гидравлическая передача

Формула изобретения

Гидравлическая передача, содержащая насосный узел, гидромотор, механизм управления, отличающаяся тем, что насосный узел выполнен в форме двух одинаковых по конструкции насосов: нагнетающего и отсасывающего, представляющих собой цилиндры в форме стаканов, закрытых крышками, внутрь которых вставлены, с возможностью вращения в противоположные стороны, цилиндрические шнеки с синусоидальными гребнями, свободные концы которых пропущены в отверстия крышек, на которых закреплены цилиндрические шестерни, входящие в зацепление друг с другом, а на одном на них закреплена также коническая шестерня, входящая в зацепление с конической шестерней, закрепленной на входном валу, кроме того, в верхней части впускная полость нагнетающего насоса и выпускная полость отсасывающего насоса соединены между собой посредством трубопровода, к которому подсоединен выпускной трубопровод масляного бака, в нижней части выпускная полость нагнетающего насоса через впускной трубопровод соединена с впускной полостью гидромотора, выпускная полость которого через выпускной трубопровод соединена с впускной полостью отсасывающего насоса, кроме того, золотник, установленный во впускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода соединяет впускную полость гидромотора с впускной полостью отсасывающего насоса, а золотник, установленный в выпускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода соединяет выпускную полость гидромотора с выпускной полостью нагнетающего насоса, причем оба золотника кинематически соединены с ручкой управления направлением вращения выходного вала гидравлической передачи, кроме того, выпускная полость нагнетающего насоса и впускная полость отсасывающего насоса соединены между собой трубопроводом с золотником, который кинематически соединен с ручкой управления мощностью гидравлической передачи, кроме того, гидромотор выполнен лопастным и содержит корпус, внутрь которого вставлен ротор с лопастями, установленными в радиальных пазах и автоматически выдвигающимися из него.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве гидравлической передачи.

Известна гидравлическая передача, содержащая гидронасос, гидромотор, масляный бак, соединенные между собой трубопроводами /И.И.Артоболевский, Механизмы в современной технике, т. VI-VII, изд. 2, М., Наука, Главная редакция Физико-математической литературы, 1981, c.375, №3854/.

Недостатками известной гидравлической передачи являются: невозможность изменения частоты и направления вращения выходного вала, невозможность изменения мощности на выходном валу.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидравлической передачи.

Известна гидродинамическая передача (гидротрансформатор), содержащая корпус, заполненный маслом, в подшипниках которого установлены ведущий и ведомый валы, внутри которого размещены насосное колесо, закрепленное на ведущем валу, турбинное колесо, закрепленное на ведомом валу, реактор, представляющий собой неподвижный направляющий аппарат /Политехнический словарь, изд.2, гл. ред. акад. А.Ю.Явлинский, М., Советская энциклопедия, 1980, с.119/.

Недостатком известной гидродинамической передачи является невозможность изменения направления вращения ведомого вала.

Указанный недостаток обусловлен конструкцией гидродинамической передачи.

Известен также гидропривод с объемным регулированием, содержащий насосный узел, моторный узел, гидравлически связанные между собой, механизм управления, кинематически связанный с насосным и моторным узлами, причем насосный узел содержит блок цилиндров, соединенный с ведущим валом, поршни цилиндров которого взаимодействуют с наклонным диском насосного узла, моторный узел содержит блок цилиндров, соединенный с неподвижным валом, на котором расположен ведомый вал, связанный с наклонным диском моторного узла, причем внутренние полости цилиндров насосного узла посредством гидрораспределителя соединены с внутренними полостями цилиндров моторного узла, кроме того, механизм управления гидроприводом кинематически связан с наклонными дисками насосного и моторного узлов /А.Ф.Крайнев, Словарь-справочник по механизмам, М., Машиностроение, 1981, с.58-59/.

Известный гидропривод с объемным регулированием как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.

Недостатками известного гидропривода с объемным регулированием, принятого за прототип, являются: сложность конструкции, потери на трение в цилиндрах, низкий КПД.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией гидропривода, наличием большого числа трущихся деталей, преобразованием вращательного движения в поступательное в насосном узле и поступательного движения во вращательное в моторном узле.

Целью настоящего изобретения является: упрощение конструкции, повышение КПД гидропередачи.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что блок цилиндров насосного узла с поршнями и наклонным диском, блок цилиндров моторного узла с поршнями и наклонным диском, гидрораспределитель, неподвижный вал заменены насосным узлом, выполненным в форме двух одинаковых по конструкции насосов: нагнетающего и отсасывающего, представляющих собой цилиндры в форме стаканов, закрытых крышками, внутрь которых вставлены, с возможностью вращения в противоположные стороны, цилиндрические шнеки с синусоидальными гребнями, свободные концы которых пропущены в отверстия крышек, на которых закреплены цилиндрические шестерни, входящие в зацепление друг с другом, а на одном из них закреплена такая коническая шестерня, входящая в зацепление с конической шестерней, закрепленной на входном валу, кроме того, в верхней части впускная полость нагнетающего насоса и выпускная полость отсасывающего насоса соединены между собой посредством трубопровода, к которому подсоединен выпускной трубопровод масляного бака, в нижней части выпускная полость нагнетающего насоса через впускной трубопровод соединена с впускной полостью гидромотора, выпускная полость которого через выпускной трубопровод соединена с впускной полостью отсасывающего насоса, кроме того, золотник, установленный во впускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода соединяет впускную полость гидромотора с впускной полостью отсасывающего насоса, а золотник, установленный в выпускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода соединяет выпускную полость гидромотора с выпускной полостью нагнетающего насоса, причем оба золотника кинематически соединены с ручкой управления направлением вращения выходного вала гидравлической передачи, кроме того, выпускная полость нагнетающего насоса и впускная полость отсасывающего насоса соединены между собой трубопроводом с золотником, который кинематически соединен с ручкой управления мощностью гидравлической передачи, лопастным гидромотором, содержащим корпус, внутрь которого вставлен ротор с лопастями, установленными в радиальных пазах и автоматически выдвигающимися из него за счет пальцев, имеющихся на лопастях и своими концами входящих в профилированный паз.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид гидравлической передачи, на фигуре 2 - вид на гидравлическую передачу сверху, на фигуре 3 - схема размещения узлов в корпусе гидравлической передачи, на фигуре 4 - схема гидравлической передачи и положения золотников при прямом вращении выходного вала и максимальной мощности на ней, нагнетающий и отсасывающий насосы условно развернуты на 90 градусов относительно гидромотора, на фигуре 5 - схема расположения золотников при обратном вращении выходного вала и минимальной мощности на нем.

Гидравлическая передача содержит корпус 1, закрытый передней 2, задней 3 и верхней 4 крышками. Сбоку на корпусе расположены ручка управления мощностью 5 и ручка 6 перемены направления вращения выходного вала. Внутри передней части корпуса расположены один за другим, установленные на одной линии нагнетающий 7 и отсасывающий 8 насосы. В задней части корпуса размещены лопастной гидромотор 9 и масляный бак 10. Оба насоса одинаковы по конструкции и содержат цилиндрические корпуса 11, 12, выполненные в форме стаканов, закрытые крышками 13, 14. Внутрь цилиндрических корпусов вставлены цилиндрические шнеки 15, 16 с синусоидальными гребнями. На свободных концах цилиндрических шнеков закреплены цилиндрические шестерни 17, 18, входящие друг с другом в зацепление. На цилиндрическом шнеке нагнетающего насоса дополнительно закреплена коническая шестерня 19, входящая в зацепление с конической шестерней 20, закрепленной на входном валу 21, установленном в подшипнике передней крышки. В верхней части впускная полость нагнетающего насоса и выпускная полость отсасывающего насоса соединены между собой посредством трубопровода 22, к которому подсоединен выпускной трубопровод масляного бака. В нижней части выпускная полость нагнетающего насоса через впускной трубопровод 23 соединена с впускной полостью 24 гидромотора, выпускная полость 25 которого через выпускной трубопровод 26 соединена с впускной полостью отсасывающего насоса. Золотник 27, установленный во впускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода 28 соединяет впускную полость гидромотора с впускной полостью отсасывающего насоса. Золотник 29, установленный в выпускном трубопроводе, посредством дополнительного трубопровода 30 соединяет выпускную полость гидромотора с выпускной полостью нагнетающего насоса. Оба золотника кинематически соединены с ручкой управления направлением вращения выходного вала. Выпускная полость нагнетающего насоса и впускная полость отсасывающего насоса соединены между собой трубопроводом 31 с золотником 32, который кинематически соединен с ручкой управления мощностью гидравлической передачи. Гидромотор выполнен лопастным и содержит корпус 33, внутрь которого вставлен ротор 34 с выходным валом 35, установленным в подшипнике задней крышки. Ротор имеет радиальные пазы 36, в которые вставлены лопасти 37, имеющие пальцы 38, входящие в профилированный паз 39. В нижней части наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью корпуса /О лопастном насосе, использованном в качестве гидромотора см. И.И.Артоболевский, Механизмы в современной технике, т.VI-VII, М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1981, с.419, №3926 /.

Работа гидравлической передачи.

При вращении входного зала 21 вращающийся момент через конические шестерни 20, 19 и цилиндрические шестерни 17, 18 передается на цилиндрические шнеки 15, 16, приводя их во вращение в противоположные стороны. Вращение цилиндрических шнеков 15, 16 заставляет масло циркулировать внутри системы, как показано стрелками на фигуре 4. Под действием давления, создаваемого цилиндрическим шнеком 16, масло поступает во впускную полость 24 по трубопроводу 23 через золотник 27 и производит давление на лопасти 37, заставляя ротор 34 и выходной вал 35 вращаться в направлении, указанном стрелкой на фигуре 4. Из выпускной полости 25 масло через золотник 29 по трубопроводу 26 отсасывается цилиндрическим шнеком 15 и по трубопроводу 22 возвращается во впускную полость нагнетающего насоса 7. Золотник 32 в этом случае может быть закрыт полностью или частично или совсем открыт. В случае если золотник 32 закрыт, все масло поступает во впускную полость 24 гидромотора 9, создает максимальное давление на лопасти 37, обеспечивая максимальную мощность на выходном валу 35. Если золотник 32 частично открыт, то часть масла, нагнетаемого нагнетающим насосом 7, будет идти в обход гидромотора 9 и на выходном валу 35 мощность уменьшится. При полном открытии золотника 32, если нагрузка на выходном валу 35 велика, то последний будет неподвижен, а если нагрузка невелика, то выходной вал 35 будет вращаться с минимальной мощностью. Частота вращения выходного вала 35 будет определяться величиной нагрузки. Управление золотником 32 и соответственно мощностью на выходном валу 35 осуществляется ручкой 5. Для обеспечения вращения выходного вала 35 в противоположном направлении, при неизменном направлении вращения входного вала 21, необходимо повернуть ручку 6 перемены направления вращения выходного вала. В этом случае золотники 27, 29 повернутся и займут положение, показанное на фигуре 5. Масло из выпускной полости нагнетающего насоса 7 по трубопроводу 30 через золотник 29 станет поступать в выпускную полость 25 гидромотора и производить давление на лопасти 37, далее через впускную полость 24, золотник 27, трубопровод 28 попадать во впускную полость отсасывающего насоса 8, заставляя ротор 34 и выходной вал 35 вращаться в противоположном направлении, как показано стрелкой на фигуре 5. При вытекании масла через неплотности количество его в гидропередаче автоматически пополняется из масляного бака 10. Переключение вращения выходного вала 35 в ту или иную сторону осуществляется без остановки входного вала 21. Предлагаемая гидравлическая передача может быть использована вместо гидропередачи, принятой за прототип, в станкостроении, тракторостроении, судостроении.

Положительный эффект: более высокий КПД, меньшие потери мощности, простота обслуживания и ремонта, более широкая область применения.