PL173548B1

PL173548B1 - Hydrauliczny układ napędowy, zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach

Info

Publication number: PL173548B1
Application number: PL94310946A
Authority: PL
Inventors: Ulf Henricson
Original assignee: Ulf Henricson
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1998-03-31
Also published as: CN1036218C; AU6440194A; CN1120366A; FI954608A; FI954608A0; RU2120563C1; DK0692071T3; SE9301050L; FI105055B; BR9406152A; EP0692071A1; ES2123778T3; US5657681A; NO953788D0; JPH08508557A; CZ286551B6; ATE171514T1; KR100307944B1; CZ253695A3; CA2158277C

Description

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny układ napędowy, zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach takich jak obrotowe walcarki, piece, bębny, wciągarki i tym podobne, lub poruszające się ruchem liniowym transportery, dźwigi, podnośniki i tym podobne. Urządzenia te posiadają liczne zespoły z napędem hydraulicznym z popychaczami krążkowymi, rozmieszczonym w taki sposób, że działają na falisty profil krzywki, w wyniku czego liniowy ruch popychaczy krążkowych po profilu krzywki generuje względny ruch napędowy pomiędzy krzywką a tłokiem.

Znane są hydrauliczne silniki obrotowe typu krzywkowego, składające się z nieruchomego, kołpakowego bloku cylindrów z licznymi rozmieszczonymi na obwodzie i zorientowanymi promieniowo cylindrami, w których tłoki z popychaczami krążkowymi, zazwyczaj pracuje parami wzdłuż średnicy, działają swoimi promieniowo prowadzonymi popychaczami krążkowymi na skierowane promieniowo do środka krzywoliniowe, faliste krzywki pierścienia otaczającego blok cylindrów. Tłok poruszający się na zewnątrz dociska krążki do krzywki i zmusza je do obrócenia wytwarzając siłę styczną, Charakterystyczną cechą silników hydraulicznych tego typu jest to, że mogą one wytwarzać bardzo duże stałe momenty w całym zakresie prędkości obrotowych, począwszy od bezruchu aż do maksymalnej. W związku z tym silniki hydrauliczne tego typu mają bardzo charakterystyki rozruchowe i parametry przy niskich prędkościach obrotowych bez konieczności stosowania przekładni, a jednocześnie cechują się stosunkowo zwartąkonstrukcją, prostotą i łatwością obsługi z możliwościąbezstopniowej regulacji prędkości obrotowej.

Dzięki temu popychaczowo-krążkowe silniki hydrauliczne znalazły szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach do napędu stosunkowo ciężkich maszyn przemysłowych, na przykład jako silniki wciągarek, przenośników płytowych, walcarek, bębnów suszących i podobnych urządzeń.

Znane dotychczas silniki hydrauliczne tego typu, stosowane do napędu urządzeń o bardzo dużych wymiarach, takich jak młyny do rud, piece do suszenia, korowarki bębnowe i podobne, mają pewne ograniczenia.

Podstawowym celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie hydraulicznego układu napędowego działającego na opisanej powyżej zasadzie krzywkowej, który można zastosować do napędu urządzeń o bardzo dużych gabarytach zewnętrznych.

Hydrauliczny układ napędowy, zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach zawierający wiele napędzanych hydraulicznie zespołów tłokowych z popychaczami krążkowymi umieszczonymi naprzeciwko falistego profilu elementu krzywkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ napędowy jest zbudowany z pojedynczych modułów elementów krzywkowych osadzonych na nieruchomej podporze oraz pojedynczych zespołów tłokowych osadzonych na zespole roboczym.

Korzystnie moduły elementów krzywkowych mają kształt segmentów krzywkowych, które są zmontowane tworząc co najmniej część krzywkowego pierścienia wokół obwodu zespołu roboczego.

173 548

Korzystnie profil krzywkowy segmentów krzywkowych jest zwrócony promieniowo do środka, a zespoły tłokowe są osadzone wzdłuż łuku kołowego, znajdującego się od wewnątrz w kierunku promieniowym względem zmontowanych segmentów krzywkowych.

Korzystnie moduły elementów krzywkowych są proste oraz zespoły tłokowe są osadzone wzdłuż linii prostej, równoległej do elementu krzywkowego.

Korzystnie każdy zespół tłokowy posiada korpus z co najmniej jednym cylindrycznym otworem, w którym jest przesuwnie osadzony napędzany hydraulicznie tłok, którego przeciwległy koniec podtrzymuje popychacze krążkowe, przy czym korpus oraz popychacze krążkowe posiadają współpracujące środki prowadzące do prowadzenia popychacza krążkowego w ruchu prostopadłym do wzdłużnej osi symetrii elementu krzywkowego.

Korzystnie pewna ilość oddzielnych zespołów tłokowych jest umieszczona w indywidualnych grupach na podporze.

Hydrauliczny układ napędowym zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach zawierający wiele napędzanych hydraulicznie zespołów tłokowych z popychaczami krążkowymi umieszczonymi naprzeciwko falistego profilu elementu krzywkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ napędowy jest zbudowany z pojedynczych modułów elementów krzywkowych osadzonych na zespole roboczym oraz pojedynczych zespołów tłokowych osadzonych na nieruchomej podporze.

Korzystnie moduły elementów krzywkowych mają kształt segmentów krzywkowych, które szą zmontowane tworząc co najmniej część krzywkowego pierścienia wokół obwodu zespołu roboczego.

Korzystnie profil krzywkowy segmentów krzywkowych jest zwrócony promieniowo na zewnątrz, a zespoły tłokowe są osadzone wzdłuż łuku kołowego, znajdującego się na zewnątrz w kierunku promieniowym względem zmontowanych segmentów krzywkowych.

Korzystnie każdy zespół tłokowym posiada korpus z co najmniej jednym cylindrycznym otworem, w którym jest przesuwnie osadzony napędzany hydraulicznie tłok, którego przeciwległy koniec podtrzymuje popychacze krążkowe, przy czym korpus oraz popychacze krążkowe posiadają współpracujące środki prowadzące do prowadzenia popychacza krążkowego w ruchu prostopadłym do wzdłużnej osi symetrii elementu krzywkowego.

Korzystnie krzywkowy pierścień składający się z wielu segmentów krzywkowych ze zwróconym na zewnątrz profilem krzywkowym jest osadzony na obwodzie cylindrycznego zespołu roboczego, przy czym podpora co najmniej częściowo obejmuje obwód krzywkowego pierścienia.

Korzystnie zespoły tłokowe są zaopatrzone w zawór, sterujący dopływem czynnika hydraulicznego do zespołów tłokowych w każdej ich grupie.

W najszerszym zakresie, cel ten osiągnięto według wynalazku na zasadzie, że układ napędowy jest wykonany z pojedynczych modułów elementów krzywkowych osadzonych na stałej podporze oraz pojedynczych zespołów tłokowych osadzonych na zespole roboczym. Alternatywnie, zespoły tłokowe mogą być osadzone na stałej podporze, a moduły elementów krzywkowych mogą być osadzone na zespole roboczym. Zaproponowana koncepcja umożliwia montaż podzespołów dostarczonych w postaci zestawu modułów do układu napędowego do bardzo dużych urządzeń.

Zatem obrotowy silnik hydrauliczny tego typu można zastosować do bardzo dużych urządzeń roboczych, takich jak młyny lub piece. Moduły elementu krzywkowego mają kształt krzywoliniowych segmentów, z których montuje się pierścień lub co najmniej część pierścienia wokół obwodu zespołu, przy czym profile krzywek na segmentach krzywkowych są zwrócone promieniowo na zewnątrz, natomiast zespoły tłoków montuje się w ramie wzdłuż kołowego łuku, na zewnątrz zmontowanych segmentów krzywkowych.

Hydrauliczny układ napędowy według niniejszego wynalazku można również zastosować do liniowego napędzania dużych zespołów roboczych, do dźwigów transportowanych, napędu

173 548 przenośników lub do pionowego napędu urządzeń podnośnikowych, w których moduły elementów krzywkowych są prostoliniowe a zespoły tłokowe są montowane wzdłuż linii prostej równoległej do elementu krzywkowego.

W zasadzie nie ma żadnych ograniczeń co do maksymalnych wielkości hydraulicznego układu napędowego według wynalazku.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonaniajest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut od czoła bębna obracającego się wokół osi poziomej, napędzanego przez hydrauliczny układ napędowy według wynalazku, na którym widać tylko prawą połowę i część lewej połowy bębnowego końca układu napędowego, fig. 2 - grupę czterech oddzielnych zespołów tłokowych w powiększeniu, fig. 3 - przekrój poprzeczny przez jeden z zespołów tłokowych oraz związany z nim element krzywkowy, fig. 4 - przekrój poprzeczny płaszczyzną VI - VI na fig. 1, poprowadzony w miejscu połączenia dwóch segmentów krzywkowych, fig. 5 - inny przykład wykonania wynalazku, w którym zespoły tłokowe są zamocowane na urządzeniu obrotowym, zaś element krzywkowy jest zamocowany na nieruchomej podporze oraz fig. 6 kolejny przykład wykonania wynalazku ukazujący proste elementy krzywkowe na nieruchomej podporze i zespoły tłokowe osadzone na ruchomym zespole roboczym.

Na figurze 1 widać zalecany przykład wykonania hydraulicznego układu napędowego według niniejszego wynalazku, a mianowicie układ napędowy zespołu roboczego w postaci cylindrycznego bębna 10 o bardzo dużej średnicy i poziomej osi obrotu. Bęben 10 może być osadzony obrotowo w łożyskach (nie pokazanych), znajdujących się w pewnych odstępach wzdłuż osi bębna 10.

W pokazanym przykładzie wykonania, hydrauliczny układ napędowy składa się z nieruchomej podpory w postaci ramy 12, otaczającej część obwodu bębna 10, zwłaszcza dolną połówkę. Należy podkreślić, że lewa część bębna 10 (której na fig. 1 widać tylko część) z układem napędowym jest identyczna jak część prawa. W razie potrzeby rama 12 z opisanymi dalej zespołami tłokowymi 14 może otaczać cały obwód bębna 10.

Na ramie 12 są zamontowane cztery grupy, każda po cztery promieniowo zorientowane zespoły tłokowe 14. Jak dokładniej widać na fig. 3, każdy zespół tłokowy 14 posiada korpus 16, w którym znajduje się cylindryczny otwór 18 z poruszanym hydraulicznie tłokiem 20. Tłok 20 łączy się za pomocą sworznia 22 z tłoczyskiem 24, którego przeciwległy względem tłoka 20 koniec otacza i trzyma centralną część 26 poprzecznie osadzonego wałka nośnego 28. Z drugiej strony centralnej części 26 w wałku nośnym 28 jest osadzona w łożyskach 34 para popychaczy krążkowych 30 oraz para rolek prowadzących 32, osadzonych w łożyskach 36. Popychacze krążkowe 30 są skonstruowane w taki sposób, że toczą się po falistym profilu krzywkowym 38 pierścieniowego elementu krzywkowego 40 osadzonego na zewnętrznej powierzchni bębna 10, podczas gdy rolki prowadzące 32 biegną w promieniowo zorientowanych rowkach prowadzących 42 w parze równoległych, rozstawionych poprzecznie nóżek 44 korpusu 16, otaczając widełkowo element krzywkowy 40. Każdy zespół tłokowy 14 jest mocno osadzony w ramie 12 na sworzniu 46 i przymocowany śrubami 48 w ramieniu 50 kompensującym momenty skrętne po obu stronach czterotłokowego zespołu 14 w każdej grupie. Jak widać na fig. 2, ramiona 50, kompensujące moment skrętny, są z kolei przymocowane końcami 51 do ramy 12 za pomocą śrub 52.

Jak najlepiej widać na fig. 1, element krzywkowy 40, z którym współpracują popychacze rolkowe 30 podczas obracania bębna 10, składa się z wielu modułów w kształcie segmentów krzywkowych 41 przymocowanych do bębna 10 za pomocą śrub 54. Jeden ze sposobów łączenia segmentów krzywkowych 41 pokazano na fig. 4, gdzie widać, że klinowa końcówka części 56 sprzęga się z odpowiednim klinowym rowkiem 58 w przeciwległej części końcowej sąsiedniego segmentu krzywkowego 41 co zapewnia płynną zmianę nacisków popychaczy krążkowych 30 podczas przechodzenia przez nie połączenia pomiędzy dwoma sąsiednimi segmentami krzywkowymi 41. Falisty profil krzywkowy 38 każdego segmentu krzywkowego 41 ma na pokazanym przykładzie wykonania trzy grzbiety, natomiast połączenie pomiędzy segmentami krzywkowymi 41 znajduje się w dolinie pomiędzy segmentami. W każdym z segmentów krzywkowych 41 mogą również znajdować się pojedyncze zespoły grzbietów spawane razem w pierścień.

Zasada działania hydraulicznego układu napędowego według niniejszego wynalazku jest podobna do zasady, na jakiej działa znane urządzenie, tak zwany silnik czterotłokowy, co

173 548 oznacza, że liczba wszystkich tłoków dzieli się przez cztery, natomiast liczba grzbietów krzywek przez trzy. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, pierścieniowy element krzywkowy 40 składa się z dziewięciu segmentów krzywkowych 41, każdy z trzema grzbietami krzywkowymi, to jest łączna liczba grzbietów krzywkowych wynosi dwadzieścia siedem, natomiast liczba zespołów tłokowych 14 wynosi cztery razy cztery, to jest szesnaście. Zespoły tłokowe 14 konstruuje się w sposób zapewniający ich współpracę z powierzchnią profilu krzywkowego 33 pierścieniowego elementu krzywkowego 40, przy czym zsynchronizowane, fazowe suwy tłoków 20 wraz ze współpracującymi z nimi popychaczami krążkowymi 30 w różnych grupach zespołów tłokowych 14 dają w rezultacie liniową zależność pomiędzy ciśnieniem cieczy w zespołach tłokowych 14 oraz momentem skrętnym działającym na pierścieniowy element krzywkowy 40 albo pomiędzy natężeniem przepływu płynu do zespołu tłokowego 14 prędkością obrotową bębna 10.

Celem skierowania przepływu cieczy hydraulicznej do odpowiednich zespołów tłokowych 14, każdą parę zespołów tłokowych 14 można zaopatrzyć w zawór 60, sterowany w pokazanym przykładzie za pomocą popychacza 62 biegnącego po profilowanej powierzchni profilu krzywkowego 38. Na fig. 1 pokazano tylko jeden zawór 60 i jeden popychacz 62 dla każdej grupy złożonej z czterech zespołów tłokowych 14. Z drugiej strony ramy 12 znajduje się odpowiedni zawór (nie pokazany). Funkcje tego zaworu można również wbudować w odpowiedni zespół tłokowy 14 albo realizować je za pomocą zaworów sterowanych elektromagnetycznie.

Na figurach 1-4 pokazano przykład realizacji układu napędowego według wynalazku w postaci dużego obracającego się bębna 10 z profilem krzywkowym 38 elementu krzywkowego 40 skierowanym promieniowo na zewnątrz od środka bębna 10. W zakresie wynalazku leży również takie rozwiązanie, w którym układ jest odwrócony, to jest, zespoły tłokowe 14 są zamontowane na części obrotowej, natomiast element krzywkowy 40 jest osadzony na nieruchomej ramie 12, jak pokazano na fig. 5. W pewnych dziedzinach zastosowań zaleca się również wytwarzanie elementu krzywkowego 40 i zespołów tłokowych 14 jako elementów o układzie liniowym, np. w dźwigach, podnośnikach, przenośnikach i podobnych urządzeniach, w których zespoły tłokowe 14 montuje się na ruchomej części roboczej, a prostoliniowe segmenty krzywkowe 41 na nieruchomych powierzchniach nośnych jak pokazano na fig. 6, albo na odwrót.

173 548

^A<g· £

173 548

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Hydrauliczny układ napędowy, zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach zawierający wiele napędzanych hydraulicznie zespołów tłokowych z popychaczami krążkowymi umieszczonymi naprzeciwko falistego profilu elementu krzywkowego, znamienny tym, że układ napędowy jest zbudowany z pojedynczych modułów elementów krzywkowych (40) osadzonych na nieruchomej podporze (12) oraz pojedynczych zespołów tłokowych (14) osadzonych na zespole roboczym (10).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że moduły elementów krzywkowych (40) mają kształt segmentów krzywkowych (41), które są zmontowane tworząc co najmniej część krzywkowego pierścienia wokół obwodu zespołu roboczego (10).
3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że profil krzywkowy (38) segmentów krzywkowych (41) jest zwrócony promieniowo do środka, a zespoły tłokowej (14) są osadzone wzdłuż łuku kołowego, znajdującego się od wewnątrz w kierunku promieniowym względem zmontowanych segmentów krzywkowych (41).
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że moduły elementów krzywkowych są proste oraz zespoły tłokowe (14) są osadzone wzdłuż linii prostej, równoległej do elementu krzywkowego (40.
5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy zespół tłokowy (14) posiada korpus (16) z co najmniej jednym cylindrycznym otworem (18), w którym jest przesuwnie osadzony napędzany hydraulicznie tłok (20), którego przeciwległy koniec podtrzymuje popychacze krążkowe (30), przy czym korpus (16) oraz popychacze krążkowe (30) posiadają współpracujące środki prowadzące (32,42) do prowadzenia popychacza krążkowego (30) w ruchu prostopadłym do wzdłużnej osi symetrii elementu krzywkowego (40).
6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że pewna ilość oddzielnych zespołów tłokowych (14) jest umieszczona w indywidualnych grupach na podporze (12).
7. Hydrauliczny układ napędowy, zwłaszcza do napędu przemysłowych zespołów roboczych pracujących przy dużych obciążeniach zawierających wiele napędzanych hydraulicznie zespołów tłokowych z popychaczami krążkowymi umieszczonymi naprzeciwko falistego profilu elementu krzywkowego, znamienny tym, że układ napędowy jest zbudowany z pojedynczych modułów elementów krzywkowych (40) osadzonych na zespole roboczym (10) oraz pojedynczych zespołów tłokowych (14) osadzonych na nieruchomej podporze (12).
8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że moduły elementów krzywkowych (40) mają kształt segmentów krzywkowych (41), które są zmontowane tworząc co najmniej część krzywkowego pierścienia wokół obwodu zespołu roboczego (10).
9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że profil krzywkowy (38) segmentów krzywkowych (40) jest zwrócony promieniowo na zewnątrz, a zespoły tłokowe (14) są osadzone wzdłuż łuku kołowego, znajdującego się na zewnątrz w kierunku promieniowym względem zmontowanych segmentów krzywkowych (41).
10. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że moduły elementów krzywkowych (40) są proste oraz zespoły tłokowe (14) są osadzone wzdłuż linii prostej, równoległej do elementu krzywkowego (40).
11. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że każdy zespół tłokowy (14) posiada korpus (16) z co najmniej jednym cylindrycznym otworem (18), w którym jest przesuwnie osadzony napędzany hydraulicznie dok (20), którego przeciwległy koniec podtrzymuje popychacze krążkowe (30), przy czym korpus (16) oraz popychacze krążkowe (30) posiadają współpracujące

173 548 środki prowadzące (32,42) do prowadzenia popychacza krążkowego (30) w ruchu prostopadłym do wzdłużnej osi symetrii elementu krzywkowego (40).
12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że pewna ilość oddzielnych zespołów tłokowych (14) jest umieszczona w indywidualnych grupach na podporze (12).
13. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że krzywkowy pierścień składający się z wielu segmentów krzywkowych (41) ze zwróconym na zewnątrz profilem krzywkowym (38) jest osadzony na obwodzie cylindrycznego zespołu roboczego (10), przy czym podpora (12) co najmniej częściowo obejmuje obwód krzywkowego pierścienia.
14. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że zespoły tłokowe (14) są zaopatrzone w zawór (60), sterujący dopływem czynnika hydraulicznego do zespołów tłokowych (14) w każdej ich grupie.