Керований гідравлічний мотор-барабан

Реферат: Керований гідравлічний мотор-барабан містить привід, виконаний у вигляді окремих гідромоторів, розташований всередині корпусу барабана, встановленого на осі, всередині якої виконані осьові канали для підведення і відведення робочої рідини, два передавальні механізми з ведучими, проміжними та коронними шестернями, один з яких оснащено механізмом з фрикційною муфтою та натискним плунжером, пристрій керування і опорний елемент. Пристрій керування виконано у вигляді двокаскадного клапана з можливістю перемикання однієї із гідроліній. UA 68816 U (54) КЕРОВАНИЙ ГІДРАВЛІЧНИЙ МОТОР-БАРАБАН UA 68816 U UA 68816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до підйомно-транспортного машинобудування, а саме до гідравлічних мотор-барабанів стрічкових конвеєрів. Відомий мотор-барабан (Патент на корисну модель № 22801, м. кл. B65G 23/00, опубл. 25.04.2007., бюл. № 5), що містить привід, виконаний у вигляді окремих гідродвигунів, розташованих всередині корпуса барабана, встановленого на осі, всередині якої виконано осьові канали для підведення та відведення робочої рідини, передавальний механізм з ведучою, проміжною та коронною шестернями і опорний елемент. Недоліком такого пристрою є те, що при вимкненому пристрої керування перший гідромотор, окрім корисної роботи, направленої на переміщення вантажу, виконує роботу по подоланню сил тертя в рухомих ланках другого передавального механізму та в рухомих ланках другого гідромотора, що суттєво знижує коефіцієнт корисної дії такого приводу та підвищує енерговитрати і знижує ефект його використання. За найближчий аналог вибрано мотор-барабан (Патент на корисну модель № 36107, м. кл. B65G 23/00, опубл. 10.10.2008., бюл. № 19), що містить привод, виконаний у вигляді окремих гідромоторів, розташований всередині корпусу барабана, встановленого на осі, всередині якої виконані осьові канали для підведення і відведення робочої рідини, два передавальні механізми з ведучими, проміжними та коронними шестернями, один з яких оснащено механізмом з фрикційною муфтою та натискним плунжером, пристрій керування і опорний елемент. В другому передавальному механізмі ведуча шестерня внутрішньою поверхнею центрального отвору посаджена вільно із зазором на зовнішню поверхню циліндричної частини лівої півмуфти, яка своєю внутрішньою поверхнею встановлена через шпонкове з'єднання на валу другого гідромотора з можливістю осьового переміщення, причому всередині лівої півмуфти виконана розточка, в котрій розміщено пружину, що лівим торцем через шайбу взаємодіє з правим торцем грибка, який встановлено в центральному отворі цієї півмуфти, а правим торцем пружина через шайбу з'єднана зі стопорним кільцем, яке зафіксоване в розточці зі сторони вала другого гідромотора, при цьому ліва поверхня маточини ведучої шестерні жорстко скріплена з торцевою поверхнею правої півмуфти, яка разом з лівою півмуфтою утворюють фрикційну муфту, до того ж, грибок своєю сферичною поверхнею плунжера, що встановлений у більшому діаметрі центрального ступінчастого отвору, виконаного в середині осі з правої сторони, а порожнина, що утворена поверхнею меншого діаметра цього отвору, через радіальний канал під'єднана до напірної магістралі другого гідромотора. Недоліком такого мотора-барабана є те, що навантаження на валу другого гідромотора під час його зрушення раптово зростає до максимальних значень через те, що одночасно робоча рідина під тиском подається до натискного плунжера фрикційного механізму і до робочої камери другого гідромотора, і воно передається всім елементам передавального механізму, що призводить до зменшення довговічності роботи приводу в цілому і його надійності. В основу корисної моделі поставлена задача створення гідравлічного мотора-барабана, в якому за рахунок встановлення в напірному трубопроводі для підведення робочої рідини до окремих гідромоторів пристрою керування, який виконано у вигляді двокаскадного клапана з можливістю перемикання однієї з гідроліній, досягається можливість зменшення діючих навантажень на валу другого гідромотора під час його пуску і на елементи другого передавального механізму, що призводить до підвищення довговічності роботи приводу в цілому і його надійності. Поставлена задача вирішується тим, що в гідравлічному моторі-барабані, що містить привод, виконаний у вигляді окремих гідромоторів, розташований всередині корпусу барабана, встановленого на осі, всередині якої виконані осьові канали для підведення і відведення робочої рідини, два передавальні механізми з ведучими, проміжними та коронними шестернями, один з яких оснащено механізмом з фрикційною муфтою та натискним плунжером, пристрій керування і опорний елемент, в напірному трубопроводі встановлено пристрій керування, який виконано у вигляді двокаскадного клапана з перемиканням однієї із гідроліній, що містить клапан першого каскаду, в якому запірний елемент виконано у вигляді ступінчастого кулькового клапана, де запірна поверхня ступеня меншого діаметра має контакт з фаскою, виконаною на меншому діаметрі ступінчастої розточки в сідлі, а діаметральна поверхня кульки сполучена із розточкою більшого діаметра сідла за ходовою посадкою і утворює з торцем сідла додатне перекриття, та клапан другого каскаду із запірним елементом клапанно-золотникової форми, в якому його клапанна частина притиснута регульованою пружиною до сідла, виконаного в корпусі, і яке встановлене в гідролінії другого гідромотора, а гідролінія першого гідромотора постійно з'єднана з напірним трубопроводом через розточку клапанної частини запірного елемента і, через регульований дросель, з напірною гідролінією клапана першого каскаду та торцевою порожниною золотникової частини запірного елемента, а розточка 1 UA 68816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 золотникової частини запірного елемента, що виконана в середній його частині на зовнішній поверхні, утворює з її лівого боку від'ємне перекриття з розточкою в корпусі і з'єднана з напірною гідролінією натискного плунжера та зливним трубопроводом, а з її правого боку додатне перекриття, яке напірну гідролінію натискного плунжера перекриває від напірного трубопроводу. На фіг. 1 зображена конструктивна схема гідравлічного мотор-барабана, на фіг. 2 - конструктивна схема пристрою керування, на фіг. 3 - виносний елемент А на фіг. 1, на фіг. 4 - виносний елемент Б на фіг. 3. Керований гідравлічний мотор-барабан містить корпус барабана 1, в який вбудовано привод, виконаний у вигляді двох окремих гідромоторів першого 2 (ГМ1) та другого 3 (ГМ2), і два передавальні механізми, кожний з яких складається з ведучих 4 і 7, проміжних 5 і 9 та коронних 6 і 10 шестерень. Корпус барабана 1 встановлено на осі, виконаній із трьох частин 10, 11, 12. Для підведення і відведення робочої рідини до гідромоторів 2 та 3 в середині лівої та правої частин осі 10 та 12 виконано осьові канали 13 і 14, які за допомогою радіальних каналів 15 і 16, а також напірних трубопроводів 17 і 18 та зливних - 19 і 20, з'єднані з робочими камерами гідромоторів 2 та 3. В напірному трубопроводі 17 встановлено пристрій керування 21. Вхід другого гідромотора 3 при вимкненому пристрої керування 21 з'єднано із зливом через зворотний клапан 22. Пристрій керування 21 виконаний у вигляді двокаскадного клапана, наділеного функціями гідравлічного розподільника. Пристрій керування містить клапан першого каскаду, який складається із кулькового запірного елемента 23, притиснутого пружиною 24 до ступінчастого сідла 25, виконаного в корпусі 26, та регулювальний гвинт 27 для налагодження на заданий тиск. Кульковий запірний елемент 23 сполучений з двома поверхнями ступінчастого сідла 25 різного діаметра, поперечні перерізи яких з відповідною поверхнею запірного елемента утворюють дві площі герметизації f1 та f2 (f2 > f1), які визначають тиски "відкриття (р1) та "закриття (p2)" клапана. Торець більшого ступеня ступінчастого сідла 25 має з діаметральною поверхнею кулькового запірного елемента 23 додатне перекриття hcд. Клапан першого каскаду порожниною 28 через гідролінію 29 приєднано до порожнин 30, 31, 32 другого каскаду та напірного трубопровода 17, а порожниною 33 через гідролінію 34 - з зливним трубопроводом 19. Між порожнинами 28 та 33 встановлено регульований дросель 35. Другий каскад містить запірний елемент 36 клапанно-золотникової форми, що встановлений в корпусі 37, навантажений пружиною 38, розміщеній в центральному отворі запірного елемента 36, попередня деформація якої може змінюватись за допомогою гвинта 39. Конічна герметизуюча фаска клапанної частини запірного елемента 36 разом з сідлом 40, виконаним в корпусі 37, виконана з можливістю перекриття напірного трубопроводу 17 від трубопроводу 18, що з'єднаний з робочою камерою другого гідромотора 3 (ГМ2). Зовнішня циліндрична поверхня клапанної частини та нижнього торця золотникової частини запірного елемента 36 разом з внутрішньою циліндричною поверхнею корпуса 37 утворює порожнину 41, яка з'єднує напірний трубопровід 17 через трубопровід з робочою камерою гідромотора 2 (ГМ1). Зовнішня середня розточка золотникової частини запірного елемента 36 своїм нижнім торцем разом з верхнім торцем нижньої внутрішньої розточки корпуса 37 має від'ємне перекриття hв і утворює порожнину 32 для з'єднання, через трубопровід 42, підплунжерну порожнину 43 із зливним трубопроводом 19, а верхній торець разом з нижнім торцем верхньої внутрішньої розточки корпуса 37, яка із зовнішньою поверхнею золотникової частини запірного елемента 36 утворює порожнину 31, що з'єднана гідролінією з напірним трубопроводом, має додатне перекриття hд (hд > hв). Запірний елемент 36 встановлений у корпусі 37 таким чином, що верхній торець його золотникової частини розміщений відносно бічної поверхні корпуса на відстані h, яка не менша суми довжин додатного hд і від'ємного hв перекриття, і утворює порожнину 30. Між трубопроводом 17 та порожниною 30 встановлено дросель 44, який керує роботою клапана другого каскаду. В другому передавальному механізмі між валом другого гідромотора 3 та ведучою шестернею 8, встановлена фрикційна муфта 45, ліва півмуфта якої через грибок має контакт з торцевою сферичною поверхнею натискного плунжера 46, що встановлений у більшому діаметрі центрального ступінчастого отвору, виконаного з правого боку середньої частини 11 осі. Плоска поверхня натискного плунжера 46 з більшим діаметром центрального ступінчастого отвору утворює порожнину 47, яка з'єднана з порожниною 43 меншого діаметра. Мотор-барабан працює таким чином. При непрацюючому пристрої керування 21, завдяки зворотному клапану 22, робочі камери другого гідромотора 3 та трубопровід 19 знаходяться в середовищі робочої рідини, що 2 UA 68816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 надходить на злив, тиск в порожнині 47 середньої частини осі 11 натискного плунжера 46 відсутній і під дією пружини, через грибок, плунжер 46 зміщено вліво, одночасно ліва півмуфта фрикційної муфти 45 також зміщена вліво і, таким чином, поверхні тертя фрикційної муфти роз'єднані, тому вихідний вал другого гідромотора 3 є нерухомим відносно шестерень другого передавального механізму. Робоча рідина під тиском через осьовий 13 та радіальний 15 канали, що виконані у лівій частині осі 10 зіставної осі і трубопровід 17, надходить в робочу камеру першого гідромотора 2, в результаті взаємодії робочої рідини з роторним елементом першого гідромотора 2 відбувається обертання його вихідного вала, жорстко з'єднаного з швидкохідним валом першого передавального механізму, який за допомогою ведучої шестерні 4 та пари проміжних шестерень 5, котрі є складовою першого передавального механізму, і знаходяться в кінематичному зв'язку з коронною шестернею 6 і приводять останню в рух. Коронна шестерня 6, яка жорстко закріплена на внутрішній поверхні корпусу барабана 1, передає йому обертальний рух відносно зіставної осі. Втративши енергію, робоча рідина через вихідний отвір першого гідромотора 2, трубопровід 19, радіальний 16 та осьовий 14 канали, що виконані у правій частині осі 12, надходить на злив. При раптовому підвищенні навантаження, тиск в напірному трубопроводі 17 досягає значення «тиску відкритті (р1)», що перевищує номінальне значення, спрацьовує пристрій керування 21 і за рахунок того, що кульковий запірний елемент 23, стискуючи пружину 24, встановлену в корпусі 26, і сила якої визначається налагодженням регулювального гвинта 27, зміщується відносно сідла 25 і робоча рідина надходить через порожнину 33, гідролінію 34 на злив. При цьому на дроселі 44 виникає перепад тисків, за рахунок чого запірний елемент 36 клапанно-золотникової форми другого каскаду, що встановлений в корпусі 37, стискаючи пружину 38, сила якої визначається за допомогою гвинта 39, зміщується відносно сідла 40, пропускаючи робочу рідину в напірний трубопровід 18, через який робоча рідина надходить в робочу камеру другого гідромотора 3, вмикаючи його без навантаження паралельно першому гідромотору 2. Коли запірний елемент 36 пройде відстань hв від'ємного перекриття від трубопровода 42 з підплунжерною порожниною 43, подальше переміщення запірного елемента 36 на відстань hд додатного перекриття, що з'єднує підплунжерну порожнину 43 через трубопровід 42 із порожниною 31 гідролінією з напірним трубопроводом 17, за рахунок чого робоча рідина під тиском надходить в підплунжерну порожнину 43 і натискний плунжер 46, що встановлений у більшому діаметрі ступінчастого отвору, виконаного з правого боку середньої частини 11 осі, і притискає плавно, без удару ліву півмуфту поверхнею тертя до поверхні тертя правої півмуфти, що жорстко з'єднана з поверхнею маточини шестерні 7, таким чином, крутний момент від вала другого гідромотора 3 передається шестерні7, яка приводить в рух другий передавальний механізм, після того як вал першого гідромотора 3 вже набрав певні оберти. Ведучі шестерні 4 та 7 передавальних механізмів та пари проміжних шестерень 5 та 8, які кінематично зв’язані з коронними шестернями 6 та 9, приводять останні в рух. Коронні шестерні 6 та 9, які жорстко закріплені на внутрішній поверхні барабана 1, передають йому обертальний рух відносно зіставної осі. Втративши енергію робоча рідина через вихідні отвори гідромоторів 2 та 3, трубопроводи 19, 20, відповідно, радіальний 16 та осьовий 14 канали, виконані у правій частині осі 12 надходить на злив. При зниженні зовнішнього навантаження на величину, що відповідає тиску закриття р2, кульковий запірний елемент 23 під дією пружини 24 зміщується вліво і притискається до ступінчастого сідла 25. Регульований дросель 35, що встановлений між порожнинами 28 та 33, стабілізує режим закриття кулькового запірного елемента 23 в кінці його зворотного ходу. В результаті цього, перепад тиску на дроселі 44 зникає і за рахунок різниці площ поперечного перерізу верхнього торця золотникової частини та зовнішньої циліндричної поверхні клапанної частини, запірний елемент 36 переміщується вниз. При цьому спочатку перекривається подача тиску від напірного трубопроводу 17 через порожнину 31 до підплунжерної порожнини 43, а потім за подальшого переміщення запірного елемента 36, підплунжерна порожнина 43 через трубопровід 42, порожнину 32 з'єднується із зливним трубопроводом 19 і рідина з підплунжерної порожнини 43 надходить на злив. Під дією пружини ліва півмуфта фрикційної муфти 45 відходить від правої півмуфти і передача крутного моменту від вала гідромотора 3 до ведучої шестерні 7 припиняється. В кінці ходу запірний елемент 36 своєю клапанною частиною встановлюється на сідло 40 і перекриває напірний трубопровід 17 від трубопроводу 18, що з'єднаний з робочою камерою другого гідромотора 3 припиняється і робота мотор-барабана відбувається за рахунок обертання вала першого гідромотора 2. 3 UA 68816 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 Керований гідравлічний мотор-барабан, що містить привід, виконаний у вигляді окремих гідромоторів, розташований всередині корпусу барабана, встановленого на осі, всередині якої виконані осьові канали для підведення і відведення робочої рідини, два передавальні механізми з ведучими, проміжними та коронними шестернями, один з яких оснащено механізмом з фрикційною муфтою та натискним плунжером, пристрій керування і опорний елемент, який відрізняється тим, що пристрій керування виконаний у вигляді двокаскадного клапана з можливістю перемиканням однієї із гідроліній, що містить клапан першого каскаду, в якому запірний елемент виконано у вигляді ступінчастого кулькового клапана, де запірна поверхня ступеня меншого діаметра має контакт з фаскою, виконаною на меншому діаметрі ступінчастої розточки в сідлі, а діаметральна поверхня кульки сполучена із розточкою більшого діаметра сідла за ходовою посадкою і утворює з торцем сідла додатне перекриття, та клапан другого каскаду із запірним елементом клапанно-золотникової форми, в якому його клапанна частина притиснута регульованою пружиною до сідла, виконаного в корпусі, і яке встановлене в гідролінії другого гідромотора, гідролінія першого гідромотора постійно з'єднана з напірним трубопроводом через розточку клапанної частини запірного елемента і, через регульований дросель, з напірною гідролінією клапана першого каскаду та торцевою порожниною золотникової частини запірного елемента, розточка золотникової частини запірного елемента, що виконана в середній його частині на зовнішній поверхні, утворює з її лівого боку від'ємне перекриття з розточкою в корпусі і з'єднана з напірною гідролінією натискного плунжера та зливним трубопроводом, а з її правого боку утворює додатне перекриття. 4 UA 68816 U 5 UA 68816 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 6