RU213499U1

RU213499U1 - Axial piston hydraulic machine

Info

Publication number: RU213499U1
Application number: RU2022116876U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Нижегородов
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2022-09-14

Abstract

Полезная модель относится к роторным гидромашинам, предназначенным для использования в гидроприводах. Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая два блока цилиндров, зеркально расположенных в ее корпусе с осями, основными цилиндрами и поршнями, выполненными по окружностям диаметрами D_ц и дополнительными цилиндрами и поршнями меньшего диаметра, выполненными по окружностям диаметрами D_п в межцилиндровых зонах основных цилиндров и ведущие диски, в которые заделаны сферические шарниры как основных, так и дополнительных шатунов, соединенные с общим валом; другие концы шатунов заделаны в сферические шарниры основных и дополнительных поршней, соответственно размещенных в соответствующих цилиндрах блоков, при этом сферические шарниры дополнительных шатунов в ведущих дисках выполнены в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромками ведущих дисков; оси блоков цилиндров имеют сферические шарниры в своих ведущих дисках, а их противоположные концы вставлены в центральные отверстия распределительных дисков, к сферической поверхности которых прилегают сферические поверхности торцевых частей блоков; в распределительных дисках выполнены каналы, соединяющие основные цилиндры с основными серповидными окнами, разделенными между собой перемычками, и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости; дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительных дисков, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода жидкости, а оси блоков цилиндров расположены под углом к общему валу своих ведущих дисков, причем каждый блок цилиндров снабжен конической шестерней, входящей в зацепление с конической шестерней, закрепленной на соответствующем ведущем диске, основные и дополнительные шатуны имеют цилиндрическую форму, а поршни как основные, так и дополнительные, выполнены более короткими с длиной поршней примерно равной 1,5…2 от их диаметра, благодаря чему угол наклона осей блоков к оси общего вала увеличивается до 40°, что увеличивает рабочий объем гидромашины до 45%. Технический результат: увеличение рабочего объема аксиально-поршневой гидромашины за счет увеличения наклона блоков цилиндров относительно своих ведущих дисков. 5 ил.

The utility model relates to rotary hydraulic machines intended for use in hydraulic drives. An axial-piston hydraulic machine containing two cylinder blocks mirrored in its body with axles, main cylinders and pistons made along circles with diameters D _c and additional cylinders and pistons of a smaller diameter made along circles with diameters D _p in the intercylinder areas of the main cylinders and leading disks, in which spherical hinges of both main and additional connecting rods are embedded, connected to a common shaft; the other ends of the connecting rods are embedded in the spherical hinges of the main and additional pistons, respectively, placed in the respective cylinders of the blocks, while the spherical hinges of the additional connecting rods in the drive disks are made in places between the spherical hinges of the main connecting rods and the edges of the drive disks; axes of cylinder blocks have spherical hinges in their leading disks, and their opposite ends are inserted into the central holes of the distribution disks, to the spherical surface of which the spherical surfaces of the end parts of the blocks adjoin; in the distribution disks there are channels connecting the main cylinders with the main sickle-shaped windows, separated by jumpers, and with openings for supplying and discharging the working fluid; additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disks, which have their own jumpers and are connected by slots with the main crescent-shaped windows and with holes for supplying and discharging fluid, and the axes of the cylinder blocks are located at an angle to the common shaft of their drive disks, and each block of cylinders is equipped with a bevel gear engaged with a bevel gear mounted on the corresponding drive disk, the main and additional connecting rods are cylindrical in shape, and the pistons, both main and additional, are made shorter with a piston length approximately equal to 1.5 ... 2 of their diameter, due to which the angle of inclination of the axes of the blocks to the axis of the common shaft increases to 40°, which increases the working volume of the hydraulic machine up to 45%. EFFECT: increase in the working volume of the axial-piston hydraulic machine by increasing the inclination of the cylinder blocks relative to their drive disks. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к роторным гидромашинам объемного действия, предназначенным для использования в гидроприводах машин и оборудования.The utility model relates to volumetric rotary hydraulic machines intended for use in hydraulic drives of machinery and equipment.

Известна аксиально-поршневая гидромашина (RU № 190213, МПК F04B 1/20, опубликовано 24.06.2019), содержащая наклонную шайбу, блок цилиндров, соединенный с приводным валом шлицами, поршни, размещенные в цилиндрах блока, опирающиеся на наклонную шайбу башмаками, завальцованными на сферических головках поршней, и распределительный диск с основными серповидными окнами и перемычками между ними, прилегающий к блоку цилиндров с другой его стороны, при этом в блоке цилиндров в межцилиндровых зонах выполнены соосно оси блока дополнительные цилиндры меньшего диаметра, в них размещены дополнительные поршни, опирающиеся на наклонную шайбу своими башмаками, в распределительном диске прорезаны дополнительные серповидные окна с перемычками между ними, сообщенные прорезями с основными серповидными окнами.Known axial-piston hydraulic machine (RU No. 190213, IPC F04B 1/20, published 06/24/2019), containing an inclined washer, a cylinder block connected to the drive shaft by splines, pistons placed in the cylinders of the block, based on the inclined washer with shoes rolled on spherical piston heads, and a distribution disk with main crescent-shaped windows and bridges between them, adjacent to the cylinder block on its other side, while in the cylinder block in the intercylinder zones additional cylinders of smaller diameter are made coaxially with the axis of the block, they contain additional pistons based on inclined washer with its shoes, additional sickle-shaped windows with bridges between them are cut in the distribution disk, communicated by slots with the main sickle-shaped windows.

Общими признаками известного аналога с заявляемой полезной моделью являются блок цилиндров, вал, плунжеры, размещенные в цилиндрах блока, сферические шарниры, распределительный диск с серповидными окнами и перемычками между ними, плотно прилегающий к торцу блока цилиндров.Common features of the known analogue with the claimed utility model are a cylinder block, a shaft, plungers placed in the cylinders of the block, spherical hinges, a distribution disk with sickle-shaped windows and jumpers between them, tightly adjacent to the end face of the cylinder block.

Недостатками рассмотренной аксиально-поршневой гидромашины являются:The disadvantages of the considered axial piston hydraulic machine are:

Из-за больших контактных нагрузок между башмаками и наклонным диском угол наклона последнего относительно оси блока не превышает 15-18°, поэтому рабочий объем у рассмотренной гидромашины (и подобных ей) значительно меньше, чем у гидромашин с наклонным блоком, в которых угол наклона оси блока относительно оси приводного вала может достигать значения 25 - 30° или чуть более [Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М: Машиностроение, 1982. - 423 с, стр. 323].Due to the large contact loads between the shoes and the inclined disk, the angle of inclination of the latter relative to the axis of the block does not exceed 15-18 °, therefore, the working volume of the considered hydraulic machine (and similar ones) is much less than that of hydraulic machines with an inclined block, in which the angle of inclination of the axis block relative to the axis of the drive shaft can reach a value of 25 - 30 ° or a little more [Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives: Textbook for engineering universities / T.M. Bashta, S.S. Rudnev, B.B. Nekrasov and others - M: Mashinostroenie, 1982. - 423 p., p. 323].

Недостатком является и то, что в рассмотренной гидромашине всего один качающий узел с двумя радами цилиндров и поршнями в них - основными и дополнительными.The disadvantage is that in the considered hydraulic machine there is only one pumping unit with two rows of cylinders and pistons in them - main and additional.

Известна также аксиально-поршневая гидромашина (RU № 201028, МПК F04B 1/24, опубликовано 24.11.2020), содержащая блок цилиндров с осью, выполненных по окружности диаметром D_ц, расположенный в корпусе под углом к оси приводного вала, в ведущем диске которого заделаны в сферические шарниры головки шатунов, противоположные концы которых заделаны в сферические шарниры поршней, размещенных в упомянутых цилиндрах блока, при этом шатуны для прилегания к юбкам поршней имеют конусные шейки, ось блока заделана головкой в сферический шарнир в центре ведущего диска и своим противоположным концом вставлена в центральное отверстие неподвижного распределительного диска, к сферической поверхности которого прилегает сферическая поверхность торцевой части блока, в которой выполнены каналы, соединяющие цилиндры блока с серповидными окнами, разделенными перемычками; в межцилиндровых зонах основных цилиндров, расположенных по диаметру D_ц, выполнены дополнительные цилиндры меньшего диаметра по окружности диаметром D_п, большем, чем диаметр D_ц, в которых размещены дополнительные поршни, дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительного диска, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости, в сферических шарнирах дополнительных поршней закреплены малые головки их дополнительных шатунов, а большие головки с противоположной стороны заделаны в дополнительные сферические шарниры в ведущем диске в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромкой ведущего диска, при этом дополнительные поршни имеют юбки, не позволяющие шатунам прилегать к ним изнутри.An axial piston hydraulic machine is also known (RU No. 201028, IPC F04B 1/24, published on 11/24/2020), containing a cylinder block with an axis made around a circle with a diameter D _c located in a housing at an angle to the axis of the drive shaft, in the drive disk of which are embedded in the spherical hinges of the connecting rod heads, the opposite ends of which are embedded in the spherical hinges of the pistons located in the mentioned cylinders of the block, while the connecting rods have tapered necks to fit the piston skirts, the axis of the block is embedded with the head in the spherical hinge in the center of the drive disk and is inserted with its opposite end into the central hole of the fixed distribution disk, the spherical surface of which is adjacent to the spherical surface of the end part of the block, in which channels are made connecting the cylinders of the block with crescent-shaped windows separated by bridges; in the intercylinder zones of the main cylinders located along the diameter D _c , additional cylinders of a smaller diameter are made along a circle with a diameter D _p greater than the diameter D _c , in which additional pistons are placed, additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped distribution disk windows, which have their own jumpers and are connected by slots with the main sickle-shaped windows and with holes for supplying and discharging the working fluid, in the spherical hinges of the additional pistons the small heads of their additional connecting rods are fixed, and the large heads on the opposite side are embedded in additional spherical hinges in the drive disk in places between the spherical hinges of the main connecting rods and the edge of the drive disk, while the additional pistons have skirts that do not allow the connecting rods to adhere to them from the inside.

Общими признаками с заявляемой полезной моделью являются блок цилиндров с осью, выполненных по окружности диаметром D_ц, расположенный под углом к оси вала, в ведущем диске которого заделаны в сферические шарниры головки шатунов, другие концы которых заделаны в сферические шарниры поршней, размещенных в цилиндрах блока, при этом шатуны для прилегания к юбкам поршней имеют конусные шейки, ось блока заделана головкой в сферический шарнир в центре ведущего диска и своим противоположным концом вставлена в центральное отверстие неподвижного распределительного диска, к сферической поверхности которого прилегает сферическая поверхность торца блока, в которой выполнены каналы, соединяющие цилиндры блока с серповидными окнами, разделенными перемычками, в межцилиндровых зонах основных цилиндров, расположенных по диаметру D_ц, выполнены дополнительные цилиндры меньшего диаметра по окружности диаметром D_ц, большем, чем диаметр D_ц, в которых размещены дополнительные поршни, дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительного диска, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости, в сферических шарнирах дополнительных поршней закреплены малые головки их дополнительных шатунов, а большие головки с противоположной стороны заделаны в дополнительные сферические шарниры в ведущем диске в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромкой ведущего диска.Common features with the claimed utility model are a block of cylinders with an axis, made around a circle with a diameter D _c located at an angle to the axis of the shaft, in the drive disk of which the connecting rod heads are embedded in spherical hinges, the other ends of which are embedded in spherical hinges of pistons placed in the cylinders of the block , while the connecting rods for adjoining the skirts of the pistons have tapered necks, the axis of the block is sealed with a head into a spherical hinge in the center of the drive disk and its opposite end is inserted into the central hole of the fixed distribution disk, to the spherical surface of which the spherical surface of the end of the block adjoins, in which the channels are made , connecting the cylinders of the block with sickle-shaped windows separated by bridges, in the intercylinder zones of the main cylinders, located along the diameter D _c , additional cylinders of a smaller diameter are made around the circumference with a diameter D _c greater than the diameter D _c , in which additional pistons, additional cylinders are placed Indras are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disk, which have their own jumpers and are connected by slots with the main sickle-shaped windows and with holes for supplying and discharging working fluid, the small heads of their additional connecting rods are fixed in the spherical hinges of the additional pistons, and the large heads are sealed on the opposite side into additional spherical joints in the drive disk in places between the spherical joints of the main connecting rods and the edge of the drive disk.

Недостатком аналога является то, что гидромашина содержит один комплект блока с основными и дополнительными поршнями, с валом с ведущим диском и распределительным диском, что ограничивает ее рабочий объем и развиваемый крутящий момент. Тогда как при наличии двух зеркально расположенных в общем корпусе упомянутых комплектов рабочий объем может быть увеличен вдвое без значительного увеличения габаритов гидромашины.The disadvantage of analog is that the hydraulic machine contains one set of blocks with main and additional pistons, with a shaft with a drive disk and a distribution disk, which limits its working volume and developed torque. Whereas in the presence of two mirror-like arrangements of the mentioned sets in the common body, the working volume can be doubled without a significant increase in the dimensions of the hydraulic machine.

В качестве прототипа принята аксиально-поршневая гидромашина (RU № 209132, МПК F04B 1/20, опубликовано 02.02.2022), которая содержит два комплекта блоков с осями и цилиндрами, выполненными по окружностям диаметрами D_ц. Блоки расположены под углом к общему валу своих ведущих дисков, в которые заделаны сферические шарниры шатунов, при этом другие концы шатунов заделаны в сферические шарниры поршней, размещенных в цилиндрах блоков. Шатуны для прилегания к юбкам поршней изнутри имеют конусные шейки, оси блоков заделаны головками в сферические шарниры в центрах ведущих дисков, а противоположными концами вставлены в центральные отверстия распределительных дисков, к сферической поверхности которых прилегают сферические поверхности торцевых частей блоков. В распределительных дисках выполнены каналы, соединяющие цилиндры блоков с серповидными окнами, разделенными перемычками и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости.An axial piston hydraulic machine (RU No. 209132, IPC F04B 1/20, published on February 2, 2022) was adopted as a prototype, which contains two sets of blocks with axles and cylinders made along circles with diameters D _c . The blocks are located at an angle to the common shaft of their driving disks, in which the spherical joints of the connecting rods are embedded, while the other ends of the connecting rods are embedded in the spherical joints of the pistons placed in the cylinders of the blocks. The connecting rods for fitting to the piston skirts from the inside have tapered necks, the axes of the blocks are sealed with heads into spherical hinges in the centers of the drive disks, and with opposite ends inserted into the central holes of the distribution disks, to the spherical surface of which the spherical surfaces of the end parts of the blocks adjoin. Channels are made in the distribution disks connecting the block cylinders with crescent-shaped windows separated by bridges and with openings for supplying and discharging working fluid.

При подводе рабочей жидкости поршни, двигаясь в цилиндрах возвратно-поступательно, через свои юбки давят на конусные шатуны, которые вращают ведущие диски, преодолевая механические трение. Для того, что бы передавать давление от шатунов без значительных контактных усилий, поршни, как и шатуны, выполнены длинными (длина поршней в 3…5 раз больше диаметра поршней). За один оборот вала, через гидромашину проходит теоретический объем жидкости, равный рабочему объему, который при двух блоках цилиндров равен:When the working fluid is supplied, the pistons, reciprocating in the cylinders, press through their skirts on the conical connecting rods, which rotate the drive discs, overcoming mechanical friction. In order to transfer pressure from the connecting rods without significant contact forces, the pistons, like the connecting rods, are made long (the length of the pistons is 3 ... 5 times the diameter of the pistons). For one revolution of the shaft, a theoretical volume of fluid passes through the hydraulic machine, equal to the working volume, which, with two cylinder blocks, is equal to:

V₀= 2 SD_ц tg β·z,V₀= 2SD_c tg βz,

где 2 - количество блоков, S - площадь одного цилиндра, D_ц - диаметр по осям основных цилиндров в каждом блоке, β - угол между осью каждого блока и осью общего валов, z - число цилиндров в одном блоке.where 2 is the number of blocks, S is the area of one cylinder, D _c is the diameter along the axes of the main cylinders in each block, β is the angle between the axis of each block and the axis of the common shafts, z is the number of cylinders in one block.

В межцилиндровых зонах блоков, расположенных по диаметру D_ц (основных), выполнены дополнительные цилиндры меньшего диаметра по окружности диаметром D_п, большем, чем диаметр D_ц, в которых размещены дополнительные и тоже длинные (относительно своего диаметра) поршни. Дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительных дисков, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода жидкости. В сферических шарнирах дополнительных поршней закреплены головки их длинных шатунов, а другие головки с противоположной стороны заделаны в дополнительные сферические шарниры в ведущих дисках в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромками ведущих дисков. Дополнительные поршни тоже имеют юбки, к внутренним поверхностям которых прилегают конусные шейки своих шатунов.In the intercylinder zones of the blocks located along the diameter D _c (main), additional cylinders of a smaller diameter are made along a circle with a diameter D _p greater than the diameter D _c , in which additional and also long (relative to their diameter) pistons are placed. The additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disks, which have their own jumpers and are connected by slots with the main sickle-shaped windows and with holes for supplying and discharging fluid. In the spherical joints of the additional pistons, the heads of their long connecting rods are fixed, and the other heads on the opposite side are embedded in additional spherical joints in the drive disks in places between the spherical joints of the main connecting rods and the edges of the drive disks. Additional pistons also have skirts, to the inner surfaces of which the conical necks of their connecting rods adjoin.

При подводе рабочей жидкости, поршни, двигаясь в цилиндрах возвратно-поступательно, через свои юбки давят на конусные шатуны дополнительных поршней. За один оборот каждого блока через гидромашину за счет дополнительных поршней проходит теоретический объем жидкости, равный дополнительному рабочему объему:When the working fluid is supplied, the pistons, moving reciprocating in the cylinders, press through their skirts on the conical connecting rods of the additional pistons. For one revolution of each block, a theoretical volume of liquid passes through the hydraulic machine due to additional pistons, equal to the additional working volume:

V₀₁= 2 S₁D_п tg β·z,V₀₁= 2S_oneD_P tg βz,

где 2 - количество блоков в гидромашине, S₁ - площадь одного дополнительного цилиндра, D_п - диаметр по осям дополнительных цилиндров в каждом блоке, β - угол между осями блоков и осями вала, z - число дополнительных цилиндров в одном блоке (их количество равно числу основных цилиндров).where 2 is the number of blocks in the hydraulic machine, S ₁ is the area of one additional cylinder, D _p is the diameter along the axes of additional cylinders in each block, β is the angle between the axes of the blocks and the axes of the shaft, z is the number of additional cylinders in one block (their number is number of main cylinders).

Суммарный рабочий объем аксиально-поршневой гидромашины определяется суммой указанных рабочих объемов:The total working volume of an axial piston hydraulic machine is determined by the sum of the indicated working volumes:

V₀ = 2 SD_ц tg β·z + 2 S₁D_п tg β·z = 2 tg β·z (SD_ц + S₁D_п).V₀ = 2SD_c tg β z + 2S_oneD_P tg β z = 2tg β z (SD_c +S_oneD_P).

Недостатком прототипа является то, что длинные шатуны, имеющие конусную форму, прилегающие к юбкам своих длинных поршней и давящие на них тангенциальной силой, сообщают блокам цилиндров вращение через них. У гидромашин с наклонным блоком и упомянутым способом передачи вращения через шатуны и юбки поршней угол β конструктивно ограничен значением около (или чуть больше) 30° [Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М: Машиностроение, 1982. - 423 с, стр. 320 - 323 (см. рис. 3.32)]. Тогда как при изменении способа передачи вращения блокам цилиндров от своих ведущих дисков, например через конические шестерни, значение угла β может быть увеличено и достигать значительно большего значения 36°…40°.The disadvantage of the prototype is that long connecting rods, having a conical shape, adjacent to the skirts of their long pistons and pressing on them with a tangential force, tell the cylinder blocks to rotate through them. For hydraulic machines with an inclined block and the mentioned method of transmitting rotation through the connecting rods and piston skirts, the angle β is structurally limited to a value of about (or slightly more) 30 ° [Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives: Textbook for engineering universities / T.M. Bashta, S.S. Rudnev, B.B. Nekrasov and others - M: Mashinostroenie, 1982. - 423 p., pp. 320 - 323 (see Fig. 3.32)]. Whereas, when changing the method of transmitting rotation to the cylinder blocks from their driving disks, for example, through bevel gears, the value of the angle β can be increased and reach a much larger value of 36°…40°.

Заявляемая полезная модель направлена на увеличение рабочего объема и, как следствие, крутящего момента аксиально-поршневой гидромашины.The claimed utility model is aimed at increasing the working volume and, as a result, the torque of the axial piston hydraulic machine.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в увеличении рабочего объема аксиально-поршневой гидромашины за счет увеличения наклона блоков цилиндров относительно своих ведущих дисков.The technical result of the claimed utility model is to increase the working volume of the axial piston hydraulic machine by increasing the inclination of the cylinder blocks relative to their drive disks.

Указанный технический результат достигается тем, что аксиально-поршневая гидромашина, содержащая два блока цилиндров, зеркально расположенных в ее корпусе с осями, основными цилиндрами и поршнями, выполненными по окружностям диаметрами D_ц и дополнительными цилиндрами и поршнями меньшего диаметра, выполненными по окружностям диаметрами D_п в межцилиндровых зонах основных цилиндров и ведущие диски, в которые заделаны сферические шарниры как основных, так и дополнительных шатунов, соединенные с общим валом; другие концы шатунов заделаны в сферические шарниры основных и дополнительных поршней соответственно, размещенных в соответствующих цилиндрах блоков, при этом сферические шарниры дополнительных шатунов в ведущих дисках выполнены в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромками ведущих дисков; оси блоков цилиндров имеют сферические шарниры в своих ведущих дисках, а их противоположные концы вставлены в центральные отверстия распределительных дисков, к сферической поверхности которых прилегают сферические поверхности торцевых частей блоков; в распределительных дисках выполнены каналы, соединяющие основные цилиндры с основными серповидными окнами, разделенными между собой перемычками, и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости; дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительных дисков, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода жидкости, а оси блоков цилиндров расположены под углом к общему валу своих ведущих дисков, согласно полезной модели, каждый блок цилиндров снабжен конической шестерней, входящей в зацепление с конической шестерней, закрепленной на соответствующем ведущем диске, основные и дополнительные шатуны имеют цилиндрическую форму, а поршни, как основные, так и дополнительные, выполнены более короткими с длиной поршней примерно равной 1,5…2 от их диаметра, благодаря чему угол наклона осей блоков к оси общего вала увеличивается до 40°, что увеличивает рабочий объем гидромашины до 45%.The specified technical result is achieved by the fact that the axial-piston hydraulic machine containing two blocks of cylinders, mirrored in its body with axes, main cylinders and pistons, made along circles with diameters D _c and additional cylinders and pistons of a smaller diameter, made along circles with diameters D _p in the intercylinder areas of the main cylinders and drive disks, in which spherical hinges of both the main and additional connecting rods are embedded, connected to a common shaft; the other ends of the connecting rods are embedded in the spherical hinges of the main and additional pistons, respectively, placed in the respective cylinders of the blocks, while the spherical hinges of the additional connecting rods in the drive disks are made in places between the spherical hinges of the main connecting rods and the edges of the drive disks; axes of cylinder blocks have spherical hinges in their leading disks, and their opposite ends are inserted into the central holes of the distribution disks, to the spherical surface of which the spherical surfaces of the end parts of the blocks adjoin; in the distribution disks there are channels connecting the main cylinders with the main sickle-shaped windows, separated by jumpers, and with openings for supplying and discharging the working fluid; additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disks, which have their own jumpers and are connected by slots with the main crescent-shaped windows and with holes for supplying and discharging fluid, and the axes of the cylinder blocks are located at an angle to the common shaft of their drive disks, according to the utility model , each the cylinder block is equipped with a bevel gear engaged with a bevel gear mounted on the corresponding drive disk, the main and additional connecting rods are cylindrical in shape, and the pistons, both main and additional, are made shorter with a piston length approximately equal to 1.5 ... 2 from their diameter, due to which the angle of inclination of the axes of the blocks to the axis of the common shaft increases to 40°, which increases the working volume of the hydraulic machine up to 45%.

Аксиально-поршневая гидромашина, содержащая два комплекта блоков цилиндров, зеркально расположенных в корпусе, с осями, основными цилиндрами, выполненными по окружностям диаметрами D_ц и дополнительными цилиндрами меньшего диаметра, выполненными по окружностям диаметрами D_п в межцилиндровых зонах основных цилиндров, при этом в цилиндрах блоков размещены основные и дополнительные поршни.An axial-piston hydraulic machine containing two sets of cylinder blocks mirrored in the housing, with axes, main cylinders made along circles with diameters D _c and additional cylinders of a smaller diameter made along circles with diameters D _p in the intercylinder zones of the main cylinders, while in the cylinders blocks placed the main and additional pistons.

Оси блоков цилиндров расположены под углом к общему валу своих ведущих дисков. В ведущие диски заделаны сферические шарниры как основных, так и дополнительных шатунов, при этом другие их концы заделаны в сферические шарниры основных и дополнительных поршней соответственно, размещенных в соответствующих цилиндрах блоков, при этом сферические шарниры дополнительных шатунов в ведущих дисках выполнены в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромками ведущих дисков. Оси блоков цилиндров имеют сферические шарниры в своих ведущих дисках, а их противоположные концы вставлены в центральные отверстия распределительных дисков, к сферической поверхности которых прилегают сферические поверхности торцевых частей блоков.The axes of the cylinder blocks are located at an angle to the common shaft of their drive disks. Spherical hinges of both the main and additional connecting rods are embedded in the drive disks, while their other ends are embedded in the spherical hinges of the main and additional pistons, respectively, placed in the respective cylinders of the blocks, while the spherical hinges of the additional connecting rods in the drive disks are made in places between the spherical hinges main connecting rods and the edges of the drive discs. The axles of the cylinder blocks have spherical hinges in their driving disks, and their opposite ends are inserted into the central holes of the distribution disks, to the spherical surface of which the spherical surfaces of the end parts of the blocks adjoin.

В распределительных дисках выполнены каналы, соединяющие основные цилиндры блоков с основными серповидными окнами, разделенными между собой перемычками, и с отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости. Дополнительные цилиндры сообщены каналами с дополнительными серповидными окнами распределительных дисков, которые имеют свои перемычки и сообщены прорезями с основными серповидными окнами и с отверстиями для подвода и отвода жидкости.The distribution discs have channels connecting the main cylinders of the blocks with the main sickle-shaped windows separated from each other by bridges, and with openings for supplying and discharging the working fluid. The additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disks, which have their own jumpers and are connected by slots with the main sickle-shaped windows and with holes for supplying and discharging fluid.

Благодаря дополнительным цилиндрам, поршням и шатунам рабочий объем аксиально-поршневой гидромашины равен:Thanks to additional cylinders, pistons and connecting rods, the working volume of the axial piston hydraulic machine is equal to:

V₀ = 2 tg β·z(SD_ц + S₁D_п),V₀ = 2tg β z(SD_c + S_oneD_P),

где 2 - количество блоков цилиндров, β - угол между осями блоков и осью общего вала, z - количество основных и количество дополнительных цилиндров в одном блоке (количество основных равно количеству дополнительных цилиндров), S - площадь основного цилиндра, S₁ - площадь дополнительного цилиндра, D_ц - диаметр по осям основных цилиндров в каждом блоке, D_п - диаметр по осям дополнительных цилиндров в каждом блоке.where 2 is the number of cylinder blocks, β is the angle between the axes of the blocks and the axis of the common shaft, z is the number of main and the number of additional cylinders in one block (the number of main cylinders is equal to the number of additional cylinders), S is the area of the main cylinder, S ₁ is the area of the additional cylinder , D _c - diameter along the axes of the main cylinders in each block, D _p - diameter along the axes of additional cylinders in each block.

При этом каждый блок цилиндров снабжен конической шестерней, входящей в зацепление с конической шестерней, закрепленной на соответствующем ведущем диске, основные и дополнительные шатуны имеют цилиндрическую (а не конусную) форму, а поршни, как основные, так и дополнительные, выполнены более короткими с длиной поршней примерно равной 1,5…2 от их диаметра. Благодаря этим конструктивным особенностям аксиально-поршневой гидромашины угол наклона β между осями блоков цилиндров и осью общего вала может быть увеличен до значения 36°…40°.At the same time, each cylinder block is equipped with a bevel gear engaged with a bevel gear mounted on the corresponding drive disk, the main and additional connecting rods have a cylindrical (rather than conical) shape, and the pistons, both main and additional, are made shorter with a length pistons approximately equal to 1.5 ... 2 of their diameter. Due to these design features of the axial piston hydraulic machine, the angle of inclination β between the axes of the cylinder blocks and the axis of the common shaft can be increased to a value of 36°…40°.

Отличительными признаками заявляемой полезной модели от прототипа являются то, что каждый блок цилиндров снабжен конической шестерней, входящей в зацепление с конической шестерней, закрепленной на соответствующем ведущем диске, основные и дополнительные шатуны имеют цилиндрическую форму, а поршни, как основные, так и дополнительные, выполнены длинной, равной 1,5…2 от их диаметров.The distinguishing features of the claimed utility model from the prototype are that each cylinder block is equipped with a bevel gear engaged with a bevel gear mounted on the corresponding drive disk, the main and additional connecting rods are cylindrical in shape, and the pistons, both main and additional, are made long, equal to 1.5 ... 2 of their diameters.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model complies with the patentability condition "novelty".

На фиг. 1 показана аксиально-поршневая гидромашина с двумя комплектами блоков цилиндров, общего вала с ведущими дисками и распределительными дисками.In FIG. 1 shows an axial piston hydraulic machine with two sets of cylinder blocks, a common shaft with drive disks and distribution disks.

На фиг. 2 показан один из блоков цилиндров со стороны ведущего диска.In FIG. 2 shows one of the cylinder blocks from the side of the drive disk.

На фиг. 3 показан вид на блок одного из цилиндров со стороны распределительного диска.In FIG. 3 shows a view of the block of one of the cylinders from the side of the distribution disk.

На фиг. 4 показан разрез А-А (по фиг. 1) распределительного диска гидромашины с серповидными окнами и отверстиями для всасывания и нагнетания рабочей жидкости.In FIG. 4 shows the section A-A (according to Fig. 1) of the distribution disk of a hydraulic machine with crescent-shaped windows and holes for suction and discharge of the working fluid.

На фиг. 5а и 5б показаны схемы расположения поршневых групп в блоках цилиндров для способа передачи вращения через юбки поршней (5а) и способа передачи вращения через конические шестерни (5б).In FIG. 5a and 5b show the arrangement of piston groups in cylinder blocks for the method of transmitting rotation through piston skirts (5a) and the method of transmitting rotation through bevel gears (5b).

Аксиально-поршневая гидромашина содержит корпус 1 с прорезью 2 для соединения ведущей шестерни 3, фиг. 1, с ведомой шестерней какого-либо механизма (на фигурах не показан). Общий вал 4, на который посажена шестерня 3, установлен в подшипниках 5 и соединен со своими ведущими дисками 6 и 7.The axial-piston hydraulic machine contains a housing 1 with a slot 2 for connecting the drive gear 3, Fig. 1, with a driven gear of some mechanism (not shown in the figures). The common shaft 4, on which the gear 3 is mounted, is mounted in bearings 5 and connected to its drive disks 6 and 7.

Оси блоков цилиндров 8 и 9, зеркально расположенных в корпусе 1, наклонены к оси общего вала 4 под углом β и посажены на оси 10 и 11 с минимальным зазором, для возможности само устанавливаться своими сферическими торцами на сферических поверхностях распределительных дисков 12 и 13 соответственно, неподвижно закрепленных на левой и правой стенках корпуса 1. The axes of the cylinder blocks 8 and 9, mirrored in the housing 1, are inclined to the axis of the common shaft 4 at an angle β and are seated on the axes 10 and 11 with a minimum clearance, in order to be able to self-install with their spherical ends on the spherical surfaces of the distribution disks 12 and 13, respectively, fixed on the left and right walls of the body 1.

В блоках цилиндров 8 и 9 по окружностям диаметрами D_ц, фиг. 2, выполнены девять основных цилиндров 14, а по окружности диаметром D_п в межцилиндровых зонах основных цилиндров выполнены дополнительные девять цилиндров 15. В основные цилиндры 14 вставлены основные поршни 16, а в дополнительные цилиндры 15 вставлены дополнительные поршни 17, фиг. 1, при этом упомянутые поршни выполнены более короткими, по сравнению с поршнями прототипа.In cylinder blocks 8 and 9 along circles with diameters D _c , Fig. 2, nine main cylinders 14 are made, and along a circle with a diameter D _p in the intercylinder zones of the main cylinders, additional nine cylinders 15 are made. Main pistons 16 are inserted into the main cylinders 14, and additional pistons 17 are inserted into the additional cylinders 15, Fig. 1, while said pistons are made shorter than the pistons of the prototype.

В сферических торцах блоков 8 и 9, фиг. 1 и фиг. 3, прорезаны основные соединительные каналы 18 и дополнительные соединительные каналы 19. Каналы 18 попеременно сообщаются с основными серповидными окнами 20 распределительных дисков 12 и 13, фиг. 4, а каналы 19 попеременно сообщаются с дополнительными серповидными окнами 21. Серповидные окна 20 и 21 с левой стороны распределительного диска соединены прорезью 22, которая сообщена с отверстием 23 для всасывания жидкости. Серповидные окна 20 и 21 с правой стороны распределительного диска соединены прорезью 24, которая сообщена с отверстием 25 для нагнетания жидкости (это если гидромашина работает в режиме насоса).At the spherical ends of blocks 8 and 9, Fig. 1 and FIG. 3, the main connecting channels 18 and additional connecting channels 19 are cut. The channels 18 alternately communicate with the main crescent-shaped windows 20 of the distribution discs 12 and 13, FIG. 4, and channels 19 alternately communicate with additional crescent-shaped windows 21. The crescent-shaped windows 20 and 21 on the left side of the distribution disk are connected by a slot 22, which communicates with the liquid suction hole 23. The crescent-shaped windows 20 and 21 on the right side of the distribution disk are connected by a slot 24, which communicates with the hole 25 for pumping liquid (this is if the hydraulic machine is operating in pump mode).

Оси 10 и 11 имеют сферические головки, заделанные в сферические шарниры в центрах ведущих дисков 6 и 7 и другими своими концами вставлены в отверстия распределительных дисков 12 и 13. В ведущих дисках 6 и 7 в сферические шарниры заделаны головки основных шатунов 26, которые своими противоположными концами заделаны в сферические шарниры основных поршней 16. Кроме того, в ведущих дисках 6 и 7 в сферические шарниры, выполненные в местах между сферическими шарнирами основных шатунов и кромками ведущих дисков, заделаны головки дополнительных шатунов 27, которые своими другими концами заделаны в сферические шарниры дополнительных поршней 17. При этом основные и дополнительные шатуны имеют цилиндрическую (а не конусную) форму, как в прототипе.The axles 10 and 11 have spherical heads embedded in spherical joints in the centers of the drive disks 6 and 7 and with their other ends inserted into the holes of the distribution disks 12 and 13. In the drive disks 6 and 7, the heads of the main connecting rods 26 are embedded in spherical joints, which the ends are embedded in the spherical hinges of the main pistons 16. In addition, in the drive disks 6 and 7, the heads of the additional connecting rods 27 are embedded in the spherical hinges made in the places between the spherical hinges of the main connecting rods and the edges of the drive disks, which, with their other ends, are embedded in the spherical hinges of the additional pistons 17. In this case, the main and additional connecting rods have a cylindrical (rather than conical) shape, as in the prototype.

Каждый блок цилиндров снабжен конической шестерней 28, фиг. 1, входящей в зацепление с конической шестерней 29, закрепленной на соответствующем ведущем диске.Each block of cylinders is provided with a bevel gear 28, FIG. 1, which engages with a bevel gear 29 mounted on the corresponding drive disk.

Аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом. При вращении шестерни 3 совместно с валом 4 и ведущими дисками 6 и 7, передают вращение через конические шестерни 29 и 28 блоками цилиндров 8 и 9, вращающимися вокруг своих осей 10 и 11. Поршни основные 16 и дополнительные 17 в своих цилиндрах 14 и 15 совершают возвратно-поступательное движение, то всасывая, то вытесняя рабочую жидкость через каналы 18 и 19 в сферических торцах блоков 8 и 9, которые плотно прилегают к сферическим поверхностям распределительных дисков 12 и 13.Axial piston hydraulic machine works as follows. When gear 3 rotates together with shaft 4 and drive disks 6 and 7, they transmit rotation through bevel gears 29 and 28 by cylinder blocks 8 and 9 rotating around their axes 10 and 11. The main pistons 16 and additional 17 in their cylinders 14 and 15 perform reciprocating movement, then sucking in, then displacing the working fluid through the channels 18 and 19 in the spherical ends of the blocks 8 and 9, which fit snugly against the spherical surfaces of the distribution disks 12 and 13.

По мере поворота блоков цилиндров на 360° каждый поршень, как основной 16, так и дополнительный 17 сначала всасывает рабочую жидкость через свои серповидные окна 20 и 21 (при повороте на 180°), прорезь 22 и отверстие 23 в соответствующий цилиндр. Затем каждый из упомянутых поршней, пройдя через соответствующие перемычки, разделяющие серповидные окна 20 и 21 с левой и правой сторон распределительных дисков 12 и 13, при повороте блоков цилиндров на следующие 180° через другие серповидные окна 20 и 21 (с правой стороны распределительного диска, фиг. 4), вытесняет жидкость под давлением через прорези 22 и отверстие 23 для нагнетания жидкости.As the cylinder blocks turn 360°, each piston, both the main 16 and the additional 17, first sucks the working fluid through its crescent-shaped windows 20 and 21 (when rotated 180°), slot 22 and hole 23 into the corresponding cylinder. Then each of the said pistons, having passed through the corresponding jumpers separating the crescent windows 20 and 21 on the left and right sides of the distribution disks 12 and 13, while turning the cylinder blocks for the next 180 ° through other crescent windows 20 and 21 (on the right side of the distribution disk, Fig. 4), displaces the liquid under pressure through the slots 22 and the hole 23 for injection of liquid.

Одновременная работа девяти основных 16 и девяти дополнительных 17 поршней в каждом из блоков цилиндров 8 и 9 увеличивает подачу аксиально-поршневой гидромашины за счет большего рабочего объема, который определяется по формуле (1).Simultaneous operation of nine main 16 and nine additional 17 pistons in each of the cylinder blocks 8 and 9 increases the flow of the axial piston hydraulic machine due to the larger working volume, which is determined by formula (1).

В режиме гидромотора аксиально-поршневая гидромашина работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости из гидросистемы в отверстия 23 и по каналам 22 каждого из распределительных дисков 8 и 9, она (рабочая жидкость) проходит через серповидные окна 20 и 21 и поступает в подпоршневые пространства тех поршней 16 и 17, которые через каналы 18 и 19 сообщены с окнами 20 и 21. Поршни 16 и 17 в каждом блоке под действием давления выдвигаются из своих цилиндров и давят на ведущие диски 6 и 7 и заставляют их поворачиваться, создавая крутящий момент, пропорциональный рабочему объему гидромашины.In the hydraulic motor mode, the axial piston hydraulic machine operates as follows. When the working fluid is supplied from the hydraulic system to the holes 23 and through the channels 22 of each of the distribution disks 8 and 9, it (the working fluid) passes through the sickle-shaped windows 20 and 21 and enters the under-piston spaces of those pistons 16 and 17, which through the channels 18 and 19 communicated with windows 20 and 21. Pistons 16 and 17 in each block are pushed out of their cylinders under the action of pressure and press on the drive disks 6 and 7 and make them turn, creating a torque proportional to the working volume of the hydraulic machine.

Из-за того, что основные 16 и дополнительные 17 поршни выполнены более короткими, по сравнению с поршнями прототипа, а их шатуны имеют цилиндрическую форму, угол наклона блоков цилиндров 8 и 9 относительно осей своих ведущих дисков 6 и 7, теперь может достигать

значений 36° - 40°, что не свойственного типовым аксиально-поршневым гидромашинам с наклонным блоком [Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М: Машиностроение, 1982. - 423 с, стр. 323].Due to the fact that the main 16 and additional 17 pistons are shorter than the pistons of the prototype, and their connecting rods are cylindrical, the angle of inclination of the

cylinder blocks

8 and 9 relative to the axes of their

drive disks

6 and 7 can now reach

values 36° - 40°, which is not characteristic of typical axial-piston hydraulic machines with an inclined block [Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives: Textbook for engineering universities / T.M. Bashta, S.S. Rudnev, B.B. Nekrasov and others - M: Mashinostroenie, 1982. - 423 p., p. 323].

На фиг. 5. показана схема расположения поршневых групп в блоках цилиндров для для длинных поршней (слева) и коротких поршней при способа передаче вращения через конические шестерни (справа).In FIG. 5. shows the layout of the piston groups in the cylinder blocks for long pistons (left) and short pistons with the method of transmitting rotation through bevel gears (right).

При угле наклона β₁, фиг. 5а длинные поршни передают не только осевое усилие F _о, но и тангенциальное усилие, распределенное по поверхности контакта шатуна с юбкой поршня с равнодействующей F _т, приложенной в точках, условно отмеченных крестиком и точкой. Этой тангенциальной силой и создается врашательный момент на блоках цилиндров, идущий на преодоление механического трения во всех подвижных соединениях гидромашины. Даже при максимально выдвинутом поршне, внутри цилиндра остается значительная его часть (относительно торца блока), фиг. 5а, что бы передать это вращение. А если увеличить угол β₁ более 30°, то при максимально выдвинутом поршне, внутри цилиндра остается не значительная его часть, что может привести к перекосу и даже заклиниванию поршня в цилиндре и передача вращения блоку станет не возможной.At the angle of inclination β ₁ , Fig. 5a, long pistons transmit not only the axial force F _o , but also the tangential force distributed over the contact surface of the connecting rod with the piston skirt with the resultant F _t applied at the points conventionally marked with a cross and a dot. This tangential force creates a rotational moment on the cylinder blocks, which is used to overcome mechanical friction in all movable joints of the hydraulic machine. Even with the piston extended to the maximum, a significant part of it remains inside the cylinder (relative to the end of the block), Fig. 5a to convey this rotation. And if you increase the angle β ₁ more than 30 °, then with the piston extended to the maximum, a small part of it remains inside the cylinder, which can lead to distortion and even jamming of the piston in the cylinder and the transmission of rotation to the block will become impossible.

Если вращение от ведущих дисков на блоки цилиндров передается коническими шестернями, то шатуны передают только осевые усилия F _о, фиг. 5б, и поршни могут более короткими. Даже если они в максимально выдвинутом положении (верхнее положение поршней) выступают относительно торца блока на половину своей длины, то из-за отсутствия тангенциальных усилий перекоса и их заклинивания в цилиндрах произойти не может. Это позволяет увеличить угол наклона блоков цилиндров до значения β₂, фиг. 5б, равного 36° - 40° в зависимости от конкретных конструктивных особенностей делалей гидромашины. Исходя из формулы (1) для случая, когда угол наклона блоков цилиндров составляет 40°, отношение тангенсов углов равно:If the rotation from the drive disks to the cylinder blocks is transmitted by bevel gears, then the connecting rods transmit only axial forces F _o , Fig. 5b, and the pistons may be shorter. Even if they protrude half their length relative to the end of the block in the most extended position (the upper position of the pistons), then due to the absence of tangential forces, distortion and jamming in the cylinders cannot occur. This makes it possible to increase the angle of inclination of the cylinder blocks up to the value β ₂ , FIG. 5b, equal to 36° - 40°, depending on the specific design features of the hydraulic machine. Based on formula (1), for the case when the angle of inclination of the cylinder blocks is 40 °, the ratio of the tangents of the angles is:

tg 40° / tg 30° = 0,8391 / 0,5774 = 1,453,tg 40° / tg 30° = 0.8391 / 0.5774 = 1.453,

а это значит, что увеличив угол наклона блоков цилиндров относительно оси общего вала от 30° до 40° за счет применения конических шестерен и упомянутых изменений конструкции поршней и шатунов, мы может повысить рабочий объем гидромашины более чем на 45%.and this means that by increasing the angle of inclination of the cylinder blocks relative to the axis of the common shaft from 30° to 40° due to the use of bevel gears and the above-mentioned changes in the design of pistons and connecting rods, we can increase the working volume of the hydraulic machine by more than 45%.

Так достигается технический результат полезной модели, а именно увеличение рабочего объема аксиально-поршневой гидромашины.Thus, the technical result of the utility model is achieved, namely, an increase in the working volume of the axial piston hydraulic machine.

Claims

An axial-piston hydraulic machine containing two cylinder blocks mirrored in its body with axes, main cylinders and pistons made along circles with diameters D _c and additional cylinders and pistons of a smaller diameter made along circles with diameters D _p in the intercylinder zones of the main cylinders, and driving disks, in which spherical hinges of both main and additional connecting rods are embedded, connected to a common shaft; the other ends of the connecting rods are embedded in the spherical hinges of the main and additional pistons, respectively, placed in the respective cylinders of the blocks, while the spherical hinges of the additional connecting rods in the drive disks are made in places between the spherical hinges of the main connecting rods and the edges of the drive disks; axes of cylinder blocks have spherical hinges in their leading disks, and their opposite ends are inserted into the central holes of the distribution disks, to the spherical surface of which the spherical surfaces of the end parts of the blocks adjoin; in the distribution disks there are channels connecting the main cylinders with the main sickle-shaped windows, separated by jumpers, and with openings for supplying and discharging the working fluid; additional cylinders are connected by channels with additional sickle-shaped windows of the distribution disks, which have their own jumpers and are connected by slots with the main crescent-shaped windows and with holes for supplying and discharging fluid, and the axes of the cylinder blocks are located at an angle to the common shaft of their drive disks, characterized in that each the cylinder block is equipped with a bevel gear engaged with a bevel gear mounted on the corresponding drive disk, the main and additional connecting rods are cylindrical in shape, and the pistons, both main and additional, are made shorter with a piston length approximately equal to 1.5 ... 2 from their diameter, due to which the angle of inclination of the axes of the blocks to the axis of the common shaft increases to 40°, which increases the working volume of the hydraulic machine up to 45%.