ротора й установленого між ними водила, на якому встановлено гідророзподільник, до якого закріплено гідроциліндри двосторонньої дії, що створюють обертальний момент на роторі за рахунок тиску робочого середовища, відповідно до корисної моделі, ротор і статор оснащені повзунами, виконаними у вигляді фігурної деталі з можливістю зворотно-поступального тангенціального переміщення по круговій поверхні відповідно на роторі й статорі, гідророзподільник виконано у вигляді кільцевих магістралей високого й низького тиску по обидві сторони водила, з'єднаних отворами з гідроциліндрами через сполучені плоскі кільцеві поверхні з можливістю їх відносного обертового руху, одна з яких містить серповидні виточення. Крім того, доцільно кільцеві магістралі гідророзподільника виконати прямокутного перетину з овальними кутами, а кінці штоків гідроциліндрів оснащити штовхачами у вигляді роликів з можливістю вільного перекочування по контактних поверхнях повзунів відповідно ротора й статора. Сутність і принцип дії запропонованого пристрою пояснюється кресленням, на якому на Фіг.1. зображена конструктивна схема радіальнотангенціальної поршневої гідромашини, загальний вид; на Фіг.2. те ж, перетин А-А на Фіг.1; на Фіг.3, у збільшеному масштабі показано перетин В - В; на Фіг.4. те ж, перетин В-В на Фіг.3, вид збоку. Радіально-тангенціальна поршнева гідромашина складається зі статора 1, що виконує роль несучої конструкції гідромашини і на тій же вісі розташованого в ньому ротора 2 з вихідним валом (умовно не показано). Між статором 1 і ротором 2 встановлено водило 3. На ньому на тій же вісі встановлено два кільцеподібних гідророзподільника високого 4 і низького 5 тиску. Між ними рівномірно по всьому периметру водила 3 через певний кут жорстко встановлено гідроциліндри 6, осі штоків 7 яких повернені до радіуса водила 3 під заданим кутом . На кінцях штоків 7 гідроциліндрів 6 жорстко закріплені штовхачі 8, які взаємодіють по нормалі з контактними поверхнями 9 повзунів 10 статора 1 і повзунів 11 ротора 2. Кінці штоків 7 гідроциліндрів 6 оснащено штовхачами 8, які складаються з корпусів 12, в яких встановлено ролики 13, що передають зусилля від штоків 7 до повзунів 10 і 11 з можливістю вільного перекочування по контактних 5 поверхнях 9 повзунів 10 і 11 відповідно ротора 1 і статора 2. Повзуни 10 і 11 виконано у вигляді фігурної деталі, що виконує роль контактної поверхні 9, на другій половині якої виконано плавний виступ 14, розташований в другий половина її довжини у формі синусоїди розміром в ¾ періоду й максимальним кутом нахилу дотичної до цього виступу наприкінці повзуна 10 і 11 відповідно ротора 1 і статора 2, з можливістю зворотно-поступального тангенціального переміщення по круговій поверхні під повзунами 10 і 11 відповідно на роторів 2 і статорі 1. По обидві сторони водила 3 встановлені кільцеві магістралі високого 15 і низького тиску 16, з'єднаних отворами 18 з гідроциліндрами 6 через сполучені плоскі кільцеві поверхні 19, одна з яких містить серповидні виточки 20, з можливістю їх відносного обертового руху. При цьому кільцеві магістралі 15 і 16 гідророзподільників 4 і 5 виконано прямокутного перетину. Радіально-тангенціальна поршнева гідромашина працює в такий спосіб. При подачі через гідророзподільник високого тиску 4 робочого середовища в гідроциліндри 6, під його тиском починають рухатись поршні 17 гідроциліндрів 6 зі штоками 7. Ролики 13 штовхачів 8 передають зусилля на контактні поверхні 9 повзунів 10 і 11 статора 1 і ротора 2 і створюють крутні моменти, що дають обертовий рух водилу 3 і ротору 2 відносно нерухомого статора 1. Коли штоки 7 досягають свого кінцевого положення (кінець ½ циклу), гідророзподільники 4 і 16 перемикають напрямок руху робочого середовища на протилежне й напівцикл повторюється. Сусідні гідроциліндри 6 працюють у протифазі, коли один з гідроциліндрів 6 створює крутний момент на водилі 3, а сусідні гідроциліндри 6 - на роторі. Тому в будь-який момент часу на водило 3 і ротор 2 діють постійні крутні моменти, які підсумуються на вихідному валу ротора 2. При цьому кутова швидкість обертання ротора в 2 рази більше кутової швидкості обертання водила 3. Завдяки тому, що ротор і статор оснащені повзунами, виконаними у вигляді фігурної деталі з можливістю зворотно-поступального тангенціального переміщення по круговій поверхні відповідно на роторі й статорі, забезпечується безперешкодне проходження ролика штовхача при зворотному ході штока й точного попадання його на контактну поверхню. 53914 6 Завдяки тому, що гідророзподільник виконано у вигляді кільцевих магістралей високого й низького тиску по обидва торці водила, з'єднаних отворами з гідроциліндрами через сполучені плоскі кільцеві поверхні з можливістю відносного обертового руху, одна з яких містить серповидні вікна, досягається надійна подача робочого середовища в обидві камери гідроциліндрів у точній відповідності з рухом штоків. Оскільки гідророзподільник розташовано по обидві сторони водила, то виконання кільцевих трубопроводів гідророзподільника прямокутного перетину дозволяє спростити конструкцію й зменшити його масу. Оскільки кінці штоків гідроциліндрів оснащено штовхачами у вигляді роликів з можливістю вільного перекочування по контактних поверхнях повзунів відповідно ротора й статора, то це забезпечує мінімальний опір при передачі зусиль на контактні поверхні, не допускає їх зношування, а також спрощує конструкцію гідроциліндрів і зменшує їх габаритні розміри. Завдяки тому, що друга половина довжини контактної поверхні повзунів ротора й статора оснащена плавним виступом, то цим досягається автоматичний зворотно-поступальний рух кожного повзуна відповідно до руху ролика штока, причому форма виступу як синусоїди розміром в ¾ періоду дозволяє створити необхідне тангенціальне зусилля для переміщення повзуна. А максимальний кут нахилу дотичній до виступу наприкінці повзуна створює граничне зусилля для висування повзуна в початкове положення під вихідний на контактну поверхню ролик. При цьому перші 2/4 періоду забезпечують переміщення повзуна із зони контакту з роликом, а друга ¼ періоду синусоїди виступу створює зростаюче зусилля на повзун при переміщенні його в крайнє висунуте положення. Це забезпечує автоматичну регуляцію руху повзуна в часі й просторі із заданими зусиллями тиску на вихідний ролик, що гарантує високу працездатність і надійність конструкції гідромашини. Таким чином корисна модель, згідно з якою виконана радіально-тангенціальна поршнева гідромашина, забезпечує значне підвищення надійності роботи, спрощення конструкції, зменшення маси, габаритів і вартості виготовлення, що в свою чергу дозволяє суттєво збільшити значення обертового моменту і потужності, що дозволяє значно (у рази) покращити конструктивні, експлуатаційні та вартісні техніко-економічні показники. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 53914 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601