RU225644U1 - Ротатор с шиберным двигателем - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к технологическому оборудованию подъемно-транспортных машин, а именно к поворотному узлу стрелы манипулятора, и может быть использована в коммунальном хозяйстве, строительстве, лесной промышленности, нефтедобыче. В конструкциях поворотных узлов такого типа часто используются вращающие гидравлические двигатели.

Кратко, суть их конструкции описывается тем, что между ротором и статором существует зазор в радиальном направлении, образующий рабочие камеры, разделенные по окружности неподвижными и подвижными ограничителями. Неподвижные и подвижные ограничители движутся по окружности в противоположных направлениях и огибают друг друга за счет подвижности последних. В таких устройствах за счет разности давлений рабочего тела в разных камерах крутящий момент возникает без дополнительных механических преобразований поступательного движения во вращательное.

Технической задачей заявленной полезной модели является снижение трения в трущихся узлах и повышение, вследствии этого, эксплуатационного ресурса ротатора, при сохранении дешевой, технологичной схемы вращающего гидравлического двигателя шиберного типа.

Указанная задача решена за счет того, что ротатор с шиберным двигателем содержит верхнюю крышку статора, нижнюю крышку статора, стянутые винтами, и нижнюю крышку ротора, соединенную с цилиндрическими ротором неподвижно. Внутри верхней и нижней крышек статора имеется с вертикальной осью вращения цилиндрическая ниша, внутри которой находится статор, с цилиндрической внешней поверхностью и треугольного сечения внутренней поверхностью. Внутри статора, соосно ему, располагается цилиндрический ротор, с восемью радиальными пазами, в которые вставлены пластинчатые шиберы, подпружиненные изнутри и упирающиеся наружными кромками во внутреннюю поверхность статора. При этом на треугольного сечения внутренней поверхности статора и на наружных кромках пластинчатых шиберов присутствует твердый слой антифрикционного покрытия на основе дисульфида молибдена, коллоидного графита и твердого вяжущего. Выше и ниже шиберов расположены золотник подачи и золотник сброса, представляющие из себя кольца, надетые на ротор, выполненные из антифрикционного сплава меди со свинцом и с наклонными проточками на плоских торцевых поверхностях, примыкающих к шиберам.

Положительным техническим результатом, который обеспечивается раскрытыми выше конструктивными признаками ротатора, является снижение трения в трущихся узлах и повышение, вследствии этого, эксплуатационного ресурса ротатора, при сохранении дешевой, технологичной схемы вращающего гидравлического двигателя шиберного типа. 7 ил.

Description

Полезная модель относится к технологическому оборудованию подъемно-транспортных машин, а именно к поворотному узлу стрелы манипулятора, и может быть использована в коммунальном хозяйстве, строительстве, лесной промышленности, нефтедобыче. В конструкциях ротаторов такого типа часто используются вращающие гидравлические двигатели.

Кратко, суть их конструкции описывается тем, что между ротором и статором существует зазор в радиальном направлении, образующий рабочие камеры, разделенные по окружности неподвижными и подвижными ограничителями. Неподвижные и подвижные ограничители движутся по окружности в противоположных направлениях и огибают друг друга за счет подвижности последних. Не смотря на то, что работа вращающих гидродвигателей сопряжена со значительными проблемами в трении уплотнений и трении подвижных ограничителей, проектирование и эксплуатация их оправдана следующими причинами. В таких устройствах за счет разности давлений рабочего тела в разных камерах крутящий момент возникает без дополнительных механических преобразований поступательного движения во вращательное.

Из уровня техники известен Гидравлический забойный двигатель с алмазной опорой скольжения (RU 481450 C2, МПК Е21В 4/02, опубл. 10.05.2013, бюл. №13), содержащий корпус двигателя, с размещенным внутри него ротором, вращение которого осуществляется насосной подачей текучей среды, а также корпус шпинделя, с размещенным внутри него валом, установленным на радиальных и осевой опорах скольжения, вал шпинделя скреплен с ротором двигателя и долотом, при этом часть текучей среды прокачивается через радиальные и осевую опоры скольжения, а осевая опора шпинделя выполнена в виде двух пар роторных и статорных колец с закрепленным в каждом из них кольцевым рядом упорных модулей, статорные кольца закреплены в корпусе шпинделя, роторные кольца установлены на валу шпинделя, а каждый упорный модуль содержит слои поликристаллических алмазов на торце, обращенном к торцам смежных модулей, и поочередно контактирует с одним или двумя торцами смежных модулей, отличающийся тем, что содержит установленную на валу шпинделя шлицевую втулку с наружными шлицами и две упругодемпферные опоры, размещенные на краях шлицевой втулки и воспринимающие осевые усилия, действующие на осевую опору шпинделя, выполненную в виде двух пар роторных и статорных колец с закрепленным в каждом из них кольцевым рядом упорных модулей со слоями поликристаллических алмазов, при этом каждая упругодемпферная опора контактирует с задним торцом соответствующего роторного кольца с закрепленным кольцевым рядом упорных модулей, а роторные кольца с закрепленными в них кольцевыми рядами упорных модулей выполнены с внутренними шлицами, соответствующими наружным шлицам шлицевой втулки, и установлены, каждое, с возможностью углового перекоса роторного кольца с закрепленным в нем кольцевым рядом упорных модулей относительно собственной упругодемпферной опоры.

Известен Подшипник опоры гидравлического забойного двигателя (RU 2231678 C2, МПК F03B 11/06, опубл. 27.06.2004, бюл. №18), содержит корпус цилиндрической формы с опорными поверхностями, корпус выполнен разъемным в виде двух наружных обойм, имеющих полости, и снабжен внутренней цельной обоймой, имеющей опорный уступ, а также вкладышами-секторами, в сборе внутренняя и наружная обоймы образуют две кольцевые полости, в которых размещены вкладыши-сектора, предпочтительно по три в каждой полости, вкладыши-сектора выполнены из антифрикционного чугуна или углеродно-керамических сплавов на основе окиси алюминия, а обоймы - из нержавеющей стали, опорный уступ внутренней обоймы расположен напротив разъема двух наружных обойм.

Недостатком двух последних вышеописанных технических решений является слишком высокая стоимость и неприменимость для массовых подъемно-транспортных машин.

Известна конструкция Ротатора манипуляторной лесозаготовительной машины (RU 2322046 C1, МПК A01G 23/08, опубл. 20.04.2008, бюл. №11), содержащая корпус, шарнирно устанавливаемый на манипуляторе и состоящий внутри из двух полостей, верхняя из которых выполнена в виде гидроцилиндра возвратно-поступательного движения, шток которого выполнен в средней его части, по длине, в форме резьбового винта, входящего в зацепление с гайкой, а в нижней крышке нижней полости выполнены направляющие для штока, при этом на верхней крышке корпуса и на штоке гидроцилиндра, ниже нижней крышки, смонтированы средства для крепления рабочего органа и крепления к гидроманипулятору, отличающийся тем, что шток выполнен из двух частей, соединенных между собой вращательно-осевым соединением, расположенным выше резьбовой части, гайка жестко закреплена в перегородке, установленной жестко в нижней полости, а в перегородке между верхней и нижней полостями установлено уплотнение для штока, причем подвод-отвод гидрожидкости выполнены в верхнюю полость, причем, один - над поршнем, а другой - под поршнем, при том, что корпус выполнен разъемным.

К недостатку конструкции последнего следует отнести использование гайки для преобразования возвратно-поступательного движения гидравлического механизма во вращательное, что снижает эксплуатационный ресурс устройства.

Из уровня техники известен Гидравлический двигатель (SU 1523705 A1, МПК F03B 1/00, опубл. 23.11.1989, бюл. №43), содержащий полый неподвижный вал, с продольными пазами на его внешней поверхности и сквозными радиальными каналами в боковых стенках, поворотные лопасти размещенные в пазах, ротор, в виде втулки размещенной вокруг вала, с образованием между ним и валом кольцевой полости, и имеющей выступы, контактирующие с валом и разделяющие кольцевую полость на рабочие камеры.

В этом случае поворотные лопасти являются подвижными ограничителями.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели признаны следующие два технических решения. Конструкция Инвертированного гидравлического двигателя (RU 2731946 C1, МПК F01C 1/10, В64С 27/12, опубл. 09.09.2020, бюл. №25), в котором разделительные ролики установлены в статоре и соединены между собой шестерней синхронизации, содержит ось, статор, корпус, силовую обойму, разделительные ролики, кинематически связанные между собой шестерней синхронизации, причем, передача крутящего момента на исполнительный орган происходит через вращающийся корпус, а центральная часть, содержащая статор и разделительные ролики, выполнена неподвижной относительно оси вращения.

В этом случае разделительные ролики являются подвижными ограничителями.

Второе близкое техническое решение - это Лопасть гидравлического двигателя (SU 146155 A1, МПК F01C 1/344, F03C2/00, опубл. 20.04.2008, бюл. №11), которая является частью тихоходного гидравлического двигателя, с выдвижными подпружиненными лопастями, выполненных из двух параллельных, свободно вставленных в паз ротора пластин, с продольными канавками на наружных и внутренних поверхностях, причем наружные канавки образуют подпиточные, а внутренние - разгрузочные каналы.

В этом случае лопасти сдвоенные и выдвижные.

Рассмотренные выше два технических решения имеют невысокую надежность в виду значительного износа трущихся частей и недостаточную простоту конструкции в практическом реализации, что является общим их недостатком.

Технической задачей заявленной полезной модели является снижение трения в трущихся узлах и повышение, в следствии этого, эксплуатационного ресурса ротатора, при сохранении дешевой, технологичной схемы вращающего гидравлического двигателя шиберного типа.

Указанная задача решена за счет того, что Ротатор с шиберным двигателем содержит верхнюю крышку статора, нижнюю крышку статора, стянутые винтами, и нижнюю крышку ротора, соединенную с цилиндрическим ротором неподвижно. Внутри верхней и нижней крышек статора имеется с вертикальной осью вращения цилиндрическая ниша, внутри которой находится статор, с цилиндрической внешней поверхностью и треугольного сечения внутренней поверхностью. Внутри статора, соосно ему, располагается цилиндрический ротор, с восемью радиальными пазами, в которые вставлены пластинчатые шиберы, подпружиненные изнутри и упирающиеся наружными кромками во внутреннюю поверхность статора. При этом, на треугольного сечения внутренней поверхности статора и на наружных кромках пластинчатых шиберов присутствует твердый слой антифрикционного покрытия на основе дисульфида молибдена, коллоидного графита и твердого вяжущего. Выше и ниже шиберов расположены золотник подачи вращающего давления 12 и золотник сброса вращающего давления 13, представляющие из себя кольца надетые на ротор выполненные из антифрикционного сплава меди и свинца с содержанием свинца от 27% до 31% и с наклонными проточками на плоских торцевых поверхностях примыкающих к шиберам.

Положительным техническим результатом, который обеспечивается раскрытыми выше конструктивными признаками ротатора, является снижение трения в трущихся узлах и повышение, в следствии этого, эксплуатационного ресурса ротатора, при сохранении дешевой, технологичной схемы вращающего гидравлического двигателя шиберного типа.

Конструкция Ротатора с шиберным двигателем поясняется чертежами, где на фиг.1 - разрез ротатора во фронтальной проекции с ротором; на фиг. 2 - внешний вид ротатора в нижней проекции; на фиг. 3 показан внешний вид ротатора в изометрической проекции; на фиг. 4 - разрез ротатора в задней проекции без ротора; на фиг. 5 - горизонтальный разрез ротатора в нижней проекции, на фиг. 6 - ротор, на фиг. 7 - нижняя крышка статора с золотником сброса в верхней проекции.

Ротатор с шиберным двигателем устроен следующим образом.

Он состоит из верхней крышки статора 1, нижней крышки статора 2, стянутых винтами 3, и нижней крышки ротора 4, соединенной с цилиндрическими ротором 5 неподвижно. Внутри верхней и нижней крышек статора имеется с вертикальной осью вращения цилиндрическая ниша, внутри которой находится статор 6, с цилиндрической внешней поверхностью и треугольного сечения внутренней поверхностью. Внутри статора, соосно ему, располагается цилиндрический ротор, с восемью радиальными пазами, в которые вставлены пластинчатые шиберы 7, подпружиненные изнутри и упирающиеся наружными кромками во внутреннюю поверхность статора. При этом, на треугольного сечения внутренней поверхности статора и на наружных кромках пластинчатых шиберах присутствует твердый слой антифрикционного покрытия на основе дисульфида молибдена, коллоидного графита и твердого вяжущего. Также, на верхней полуоси ротора имеется торец, не доходящий до верхней крышки статора и образующий, тем самым, камеру подачи жидкости исполнительного механизма 8; на упомянутой верхней же полуоси ротора имеется окружная кольцевая камера 9, образующая вторую камеру подачи жидкости исполнительного механизма. В роторе имеются, также, два осевых канала 10, один из которых соединяется с камерой подачи жидкости исполнительного механизма, а второй - с камерой сброса жидкости исполнительного механизма. Выходят эти каналы в нижний торец нижней полуоси ротора. Нижняя полуось ротора и нижняя крышка ротора имеют, проточки под клин 11, а нижняя крышка ротора имеет еще цанговую прорезь и расположенные по касательной к цилиндрической внешней поверхности упомянутой крышки два отверстия и стандартные крепежные винты в них. Кроме того, нижняя крышка ротора имеет фланцевую часть с отверстиями под стандартные крепежные винты. Выше и ниже шиберов расположены золотник подачи вращающего давления 12 и золотник сброса вращающего давления 13, представляющие из себя кольца надетые на ротор выполненные из антифрикционного сплава меди и свинца с содержанием свинца от 27% до 31% и с наклонными проточками на плоских торцевых поверхностях примыкающих к шиберам. На верхней крышке статора также имеются четыре штуцера, соединенные с каналами. Два соединенные с камерами подачи жидкости исполнительного механизма, сброса жидкости исполнительного механизма и два штуцера, соединенные, через каналы, с золотниками сброса и подачи вращающего давления.

Также, в роторе имеется два осевых канала, один из которых соединяется вверху с камерой подачи жидкости исполнительного механизма, а второй - с камерой сброса жидкости исполнительного механизма.

Для дополнительного удобства, на нижней полуоси ротора имеются четыре канала, соединенные с осевыми, закрытые пробками, а именно - радиальный канал камеры подачи жидкости исполнительного механизма, радиальный канал камеры сброса жидкости исполнительного механизма, торцевой канал камеры подачи жидкости исполнительного механизма и торцевой канал камеры сброса жидкости исполнительного механизма.

Ротатор с шиберным двигателем работает следующим образом.

Когда в канал подачи вращающего давления давит масло, оно поступает через наклонные проточки в золотник подачи сверху. Поскольку в углах треугольника внутренней поверхности статора шиберы выдвинуты наружу сильнее, то благодаря большей площади, и масло на них давит сильнее, чем на утопленные в прорези ротора шиберы. В результате возникает крутящий момент, направленный в сторону выдвинутых шиберов. По мере дальнейшего вращения, выдвинутый шибер пересекает наклонную проточку в золотнике сброса снизу, а следующий за ним утопленный в ротор шибер, наоборот, пересекает наклонную проточку в золотник подачи сверху и вступает в работу. Когда необходимо осуществить реверсивное вращение, каналы подачи и сброса меняются ролями. При этом, благодаря тому, что золотники сброса и подачи, надетые на ротор выполнены из антифрикционного сплава меди и свинца с содержанием свинца от 27% до 31%, а на треугольного сечения внутренней поверхности статора и на наружных кромках пластинчатых шиберов присутствует твердый слой антифрикционного покрытия на основе дисульфида молибдена, коллоидного графита и твердого вяжущего, трение и износ трущихся частей ротатора снижается, что благоприятно сказывается на его эксплуатационном ресурсе. Кроме того, дополнительно предусмотрены каналы подачи и сброса жидкости для любого известного стандартного гидравлического исполнительного механизма, например гидроцилиндра. Они проходят сквозь вал ротора вдоль его оси. Здесь также для прямого движения давление подается по каналу подачи а сбрасывается по каналу сброса, а при необходимости реверсивного движения, эти каналы также, меняются ролями.

Claims (1)

1. Ротатор с шиберным двигателем, содержащий верхнюю крышку статора, нижнюю крышку статора, стянутые винтами, и нижнюю крышку ротора, соединенную с цилиндрическим ротором, при этом внутри верхней и нижней крышек статора имеется с вертикальной осью вращения цилиндрическая ниша, внутри которой находится статор, с цилиндрической внешней поверхностью и треугольного сечения внутренней поверхностью; внутри статора, соосно ему, располагается цилиндрический ротор, с восемью радиальными пазами, в которые вставлены пластинчатые шиберы, подпружиненные изнутри и упирающиеся наружными кромками во внутреннюю поверхность статора, при этом выше и ниже шиберов расположены, соответственно, золотник подачи вращающего давления и золотник сброса вращающего давления, представляющие из себя кольца, надетые на ротор с наклонными проточками на плоских торцевых поверхностях, примыкающих к шиберам, отличающийся тем, что на треугольного сечения внутренней поверхности статора и на наружных кромках пластинчатых шиберов присутствует твердый слой антифрикционного покрытия на основе дисульфида молибдена, коллоидного графита и твердого вяжущего, а золотник подачи вращающего давления и золотник сброса вращающего давления выполнены из антифрикционного сплава меди и свинца с содержанием свинца от 27% до 31%.