RU2133376C1

RU2133376C1 - Axial-plunger hydraulic pump

Info

Publication number: RU2133376C1
Application number: RU97111109A
Authority: RU
Inventors: В.И. Бомбаков; М.В. Бомбаков; А.М. Никитин; В.А. Чечевичкин
Original assignee: Бомбаков Виктор Ильич; Бомбаков Максим Викторович; Никитин Алексей Михайлович; Чечевичкин Владимир Александрович
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: hydraulic engineering; handling aggressive liquids and liquids with poor lubricating properties. SUBSTANCE: axial-plunger hydraulic pump has fixed cylinder block with plunger and drive shaft with inclined disk. Inclined disk interacts through solids of revolution with intermediate disk. Center of spherical support of intermediate disk does not coincide with plane passing through geometric centers of plunger spherical heads arranged in intermediate disk in radial holes provided with longitudinal slots preventing falling out of plunger heads arranged eccentrically relative to their axes. Radial stop is fixed on cylindrical surface of intermediate disk to prevent its turning. Radial stop is made in form of axle with spherical member of rotation getting into slot of pump housing plug. Six diameter slots are made on outer surface of plunger in zone of getting of distribution unit channels into cylinders. Two of slots open into cylinder working spaces and four blind slots are connected in pairs by radial holes. Sealing grooves are made on outer surface of plunger to separate working spaces of cylinders and drive shaft space into which liquid is filled to preset level for lubricating friction units. With pump operating, spherical member of revolution of intermediate disk executes vibratory motion in slot of pump housing plug preventing turning of intermediate disk relative to pump housing. EFFECT: enhanced dynamic characteristics and increased service life of pump. 13 cl

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к аксиально-поршневым гидронасосам и моторам. The invention relates to mechanical engineering, in particular to axial piston hydraulic pumps and motors.

Известны аксиально-поршневые гидронасосы и моторы с вращающимся блоком цилиндров и торцевым распределением рабочей жидкости (Т.М.Башта. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М.: Машиностроение 1974 г., стр. 196, рис. 62). Указанные гидронасосы и моторы обладают большой инерционностью. Торцевой распределитель воспринимает значительные нагрузки от воздействия давления рабочей жидкости. Known axial piston hydraulic pumps and motors with a rotating cylinder block and end distribution of the working fluid (T.M. Bashta. Volumetric pumps and hydraulic motors of hydraulic systems. M: Mechanical Engineering 1974, p. 196, Fig. 62). These hydraulic pumps and motors have a large inertia. The end distributor perceives significant loads from the effects of working fluid pressure.

Известны также аксиально-поршневые гидронасосы с неподвижным блоком цилиндров и клапанным распределением рабочей жидкости. Указанные насосы необратимы и не могут работать в качестве гидромоторов (см. вышеуказанную книгу стр. 260, рис. 88). Also known are axial piston hydraulic pumps with a fixed cylinder block and valve distribution of the working fluid. The indicated pumps are irreversible and cannot operate as hydraulic motors (see the above book, p. 260, Fig. 88).

Известен также аксиально-поршневой гидронасос с неподвижным блоком цилиндров, в котором распределение рабочей жидкости производится цилиндрическими золотниками, и гидронасос, у которого распределение производится самими поршнями, снабженными специальными проточками (см. вышеуказанную книгу стр. 255, рис. 85 и 86). Also known is an axial piston hydraulic pump with a fixed cylinder block, in which the working fluid is distributed by cylindrical spools, and a hydraulic pump, in which the distribution is made by the pistons themselves, equipped with special grooves (see the above book, pages 255, Fig. 85 and 86).

Насос, показанный на рис. 85, имеет очень сложную конструкцию приводного вала и самого насоса, а насос, показанный на рис. 86, имеет сложную систему распределения. The pump shown in fig. 85 has a very complicated construction of the drive shaft and the pump itself, and the pump shown in fig. 86, has a complex distribution system.

Известен также радиально-поршневой гидромотор, в котором поршни кроме возвратно-поступательного движения совершают возвратно-поворотное, которое служит средством распределения. Указанный метод распределения позволяет уменьшить инерционные силы, повысить ресурс и улучшить качество узла распределения, однако не нашел еще применения в аксиально-поршневых гидронасосах и моторах, обладающих более высокими динамическими и весовыми характеристиками (см. патент 1492077 заявка 4348891/25-29 от 24.12.87. Радиально-поршневой гидромотор). A radial piston hydraulic motor is also known, in which the pistons, in addition to the reciprocating movement, make a reciprocating, which serves as a means of distribution. The specified distribution method allows to reduce inertial forces, increase the resource and improve the quality of the distribution unit, but has not yet found application in axial-piston hydraulic pumps and motors with higher dynamic and weight characteristics (see patent 1492077 application 4348891 / 25-29 from 24.12. 87. Radial piston hydraulic motor).

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик путем уменьшения инерционных сил, повышение ресурса и улучшение качества узла распределения. The purpose of the invention is the improvement of dynamic characteristics by reducing inertial forces, increasing the resource and improving the quality of the distribution node.

Достигается это тем, что аксиально-поршневой гидронасос содержит неподвижный блок цилиндров с поршнями и приводной вал с наклонным диском, который через тела вращения взаимодействует с промежуточным диском, центр сферической опоры которого не совпадает с плоскостью, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, которые размещены в промежуточном диске в радиальных отверстиях, выполненных с продольными пазами, исключающими выпадение головок поршней, расположенных эксцентрично относительно их осей. На цилиндрической поверхности промежуточного диска для исключения его проворота установлен неподвижно радиальный выступ, выполненный в виде оси со сферическим элементом вращения, входящим в паз пробки корпуса насоса. На наружной поверхности поршней в зоне выхода в цилиндры каналов узла распределения выполнены диаметрально расположенные шесть пазов, два из которых выходят в рабочие полости цилиндров, а четыре глухих паза попарно соединены между собой радиальными отверстиями, кроме того, на наружной поверхности поршней выполнены канавки для уплотнений, разделяющие рабочие полости цилиндров от полости приводного вала, в которую до определенного уровня заливается жидкость для смазки узлов трения. This is achieved by the fact that the axial piston hydraulic pump contains a fixed cylinder block with pistons and a drive shaft with an inclined disk, which interacts with the intermediate disk through the bodies of revolution, the center of the spherical support of which does not coincide with the plane passing through the geometric centers of the spherical piston heads, which are located in the intermediate disk in radial holes made with longitudinal grooves, eliminating the loss of piston heads located eccentrically relative to their axes. To exclude its rotation, a stationary radial protrusion is made on the cylindrical surface of the intermediate disk, made in the form of an axis with a spherical rotation element included in the groove of the tube of the pump casing. On the outer surface of the pistons in the exit zone to the cylinders of the channels of the distribution unit, six grooves are made diametrically located, two of which extend into the working cavities of the cylinders, and four blind grooves are paired with radial holes, in addition, grooves for seals are made on the outer surface of the pistons, separating the working cavity of the cylinders from the cavity of the drive shaft, into which a fluid is filled to a certain level to lubricate the friction units.

Поршни во время работы насоса кроме возвратно-поступательного движения совершают возвратно-поворотное, что позволяет производить распределение рабочей жидкости. Это достигается тем, что радиальные отверстия в промежуточном диске смещаются относительно продольных плоскостей, проходящих через ось приводного вала и оси поршней, за счет смещения центра сферической опоры промежуточного диска относительно плоскости, проходящей через геометрические центры сферических головок поршней, выполненных экcцентрично их осей. В результате этого поршни поворачиваются в угловом направлении, кроме положений, в котором ось приводного вала, а также оси радиальных отверстий в промежуточном диске находятся в одной плоскости. В этих положениях происходит смена направления поворота поршней и разделение полостей нагнетания и всасывания насоса. При работе насоса сферический элемент вращения промежуточного диска совершает колебательное движение по пазу пробки корпуса насоса и препятствует его повороту относительно корпуса насоса. During operation of the pump, the pistons, in addition to the reciprocating movement, perform a reciprocating, which allows the distribution of the working fluid. This is achieved by the fact that the radial holes in the intermediate disk are displaced relative to the longitudinal planes passing through the axis of the drive shaft and the piston axis, due to the displacement of the center of the spherical support of the intermediate disk relative to the plane passing through the geometric centers of the spherical piston heads made eccentrically to their axes. As a result of this, the pistons rotate in the angular direction, except for the positions in which the axis of the drive shaft, as well as the axes of the radial holes in the intermediate disk are in the same plane. In these positions, there is a change in the direction of rotation of the pistons and the separation of the cavities of the discharge and suction of the pump. When the pump is operating, the spherical element of rotation of the intermediate disk oscillates along the groove of the plug of the pump casing and prevents it from rotating relative to the pump casing.

На фиг.1 изображен гидронасос, продольный разрез; на фиг.2 и 6 - сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.7 изображен вариант опоры головки поршня. На фиг.8 показан поршень с дополнительными пазами; на фиг.9 - сечение Е-Е на фиг. 8; на фиг.10 - сечение И-И на фиг.8. Figure 1 shows a hydraulic pump, a longitudinal section; in Fig.2 and 6 - section GG in Fig. 1; figure 3 - section aa in fig. 1; in Fig.4 is a section bB in Fig. 1; in FIG. 5 - section bb in figure 1; 7 shows a variant of the support of the piston head. On Fig shows a piston with additional grooves; in Fig.9 is a cross-section EE in Fig. eight; figure 10 is a section II in figure 8.

Аксиально-поршневой гидронасос (фиг.1) содержит блок цилиндров 1 с поршнями 2, приводной вал 3 с наклонным диском 4. Через тела вращения 7 диск 4 взаимодействует с промежуточным диском 8. Пружина 9 через сферическую опору 10 прижимает промежуточный диск 8 через тела вращения к наклонному диску 4. Сферические головки 11 поршней 2, выполненные эксцентрично относительно их осей, контактируют с радиальными отверстиями 12 в промежуточном диске 8. Отверстия 12 имеют пазы 13 (фиг. 3 и 5), выходящие на торец диска 8 и исключающие выпадение головок 11. Для исключения поворота диска 8 на оси 14 установлен сферический элемент вращения 15, входящий в паз 16 пробки 17, закрепленной на корпусе 18 насоса болтами 19. The axial piston hydraulic pump (Fig. 1) contains a cylinder block 1 with pistons 2, a drive shaft 3 with an inclined disk 4. Through the bodies of revolution 7, the disk 4 interacts with the intermediate disk 8. The spring 9 presses the intermediate disk 8 through the rotation bodies through the spherical support 10 to the inclined disk 4. The spherical heads 11 of the pistons 2, made eccentrically relative to their axes, are in contact with the radial holes 12 in the intermediate disk 8. The holes 12 have grooves 13 (Figs. 3 and 5) that extend to the end face of the disk 8 and prevent the heads 11 from falling out For exclusion the rotation of the disk 8 on the axis 14 is installed a spherical element of rotation 15, included in the groove 16 of the plug 17, mounted on the pump housing 18 with bolts 19.

Насос имеет узел распределения, включающий коллекторы подвода 20 и отвода 21 рабочей жидкости и связанные с ними каналы 22 и 23 (фиг. 4), соответственно выходящие в цилиндры блока 1, расположенные с возможностью их периодического перекрытия стенками поршня 2. The pump has a distribution unit, including manifolds for the supply 20 and outlet 21 of the working fluid and the associated channels 22 and 23 (Fig. 4), respectively, emerging in the cylinders of block 1, located with the possibility of periodic blocking by the walls of the piston 2.

На наружной поверхности поршней в зоне выхода каналов 22 и 23 выполнены диаметрально расположенные продольные пазы 24, выходящие в рабочие камеры 25. Рабочая жидкость в коллекторы 20 и 21 подводится и отводится и отводится через гнезда 26 и 27. На наружной поверхности поршней 2 выполнены канавки 28 для уплотнений. В полость приводного вала до определенного уровня заливается жидкость 29 для смазки подшипников и узлов трения. On the outer surface of the pistons in the exit zone of the channels 22 and 23, diametrically arranged longitudinal grooves 24 are made, extending into the working chambers 25. The working fluid is supplied and discharged to the collectors 20 and 21 through the slots 26 and 27. Grooves 28 are made on the outer surface of the pistons 2 for seals. A fluid 29 is poured into the cavity of the drive shaft to a certain level to lubricate the bearings and friction units.

Блок цилиндров 1 прижат к торцу корпуса насоса болтами 30 и зафиксирован от смещения штифтом 31. Со стороны приводного вала установлена крышка 32. The cylinder block 1 is pressed against the end of the pump housing by bolts 30 and is fixed against displacement by a pin 31. A cover 32 is mounted on the side of the drive shaft.

На оси 18 может быть установлен квадратный сухарик 33 на подшипнике 34 (фиг. 6). On the axis 18 can be mounted square cracker 33 on the bearing 34 (Fig. 6).

Головки поршней 2 (фиг. 7) могут быть выполнены в виде двух полусфер 35 и 36. Полусфера 35 контактирует с радиальным отверстием 12, а полусфера 36 - с шариком 37, опирающимся в сферическую лунку полуцилиндрического сухарика 38. Полусфера 35 и сухарик 387 одного диаметра и равны диаметру отверстия 12 с возможностью взаимного перемещения. The piston heads 2 (Fig. 7) can be made in the form of two hemispheres 35 and 36. The hemisphere 35 is in contact with the radial hole 12, and the hemisphere 36 is in contact with the ball 37 resting in the spherical hole of the semi-cylindrical cracker 38. The hemisphere 35 and cracker 387 are of the same diameter and equal to the diameter of the hole 12 with the possibility of mutual movement.

На наружной поверхности поршней могут быть выполнены четыре дополнительных паза 39 с радиальными отверстиями 40, обеспечивающие разгрузку поршней от бокового давления рабочей жидкости. Four additional grooves 39 with radial holes 40 can be provided on the outer surface of the pistons, providing for the unloading of the pistons from the lateral pressure of the working fluid.

Гидронасос работает следующим образом:
Вращательное движение приводного вала 3 передается наклонному диску 4, который через тела вращения 7 передает колебательное движение промежуточного диску 8, который передает движение поршням 2.The hydraulic pump works as follows:
The rotational movement of the drive shaft 3 is transmitted to the inclined disk 4, which through the bodies of rotation 7 transmits the oscillatory motion of the intermediate disk 8, which transmits the movement to the pistons 2.

В зависимости от направления вращения приводного вала 3 рабочая жидкость подводится к гнездам 26 и 27 и поступает соответственно в коллекторы 20 или 21, откуда по каналам 22 или 23 (фиг. 4) поступает в цилиндры блока 1 цилиндров. В зависимости от ориентации поршня 2 в цилиндре блока, задаваемой положением промежуточного диска 8, каналы 22 и 23 либо перекрыты стенкой поршня 2, либо сообщены с соответствующей рабочей канавкой 24. Например, поршни 2, расположенные в вертикальной плоскости, проходящей через ось приводного вала 3 (фиг. 4), находятся в нейтральном положении, и каналы 22 и 23 перекрыты его стенками, а поршни, находящиеся в горизонтальной плоскости, из-за эксцентричного расположения головок 14 поршней относительно их осей поворачиваются в угловом направлении; справа от вертикальной плоскости - по часовой стрелке, слева от вертикальной плоскости - против часовой стрелки, при этом рабочие канавки 24 поршня соединены справа с каналами 22, слева с каналами 23 и соответственно с коллекторами 20 и 21. Depending on the direction of rotation of the drive shaft 3, the working fluid is supplied to the sockets 26 and 27 and enters the collectors 20 or 21, respectively, from where it enters the cylinders of the cylinder block 1 through channels 22 or 23 (Fig. 4). Depending on the orientation of the piston 2 in the cylinder of the block, determined by the position of the intermediate disk 8, the channels 22 and 23 are either blocked by the wall of the piston 2 or communicated with the corresponding working groove 24. For example, pistons 2 located in a vertical plane passing through the axis of the drive shaft 3 (Fig. 4), are in the neutral position, and the channels 22 and 23 are blocked by its walls, and the pistons located in the horizontal plane, due to the eccentric arrangement of the piston heads 14 relative to their axes, rotate in the angular direction; to the right of the vertical plane - clockwise, to the left of the vertical plane - counterclockwise, while the working grooves 24 of the piston are connected to the right with the channels 22, to the left with the channels 23 and, respectively, with the collectors 20 and 21.

Полость приводного вала, заполненная до определенного уровня жидкостью для смазки подшипников и узлов трения, повышает КПД насоса, а также позволяет работать с агрессивными жидкостями и с жидкостями с плохими смазывающими свойствами. The cavity of the drive shaft, filled to a certain level with fluid for lubricating bearings and friction units, increases the efficiency of the pump, and also allows you to work with aggressive fluids and fluids with poor lubricating properties.

Claims

1. Axial-piston hydraulic pump containing a stationary cylinder block with pistons, a drive shaft with an inclined disk, a distribution unit including collectors for suction and discharge of the working fluid and associated channels leading to the block cylinders and arranged to be periodically blocked by the piston walls behind account of their rotation, characterized in that the drive shaft with an inclined disk through the bodies of revolution interacts with the intermediate disk, the center of the spherical support of which does not coincide with the plane passing through cut the geometric centers of the spherical heads of the pistons, which are placed in the intermediate disk in radial holes made with longitudinal grooves, eliminating the loss of eccentrically located piston heads relative to their axes, and a stationary radial protrusion made in the form of an axis is mounted on the cylindrical surface of the intermediate disk to prevent its rotation with a spherical rotation element included in the groove of the plug of the hydraulic pump housing, on the outer surface of the pistons in the zone of exit to the cylinder channels of the node distributions are made diametrically located longitudinal grooves extending into the working cavity of the cylinder.

2. The hydraulic pump according to claim 1, characterized in that the protrusion on the intermediate disk is made in the form of a square cracker mounted on the bearing, and the piston heads are made in the form of two hemispheres, one of which is in contact with a radial hole in the intermediate disk, and the second with a ball resting on a spherical hole of a semi-cylindrical cracker, also installed in a radial hole.

3. The hydraulic pump according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the pistons between the distribution grooves an additional four blind diametrically located grooves are made, pairwise interconnected by radial holes.

4. The hydraulic pump according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the pistons there are grooves for seals that separate the working cavities from the cavity of the drive shaft, into which a fluid is filled to a certain level to lubricate the friction units.