Гідравлічний поршневий двигун з кривошипно-шатунним механізмом

Реферат: Гідравлічний поршневий двигун з кривошипно-шатунним механізмом містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, поршень, розділяючий на першу і другу порожнини циліндр, кривошипно-шатунний механізм, зв'язаний з поршнем, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, сполучаючі його з першою і другою порожнинами, бак з робочою рідиною і насос з перепускним клапаном. Додатково до поршня приєднаний вихідний через один торець шток, зв'язаний із золотником, а в другій порожнині установлений третій фланець з утворенням між ним і поршнем третьої, сполученої з нагнітальними і зливними каналами розподільника, порожнини, через яку і третій фланець в другу порожнину проходять дві тяги додатково установленого важільно-тягового підсилювального механізму, з'єднані із поршнем і з середніми точками, розміщених в другій порожнині, двох важелів, одні кінці яких шарнірно приєднані до корпусу циліндра, а другі - зв'язані з шатуном кривошипно-шатунного механізму. UA 104669 U (12) UA 104669 U UA 104669 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів перетворюючих енергію тиску рідини в механічну енергію обертання і може бути використана в системах і установках із значними короткочасними перенавантаженнями, а також великими вихідними моментами або зусиллями при малих габаритних розмірах і необхідності розвивати високі кутові прискорення. Відомий, найбільш близький за технічною суттю, є подвійний поршневий двигун з кривошипно-шатунним механізмом, що містить силовий циліндр, розміщені в ньому поршень, кривошипно-шатунний механізм, зв'язаний з поршнем, а також з'єднані штуцери з каналами подачі і зливу робочої рідини [див. кн. Чекваскин А.Н., Семин В.Н., Стародуб К.Я. Основы автоматики. - М.: Энергия, 1977. - С. 176, рис. 5-13]. Однак, недоліком відомого гідравлічного поршневого двигуна є великий хід поршня і зв'язок з ним шатуна, що обумовлює значну нормально діючу реакцію на контактні поверхні поршня і корпусу циліндра, викликаючи їх форсований знос, понижуючи надійність і довговічність двигуна. Крім цього, наявність робочої рідини в порожнині, перетворюючого поступальний в обертальний рух, кривошипно-шатунного механізму, спричинює значний гідравлічний опір при його обертанні, нагрівання рідини, пов'язані із втратами частини енергії, а також змінюваннями фізичних властивостей робочої рідини. Все це понижує ефективність приводимих установок і технологічного обладнання, а також обмежує область застосування відомого двигуна. Отже, відомий гідравлічний поршневий двигун має значні габаритні розміри, втрати частини енергії перетворювачем поступального в обертальний рух, низьку надійність і довговічність, а також обмежену область його застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу зменшити габаритні розміри, втрати енергії при перетворенні поступального в обертальний рух, підвищити надійність і довговічність двигуна, а також розширити область його застосування. З метою зменшення габаритних розмірів, втрати частини енергії, підвищення надійності і довговічності двигуна, а також розширення області застосування пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в ньому хід поршня і знос тертьових поверхонь його і циліндра зменшено шляхом установки між поршнем і кривошипно-шатунним механізмом важільно-тягового підсилювального механізму, а втрату частини енергії усунено ізоляцією робочої рідни діючої на поршень від порожнини кривошипно-шатунного механізму. Це реалізується у відомому гідравлічному поршневому двигуні з кривошипно-шатунним механізмом із силовим циліндром з корпусом з торцевими фланцями, поршнем, розділюючим на першу і другу порожнину циліндр, кривошипно-шатунним механізмом, зв'язаним з поршнем, розподільником із золотником, нагнітальним і зливним каналами, сполучаючими його з першою і другою порожнинами, баком з робочою рідиною і насосом з перепускним клапаном, додатковим до поршня приєднанням вихідного через один торець штока, зв'язаного із золотником і установкою в другій порожнині третього фланця з утворенням між ним і поршнем третьої порожнини, з якою вже сполучені нагнітальні і зливні канали розподільника. Також додатково установлений важільно-тяговий підсилювальний механізм, виконаний у вигляді двох тяг і двох важелів, причому тяги з'єднані із поршнем, проходять через третю порожнину і третій фланець в другу порожнину, в якій з'єднуються із середніми точками, розміщених в ній двох важелів, одні кінці яких шарнірно приєднані до корпусу циліндра, а другі - зв'язані з шатуном кривошипношатунного механізму. При такому технічному рішенні завдяки збільшеному переміщенню шатунів кривошипношатунного механізму важільно-тяговим підсилювальним механізмом зменшиться хід поршня, усунеться нормальна реакція на поршень збоку циліндра і форсований знос їх тертьових поверхонь, а ізоляція порожнини кривошипно-шатунного механізму від робочої рідини зменшить втрати частини енергії, що в цілому підвищить надійність, довговічність і ефективність використання двигуна і приводимих ним установок і технологічного обладнання, а також розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого гідравлічного поршневого двигуна. Гідравлічний двигун містить силовий циліндр 1 з корпусом 2 і торцевими фланцями 3, 4, поршень 5, що розділяє циліндр на першу "А" і другу "В" порожнини. В другій порожнині "В" установлений третій фланець 6 з утворенням між ним і поршнем 5 третьої порожнини "С". З одного боку до поршня 5 приєднаний вихідний, через торець 3, шток 7, а з другого боку важільно-тяговий підсилюючий механізм. Останній включає тяги 8, 9, що проходять через третю порожнину і третій нерухомий фланець 6 і важелі 10, 11, одні кінці яких шарнірно з'єднані з корпусом 2, середні точки - з тягами 8, 9, а другі кінці - з кривошипно-шатунним механізмом, який містить шатуни 12, 13, з'єднані одними кінцями з важелями 10, 11, а протилежними кінцями - з кривошипом 14, установленим на корпусі 2 і з'єднаним із споживачем енергії двигуна. 1 UA 104669 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Шток 7 жорстко зв'язаний зі штоком 15 розподільника 16, який з порожниною "А" і порожниною "С" сполучений каналами 17, 18. У розподільнику 16 розміщений золотник 19, а його порожнина каналом 20 сполучена з насосом 21 робочої рідини, який через канал 22 і перепускний клапан 23 - з баком 24 робочої рідини. В бак робоча рідина з розподільника зливається каналами 25, 26. Герметичність в з'єднаннях рухомих і нерухомих деталей забезпечується гофрованими чохлами 27, 28, 29, 30. Запропонований гідравлічний поршневий двигун працює наступним чином. Тиск робочої рідини створюється і підтримується насосом 21, а обмежується перепускним клапаном 23. При нейтральному положенні золотника 19, канали 17, 18, з'єднуючі його із силовим циліндром 1, повністю перекриті, а поршень 5 нерухомий. Від вхідної дії штока золотник 19 буде переміщуватися догори або донизу і відкривати отвори, забезпечуючи надходження робочої рідини по системі каналів до силового циліндра. Коли золотник 19 займе крайнє нижнє положення, доступ робочої рідини в порожнину "А" циліндра 1 перекритий, а в порожнину "С" - відкритий. Поршень 5 буде переміщатися догори, внаслідок робоча рідина із порожнини "А" по каналу 17 зливається в порожнину розподільника 16 і далі каналом 25 - в бак 24 з робочою рідиною. В результаті переміщення догори поршня 5 він через тяги 8, 9, важелі 10, 11 і шатуни 12, 13 обертає кривошип 14, який, після досягнення поршнем 5 верхнього крайнього положення, повернеться на 180° з одночасним переміщенням через штоки 7, 15 золотника 19 в положення, при якому доступ робочої рідини в порожнину "С" циліндра 1 перекриється, а в порожнину "А" відкриється. При цьому робоча рідина, діючи на поршень 5, буде переміщати його донизу, а він через тяги 8, 9, важелі 10, 11 і шатуни 12, 13 далі повертатиме кривошип 14 і після досягнення поршнем 5 крайнього нижнього положення він повернеться на 180° з, одночасним переміщенням через штоки 7, 15 золотника 19 в положення, при якому доступ робочої рідини в порожнину "А" перекриється, а в порожнину "С" - відкриється. Далі цикли робочого процесу гідравлічного поршневого двигуна будуть аналогічно повторюватися. Настроювання двигуна на різні швидкісні і навантажувальні режими роботи і повна його зупинка здійснюється змінюванням перепускним клапаном кількості або повного припинення подачі робочої рідини в порожнини його силового циліндра. Таким чином, зменшення ходу поршня при забезпеченні підсилювальним механізмом необхідного радіуса обертання кривошипа, а також розділення та ізоляція порожнини кривошипно-шатунного механізму від робочої рідини силового циліндра, усунуть форсований знос взаємодіючих тертьових поверхонь циліндра і поршня, а також зменшать втрати частини енергії, пов'язаної з доланням гідравлічного опору рідини, при здійсненні в ній деталями кривошипно-шатунного механізму плоскопаралельного і обертового руху. Застосування запропонованого гідравлічного поршневого двигуна, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість: - зменшити габаритні розміри циліндра за рахунок зменшення ходу поршня; - усунути форсований знос тертьових поверхонь поршня і циліндра і завдяки цьому підвищити надійність і довговічність двигуна; - зменшити втрати частини енергії двигуном за рахунок руху його кривошипно-шатунного механізму в безрідинній порожнині і тим самим підвищити його ефективний коефіцієнт корисної дії; - підвищити ефективність використання приводимих двигуном установок і технологічного обладнання, що дасть народному господарству певний економічний ефект; - розширити область застосування особливо в системах і установках, працюючих з короткочасними перенавантаженнями та великими вихідними моментами і зусиллями при невеликих розмірах двигуна. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Гідравлічний поршневий двигун з кривошипно-шатунним механізмом, що містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, поршень, розділяючий на першу і другу порожнини циліндр, кривошипно-шатунний механізм, зв'язаний з поршнем, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, сполучаючі його з першою і другою порожнинами, бак з робочою рідиною і насос з перепускним клапаном, який відрізняється тим, що в ньому додатково до поршня приєднаний вихідний через один торець шток, зв'язаний із золотником, а в другій порожнині установлений третій фланець з утворенням між ним і поршнем третьої, сполученої з нагнітальними і зливними каналами розподільника, порожнини, через яку і третій фланець в 2 UA 104669 U другу порожнину проходять дві тяги додатково установленого важільно-тягового підсилювального механізму, з'єднані із поршнем і з середніми точками, розміщених в другій порожнині, двох важелів, одні кінці яких шарнірно приєднані до корпусу циліндра, а другі зв'язані з шатуном кривошипно-шатунного механізму. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3