RU2215185C2

RU2215185C2 - Variable capacity pump

Info

Publication number: RU2215185C2
Application number: RU2001134948/06A
Authority: RU
Inventors: Э.П. Сулла
Original assignee: Открытое акционерное общество Авиационная корпорация "Рубин"
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: aircraft. SUBSTANCE: pump is designed for use as hydraulic energy source to supply consumers of aircraft. Proposed pump contains feed mechanism including cylinder block with pistons. Feed change mechanism includes tilted plate coupled with servopiston and pressed to stop by spring through second servopiston. Spool-type pressure regulator interacts with plunger. Electrohydraulic cock is used as control member to change pump from nominal operating conditions to operation under load. EFFECT: reduced power consumed by pump owing to reduction of pump capacity at operation under nominal pressure conditions. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к насосам регулируемой подачи, находящим применение в гидросистемах летательных аппаратов в качестве источников гидравлической энергии для питания потребителей: бустеров, силовых цилиндров, рулевых машин и т.п. The invention relates to mechanical engineering hydraulics, in particular to variable displacement pumps that are used in aircraft hydraulic systems as sources of hydraulic energy for powering consumers: boosters, power cylinders, steering cars, etc.

В настоящее время в гидросистемах летательных аппаратов нашли широкое применение насосы с двухступенчатой регулировочной характеристикой, что позволяет переключать насос с номинального (рабочего) режима по давлению Р_н на режим пониженного давления (режим разгрузки) Р_р=к•Р_н, где коэффициент "к" может иметь значения порядка (0,2÷0,5) в зависимости от нагрузки потребителей гидросистемы. Известен аксиально-поршневой насос регулируемой подачи с двухступенчатой регулировочной характеристикой, содержащий механизм подачи, состоящий из блока цилиндров с поршнями, и механизм изменения подачи, включающий наклонную шайбу, поджатую пружиной к сервопоршню, подпружиненный золотниковый регулятор давления, вход которого соединен с линией нагнетания, а выход - с полостью управления сервопоршня, и командный орган в виде электрогидравлического крана, обеспечивающего переключение насоса с номинального режима по давлению Рн на режим разгрузки Р_р (см. патент РФ 2094654 С1, кл. F 04 B 1/26).Currently, pumps with a two-stage adjustment characteristic have found widespread use in aircraft hydraulic systems, which allows switching the pump from the nominal (operating) mode according to pressure P _n to the low pressure mode (unloading mode) P _p = k • P _n , where the coefficient is "k "may have values of the order of (0.2 ÷ 0.5) depending on the load of consumers of the hydraulic system. Known axial piston variable displacement pump with a two-stage adjusting characteristic, comprising a feed mechanism consisting of a cylinder block with pistons, and a feed change mechanism including an inclined washer, spring-loaded to the servo piston, a spring-loaded spool pressure regulator, the input of which is connected to the discharge line, and output - with a servo-piston control cavity, and a command element in the form of an electro-hydraulic valve, which switches the pump from the nominal mode according to the pressure Рн to the mode unloading R _p (see RF patent 2094654 C1, CL F 04 B 1/26).

При переключении известного насоса с одного режима работы по давлению на другой режим работы величина подачи насоса Q_н практически остается неизменной, что является его существенным недостатком, так как в гидросистемах летательных аппаратов в случае неполной загрузки потребителей необходимо иметь подачу насоса Q_н при номинальной величине давления нагнетания Р_н, меньшую, чем при пониженном давлении Р_р. Отсутствие в известном техническом решении возможности изменения величины номинальной подачи насоса Q_н в сторону ее уменьшения при номинальном значении давления нагнетания Р_н приводит к увеличению установочной мощности насоса и его привода и тем самым к увеличению веса и снижению КПД гидросистемы.When switching a known pump from one operating mode by pressure to another operating mode, the flow rate of the pump Q _n practically remains unchanged, which is its significant drawback, since in the hydraulic systems of aircraft in case of incomplete loading of consumers it is necessary to have the flow of the pump Q _n at a nominal pressure injection P _n less than at reduced pressure P _p . The absence in the known technical solution of the possibility of changing the value of the nominal pump flow Q _n to the side of its decrease at the nominal value of the discharge pressure P _n leads to an increase in the installed capacity of the pump and its drive and thereby to an increase in weight and lower efficiency of the hydraulic system.

Технический результат, который может быть достигнут от использования предлагаемого технического решения, заключается в снижении мощности, потребляемой насосом, снижении установочной мощности привода насоса, снижении массы и повышении КПД гидросистемы. Предложенное техническое решение может быть реализовано в различных типах насосов с регулируемой подачей, а именно в аксиально-поршневых, радиально-поршневых, шиберных и других насосах. The technical result that can be achieved by using the proposed technical solution is to reduce the power consumed by the pump, reduce the installation power of the pump drive, reduce weight and increase the efficiency of the hydraulic system. The proposed technical solution can be implemented in various types of pumps with adjustable flow, namely in axial piston, radial piston, slide and other pumps.

Указанный эффект достигается тем, что для уменьшения подачи насоса при работе на номинальных режимах по давлению механизм изменения подачи насоса дополнительно снабжен плунжером, установленным последовательно с золотником регулятора и взаимодействующим с ним через пружину, и вторым сервопоршнем с ограничителем хода, взаимодействующим с наклонной шайбой, при этом рабочие полости плунжера и второго сервопоршня сообщены между собой и через электрогидравлическйй кран с линией нагнетания или слива. This effect is achieved by the fact that to reduce the pump flow during operation at nominal pressure modes, the pump flow change mechanism is additionally equipped with a plunger installed in series with the regulator spool and interacting with it through the spring, and a second servo-piston with a stroke limiter interacting with the inclined washer, this working cavity of the plunger and the second servo piston communicated with each other and through an electro-hydraulic valve with a discharge or discharge line.

На фиг.1 показана схема насоса регулируемой подачи аксиально-поршневого типа;
На фиг.2 - расходная характеристика насоса.Figure 1 shows a diagram of a variable displacement axial piston pump;
Figure 2 - flow rate characteristic of the pump.

Насос регулируемой подачи содержит механизм подачи, включающий блок цилиндров 1 с поршнями 2 и механизмом изменения подачи, включающий наклонную шайбу 3, связанную с сервопоршнем 4 и поджатую пружиной 5 через второй сервопоршень 6 к упору 7, регулятор 8 давления, включающий в себя золотник 9 с пружиной 10, взаимодействующий с плунжером 11, и двухпозиционный электрогидравлический кран 12, вход которого соединен с линией 13 нагнетания насоса, а выход - с линией 14 слива. Вход регулятора 8 соединен с линией 13 нагнетания, а выход - каналом 15 с полостью 16 управления сервопоршня 4. Рабочая полость 17 плунжера 11 сообщена каналом 18 с рабочей полостью 19 второго сервопоршня 6, ход которого регулируется ограничителем 20. Линия всасывания 21 насоса соединена с баком гидросистемы. The adjustable feed pump comprises a feed mechanism including a cylinder block 1 with pistons 2 and a feed change mechanism including an inclined washer 3 connected to a servo piston 4 and preloaded by a spring 5 through a second servo piston 6 to a stop 7, a pressure regulator 8 including a spool 9 s a spring 10, interacting with the plunger 11, and a two-position electro-hydraulic valve 12, the input of which is connected to the pump discharge line 13, and the output to the drain line 14. The input of the regulator 8 is connected to the discharge line 13, and the output is connected by a channel 15 to the servo piston control cavity 16. The working cavity 17 of the plunger 11 is communicated by channel 18 to the working cavity 19 of the second servo piston 6, the stroke of which is regulated by the limiter 20. The suction line 21 of the pump is connected to the tank hydraulic systems.

Положение элементов насоса на фиг.1 соответствуют его работе на режиме разгрузки. Насос работает следующим образом. The position of the pump elements in figure 1 correspond to its operation in the discharge mode. The pump operates as follows.

Блок цилиндров 1 с поршнями 2, получая вращение через приводной вал, осуществляет всасывание рабочей жидкости по линии 21 и подачу в линию 13 нагнетания гидросистемы к потребителям гидравлической энергии. Изменение подачи насоса происходит путем изменения угла наклона шайбы 3 сервопоршнем 4, преодолевающим усилие пружины 5 при подведении управляющего давления в полость 16 управления сервопоршня 4 от регулятора 8 по каналу 15. При этом рабочие полости 17 и 19 плунжера 11 и второго сервопоршня 6 через кран 12 сообщены с линией 14 слива, а плунжер 11 отжат пружиной 10 влево от упора. В этом положении усилие предварительного поджатия пружины 10 минимальное, а следовательно, управление наклонной шайбой будет происходить при пониженном давлении, соответствующем режиму разгрузки. Расходная характеристика насоса для этого режима (фиг.2, кривая 1). The cylinder block 1 with pistons 2, receiving rotation through the drive shaft, sucks the working fluid along line 21 and feeds the hydraulic system into the hydraulic pumping line 13 to consumers of hydraulic energy. Changing the pump flow occurs by changing the angle of the washer 3 by a servo-piston 4, which overcomes the force of the spring 5 when applying the control pressure to the servo-piston 4 control cavity 16 from the regulator 8 through channel 15. In this case, the working cavities 17 and 19 of the plunger 11 and the second servo-piston 6 through the valve 12 communicated with the drain line 14, and the plunger 11 is pressed by the spring 10 to the left of the stop. In this position, the preload force of the spring 10 is minimal, and therefore, the control of the inclined washer will occur at a reduced pressure corresponding to the unloading mode. Flow characteristics of the pump for this mode (figure 2, curve 1).

При включении крана 12 рабочие полости 17 и 19 плунжера 11 и второго сервопоршня 6 соединяются через кран 12 с линией нагнетания 13 насоса, при этом плунжер 11 перемещается вправо до упора, сжимая пружину 10 регулятора 8, а второй сервопоршень 6, перемещаясь вправо до упора в ограничитель хода 20, уменьшает исходный угол γ наклона шайбы 3 на величину Δγ до значения γ₁ = γ-Δγ. На этом режиме работы насоса происходит изменение двух параметров расходной характеристики (фиг.2, кривая 2):
увеличение давления нагнетания от значения Р_р до значения Р_н за счет увеличения усилия сжатия пружины 10 регулятора 8;
уменьшение подачи насоса от значения Q_p до значения Q_н за счет уменьшения исходного значения угла γ наклона шайбы 3.When the crane 12 is turned on, the working cavities 17 and 19 of the plunger 11 and the second servo piston 6 are connected through the crane 12 to the pump discharge line 13, while the plunger 11 moves to the right until it stops, compressing the spring 10 of the regulator 8, and the second servo piston 6, moving to the right all the way to the stroke limiter 20 reduces the initial angle γ of the inclination of the washer 3 by Δγ to the value γ ₁ = γ-Δγ. In this mode of operation of the pump, there is a change in two parameters of the flow rate characteristics (figure 2, curve 2):
an increase in discharge pressure from a value of P _p to a value of P _n by increasing the compression force of the spring 10 of the controller 8;
reducing the pump flow from the value of Q _p to the value of Q _n by reducing the initial value of the angle γ of inclination of the washer 3.

Регулирование угла наклона шайбы 3 на этом режиме аналогично описанному выше. Расходная характеристика известного насоса показана пунктиром (фиг.2, кривая 3). The angle of inclination of the washer 3 in this mode is similar to that described above. The flow characteristic of a known pump is shown by a dotted line (Fig. 2, curve 3).

Таким образом, за счет снижения подачи в предлагаемом насосе в интервале давлений от Р_р до Р_н (на фиг.2, зона 4) происходит снижение потребляемой насосом мощности, что в конечном счете позволит снизить установочную мощность привода насоса, снизить вес гидросистемы и повысить ее КПД.Thus, by reducing the supply in the proposed pump in the pressure range from P _r to R _n (Fig. 2, zone 4), the power consumed by the pump is reduced, which ultimately will reduce the installation power of the pump drive, reduce the weight of the hydraulic system and increase its efficiency.

Claims

An adjustable feed pump containing a feed mechanism and a feed change mechanism, including an inclined washer spring-loaded to the servo piston, a spring-loaded spool pressure regulator, the input of which is connected to the discharge line, and the output to the servo piston control cavity, and the pump switching command from the nominal operating mode to the discharge mode in the form of an electro-hydraulic valve, the input of which is connected to the discharge line, and the output to the drain line, characterized in that to reduce the pump flow during operation at Under pressure conditions, the pump feed change mechanism is additionally equipped with a plunger installed in series with the regulator spool and interacting with it through the spring, and a second servo-piston with a stroke limiter interacting with the inclined washer, while the working cavities of the plunger and the second servo-piston are interconnected and through the electro-hydraulic tap with discharge or discharge line.