Насос (варианты)

Насос (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к насосам объемного вытеснения с импульсной подачей рабочей жидкости, в частности к гидромашинам объемного вытеснения рабочей жидкости в устройствах гидропривода движителей и рабочих органов машин, например типа КС-6Б.

Известны насосы импульсной подачи, например поршневой насос (см. Исаев А.П. и др. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов, Москва, Агропромиздат, 1990) [1] с.143, рис.2.24; радиально-поршневой насос [1] с.152, рис.2.32; аксиально-поршневые насосы: с наклонным блоком (см. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин, Справочник, Москва, Машиностроение, 1983) [2] с.34, рис.3.5, с диском в поворотной люльке насос НП-90 (см. Гидравлические агрегаты тракторов и сельскохозяйственных машин. Часть 1. Каталог ЦНИИТЭИавтосельхозмаш, Москва, 1989) [3] с.85, 86, рис.104, 107; и другие, вытесняющие поршнями рабочую жидкость импульсами.

Недостатки этих насосов, в частности: повышенные сложность, масса, габариты, но самый существенный, на наш взгляд, недостаток заключается в небольшом ресурсе. Например, для насоса НП-90 80%-ный ресурс всего 2600 моточасов [3] с.87, причем продолжительность работы при максимальном давлении допускается не более 1% от ресурса, так что контролировать ее при эксплуатации, например, свеклоуборочной машины типа КС-6Б практически невозможно. В работе поршни и стенки цилиндров изнашивают потому, что передают вращающий момент давлением поршней на стенки полостей цилиндров блока цилиндров [1] с.152, рис.2.32, причем поршни скользят по стенкам полостей цилиндров в режиме граничной смазки. При этом особенно велико кромочное давление на стенку полости цилиндра торцом поршня и поршнем на кромку стенки цилиндра в его начале, так как имеется реакция от наклонного диска, направленная перпендикулярно оси поршня на плече переменной длины [1] с.152, рис.2.32. Еще и блок цилиндров давлением рабочей жидкости прижимают к неподвижной поверхности распределителя и также вызывают повышенный износ контактирующих поверхностей. Этим на протяжении эксплуатации постепенно уменьшают коэффициент подачи до неприемлемого уровня и, следовательно, уменьшают ресурс насоса.

Известен насос, содержащий корпус с первым и вторым в стенке корпуса отверстием входа-выхода рабочей жидкости, кольцевой канал постоянного сечения с окнами в его стенке и с поршнями внутри кольцевого канала для всасывания-вытеснения рабочей жидкости, причем поршни связаны с ведущим валом через карданный вал асинхронной передачи вращения поршней в кольцевом канале циклически неравномерно, например насос по RU 2451185, который принят за ближайший аналог.

Недостатки его заключаются в невозможности регулировать и реверсировать подачу рабочей жидкости при однонаправленном вращения ведущего вала, а также в том, что насосом по RU 2451185 невозможно подать во внешний трубопровод возвратно-колебательные импульсы рабочей жидкости при однонаправленном вращении ведущего вала.

1. Задачей и техническим результатом изобретения является регулируемый и реверсируемый насос, такой что его поршни не давят на стенки полостей, по которым скользят в работе, а подвижная поверхность распределителя насоса не давит на неподвижную поверхность распределителя.

2. Задачей и техническим результатом изобретения является также насос, которым во внешний трубопровод подают возвратно-колебательные импульсы рабочей жидкости при однонаправленном вращении ведущего вала с постоянной частотой.

Для достижения технического результата предложены:

1. Насос, содержащий корпус с первым и вторым в стенке корпуса отверстиями входа-выхода рабочей жидкости, кольцевой канал постоянного сечения с окнами в его стенке и с поршнями внутри кольцевого канала для всасывания-вытеснения рабочей жидкости, причем поршни связаны с ведущим валом через карданный вал асинхронной передачи вращения поршней в кольцевом канале циклически неравномерно, и, соответственно изобретению, кольцевой канал находится внутри расположенного в корпусе ротора, соединенного с ведущим валом, причем кольцевой канал соосен с осью вращения ротора и разделен на два полуканала радиальными перегородками, при этом каждый полуканал разделен поршнем на до поршневую и за поршневую полости по ходу поршня, каждый из которых соединен с расположенным по оси ротора валом неравномерного вращения, связанным через карданный вал асинхронной передачи и ротор с ведущим валом, при этом до поршневая полость имеет в стенке ротора у перегородки до поршневое окно, а за поршневая полость имеет в стенке ротора у перегородки за поршневое окно, причем стенка ротора с этими окнами прилегает по подвижной посадке к стенке корпуса, имеющей окна в первый и во второй коллектор, причем первый коллектор сообщен с первым, а второй коллектор сообщен со вторым в стенке корпуса отверстием входа-выхода рабочей жидкости;

2. Насос, содержащий корпус с первым и вторым в стенке корпуса отверстиями входа-выхода рабочей жидкости, кольцевой канал постоянного сечения с окнами в его стенке и с поршнями внутри кольцевого канала для всасывания-вытеснения жидкости, причем поршни связаны с ведущим валом через карданный вал асинхронной передачи вращения поршней в кольцевом канале циклически неравномерно, и, соответственно изобретению, кольцевой канал находится внутри расположенного в корпусе ротора, соединенного с ведущим валом, причем кольцевой канал соосен с осью вращения ротора и разделен на два полуканала радиальными перегородками, при этом каждый полуканал разделен поршнем на до поршневую и за поршневую полости по ходу поршня, каждый из которых соединен с расположенным по оси ротора валом неравномерного вращения, связанным через карданный вал асинхронной передачи и ротор с ведущим валом, при этом до поршневая полость имеет в стенке ротора у перегородки до поршневое окно, а за поршневая полость имеет в стенке ротора у перегородки за поршневое окно, причем все до поршневые окна постоянно сообщены с первым коллектором, а все за поршневые окна постоянно сообщены со вторым коллектором, причем первый коллектор сообщен с первым, а второй коллектор сообщен со вторым в стенке корпуса отверстием.

Благодаря таким признакам получают:

1. Регулируемый и реверсируемый самовсасывающий двустороннего вращения насос, такой что его поршни не давят на стенки полостей, а подвижная поверхность распределителя насоса не давит на неподвижную поверхность. Поэтому ресурс такого насоса больше, а масса и габариты меньше любого известного, имеющего соизмеримые расход и давление рабочей жидкости на выходе из насоса;

2. Насос, которым во внешние трубопроводы подают возвратно-колебательные импульсы рабочей жидкости при однонаправленном вращении ведущего вала с постоянной частотой вращения, включая насос и с регулируемой амплитудой.

Ниже содержится такой, на наш взгляд, минимум формул, графиков, чтобы специалист мог быстро выполнить расчеты, видеть на графиках процессы работы насоса по изобретению и убедиться в его достоинствах над любым известным, например, насосом НП-90 [3] с.85, 86, рис.104, 107: рабочий объем 89 см³, номинальная частота вращения вала 1500 об/мин, номинальное давление масла на выходе из насоса 22,5 МПа [3] с.87.

Устроен насос, например, имеющий регулируемый рабочий объем V_max=89 см³, частоту вращения ведущего вала n_ном=2000 об/мин, n_max=4000 об/мин, номинальное давление рабочей жидкости P_ном=25 МПа на выходе из насоса, следующим образом.

Словарь терминов и условных обозначений параметров, используемых далее

OXYZ - система координат, в которой ось ротора насоса совпадает с осью OX, первое в стенке корпуса отверстие насоса входа-выхода рабочей жидкости - в плоскости XOY, второе отверстие - в плоскости XOZ, причем оси отверстий перпендикулярны оси OX;

насос-1 - насос регулируемый реверсируемый исполнения 1 по п.1 формулы изобретения;

насос-2 - насос регулируемый реверсируемый исполнения 2 по п.1 формулы изобретения;

насос-3 - насос нерегулируемый исполнения 3 по п.1 формулы изобретения;

насос-4 - насос нерегулируемый исполнения 4 по п.2 формулы изобретения;

насос-5 - насос регулируемый исполнения 5 по п.2 формулы изобретения;

масло - рабочая жидкость;

гук - универсальный шарнир карданного вала асинхронной передачи вращения поршней;

вал поршней - расположенный по оси ротора вал с поршнями неравномерного вращения;

гамма-вал - переменного наклона средний вал карданного вала асинхронной передачи;

рычаг - двуплечий рычаг регулирования наклона гамма-вала (изменения угла γ);

водило - в кулисном пазу первого плеча рычага выходное звено гидродвигателя регулятора;

опора - во втором плече рычага вставка с опорным подшипником шейки гамма-вала;

γ - угол излома гука, угол пересечения осей гамма-вала и вала поршней, γ_max=35°;

R - радиус траектории водила вокруг оси OX;

r - радиус траектории опоры вокруг оси поворота рычага;

V - рабочий объем насоса, V_max=89 см³; подача насоса за один оборот ведущего вала, см³/об;

n - частота вращения ведущего вала насоса: n_ном=2000 мин^-1, n_max=4000 мин^-1;

P - давление масла на выходе из насоса, P_ном=25 МПа;

Q - средняя подача масла при постоянной частоте вращения ведущего вала насоса, л/мин;

q - мгновенная подача масла, см³/с;

m - доля (часть) объема кольцевого канала, прокачиваемая за один оборот ротора;

V_к - полный объем кольцевого канала, то есть без поршней и без перегородок (пустого);

D_бк, D_бn, D_{p max} - больший диаметр кольцевого канала, поршня, диаметр-габарит ротора;

D_мк, D_мn - меньший диаметр кольцевого канала, поршня, D_мк=D_мn;

b_к, b_n, b_о - ширина кольцевого канала, поршня, а также (гука) крестовины центрального отверстия по внутренним кромкам его фасок, пусть b_o=36 мм, фаска 3…4 мм × 45°;

δ_n - толщина поршня (пластины пары поршней), пусть δ_n=19,96 мм;

S_n - площадь перегородки, поршня, к которым приложено давление P_ном;

h_n - от оси ОХ плечо приложения равнодействующей силы давления P_ном;

Ω_n, Ω_к - угловой размер: до (за) поршневого окна, окна в коллектор;

β_n, β_к - угловой размер поршня, перегородки кольцевого канала на диаметре D_бк, D_бк=D_бn;

d_вn, d_ш, d_шг, d_шр - диаметр вала поршней, шипа гука, диаметр шейки: гамма-вала, ротора;

поз.φ=0° - позиция ротора, при которой шипов ось, входящая в гук и ротор совпадает с плоскостью угла γ, фиг.18, 20, (см. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Том 1. Под ред. А.В. Красниченко. Государственное научно-техническое издательство машиностротельной литературы, Москва, 1960. С.141, фиг.15 [4]),

поз.φ_n=0° - позиция вала поршней, при которой ось шипов, входящая в гук и вал поршней совпадает с плоскостью угла γ, в это мгновение φ=90°, фиг.18, 20. С.141, фиг.15 [4]).

поз.φ_гм=0° - позиция гамма-вала: ось его шипов и меньшего гука в плоскости угла γ, фиг.18, φ_гб= позиция гамма-вала: φ_гб=φ_гм+90°, в это мгновение φ=0°, фиг.18, 20, φ, φ_n, φ_гм, φ_гб - угол поворота: ротора от поз.φ=0°, поршней, гамма-вала, фиг.20, Δφ - мгновенный угол опережения-отставания поршней относительно ротора;

A_Δ, А_u - амплитуда колебаний поршней относительно ротора, амплитуда импульса подачи;

t - время вращения ротора на угол φ;

Ψ_шб, Ψ_шм - угол поворота шипов большего, меньшего гука, Ψ_шб=f(φ), Ψ_шб=f(φ);

ω - мгновенная угловая скорость: ω_p - ротора; ω_n - поршня; ω_np - поршня относительно ротора; ω_г - гамма-вала; ω_шб, ω_шм - шипов большего, меньшего гука в подшипниках;

i - мгновенное передаточное число между скоростями: поршня и ротора ω_n/ω_p=i_n, вала поршней относительно ротора и ротора ω_np/ω_p=i_np, гамма-вала и ротора ω_г/ω_p=i_г; шипов в подшипниках гука большего ω_шб/ω_p=i_шб, гука меньшего ω_шм/ω_p=i_шм и ротора;

u - при n_ном, γ_max мгновенная линейная скорость скольжения в подшипнике;

u_шб, u_шм - шипа большего, меньшего гука; u_{ш ср} - средневзвешенная шипа гука;

u_г, u_po - шейки гамма-вала, шейки ротора, u_пр - шейки вала поршней внутри ротора;

u_n - при n_ном, γ_max мгновенная линейная скорость скольжения поршня вдоль стенок канала;

ν - частота следования импульсов подачи: частота ν_ном при n_ном, ν_max при n_max, M - при γ_max, P_ном от сил сопротивления вращению мгновенный момент: M_ср - средний;

М_n=M_p=М_ном - приложенный к валу поршней, к ротору; M_pn - к ротору от поршней;

M_p+М_pn=ΣM_po - приложенный к ротору; М_г - приложенный к гамма-валу;

И - приложенный в плоскости угла γ от сил в большем, меньшем гуке при P_ном, γ_max мгновенный изгибающий момент (его вектор к плоскости угла γ перпендикулярен):

И_гб - изгибающий гамма-вал: И_гб=f(M_p), И_гм - изгибающий гамма-вал: И_гм=f(M_п),

И_гб+И_гм=ΣИ_г - суммарный момент, изгибающий гамма-вал;

И_n - изгибающий вал поршней: И_n=f(M_г); И_p - изгибающий ротор: И_р=f(М_г), И_n+И_p=ΣИ_po - суммарный момент, изгибающий ротор;

D_ом, D_об - диаметр центрального отверстия крестовины меньшего, большего гука;

D_сфм, D_сфб - диаметр сферы по кромкам подшипников шипов меньшего, большего гука;

h_шб, h_шм, h_шг - длина подшипника: шипа большего, шипа меньшего гука, шейки гамма-вала;

ξ - коэффициент опорной поверхности подшипника без канавок и фасок, пусть ξ=0,9;

F_шг - сила давления шейки гамма-вала на подшипник;

p - нагрузка, то есть мгновенное удельное давление на подшипники при p_ном, γ_max;

p_шб, p_шм, p_шг - шипов большего, меньшего гука, шейки гамма-вала; p… _ср - среднее;

p_вn, p_po - шейки вала поршней, шейки ротора;

L - расчетная длина более короткого подшипника (из двух) вала поршней, ротора;

λ - угол поворота плоскости угла γ вокруг OX в насосе-2 от позиции при подаче q_max.

На фиг.1 фронтальная проекция насоса-1 объемом V_max=89 см³.

На фиг.2 горизонтальная проекция насоса-1.

На фиг.3 разрез по плоскостям OXY и OXZ насоса-1 в позиции соосности ротора, гамма-вала и вала поршней. В этой позиции подача q=0.

На фиг.4 разрез по А-А на фиг.3 поворотного гидродвигателя регулятора насоса-1.

На фиг.5 вид по оси OX на фиг.3: торцевая крышка условно прозрачная; схематично изображены гидрораспределитель (в разрезе) и звенья кинематических связей регулятора.

На фиг.6 рычаг с водило в кулисном пазу первого плеча рычага и с опорой гамма-вала во втором плече. Пунктиром изображены: траектория АОБ опоры (дуга 180°: радиус r, центр C), траектория БА (дуга 90°: радиус R, центр O), промежуточная позиция рычага.

На фиг.7 в координатах OXYZ траектория АОБ центра опоры вокруг оси CX₁ и схема для вычисления длины гамма-вала от полюса П гука, соответствующей длине диагонали БП, угол ОПС - угол между осью OX и проекцией диагонали БП (АП) на плоскость XOZ.

На фиг.8 разрез по Б-Б на фиг.3, но при наклоне гамма-вала на угол γ_max и поворота ротора в поз.φ=0°. С серединой неподвижного окна распределителя совпадает середина до поршневого окна, пересекающая в это мгновение плоскость XOZ, стрелками показаны скорости ω_p ротора, ω_{n max} поршней (ω_p<ω_{n max}), пунктиром - траектория потока масла.

На фиг.9 то же, что на фиг.8 в разрезе по В-В на фиг.3; с серединой неподвижного окна распределителя в это мгновение совпадает середина за поршневого окна.

На фиг.10 разрез по Б-Б на фиг.3, но при наклоне гамма-вала на угол γ_max и поворота ротора на 45° от позиции на фиг.8. В это мгновение подача q≈0. Стрелками равной длины показана скорость ω_p ротора, скорость ω_n поршней (ω_p=ω_n).

На фиг.11 то же, что на фиг.10 в разрезе по В-В на фиг.3.

На фиг.12 разрез по Б-Б на фиг.3 через 90° поворота ротора от позиции на фиг.8. Стрелками показаны скорости ротора ω_p>ω_{n min} поршней, пунктиром - траектория потока.

На фиг.13 то же, что на фиг.12 в разрезе по В-В на фиг.3.

На фиг.14 разрез по Б-Б на фиг.3 при наклоне гамма-вала на угол γ_max, но по другую сторону точки О траектории АОБ на фиг.7. Стрелками показаны скорости ротора ω_p>ω_{n min} поршней, пунктиром - траектория потока масла реверсного к потоку на фиг.8 и фиг.9.

На фиг.15 то же, что на фиг.14 в разрезе по В-В на фиг.3.

На фиг.16 схема гидропривода с насосом-1, например, моста машины типа КС-6Б.

На фиг.17 график V=f(γ).

На фиг.18 кинематическая схема насоса-1.

На фиг.19 схема для вычисления диаметра D_ом.

На фиг.20 шкалы позиций φ, φ_гб, φ_гм, φ_n в синхронные мгновения времени.

На фиг.21 графики: Δφ=f(φ,γ=15°, 25°, 35°), A_Δ=f(γ_max=35°).

На фиг.22 графики: i_n, i_np=f(φ,γ_max), u_n=f(φ, γ_max, n_ном, D_мn=60 мм, D_бn=82,51 мм).

На фиг.23 графики: i_г=f(φ,γ=15°, 25°, 35°), u_г=f(φ,γ=15°, 25°, 35°, n_ном).

На фиг.24 графики ψ_шб=f(φ,γ=15°, 25°, 35°), ψ_шм=f(φ,γ=15°, 25°, 35°): совпадают.

На фиг.25 графики i_шб=f(φ,γ=15°, 25°, 35°), i_шм=f(φ,γ=15°, 25°, 35°): ≈ совпадают.

На фиг.26 графики q=f(φ,γ=15°, 25°, 35°, n_ном).

На фиг.27 график М_n=f(φ_n,γ_max,P_ном).

На фиг.28 графики: M_p=f(φ,γ_max,P_ном) сплошная линия, М_pn=f(M_n) пунктиром.

На фиг.29 график ΣM_po=М_n+М_pn (с учетом знака).

На фиг.30 график M_г=f(φ,γ_max,P_ном).

На фиг.31 графики при γ_max, P_ном: И_гб=f(M_p), И_гм=f(М_n), ΣИ_г=И_гб+И_гм.

На фиг.32 графики γ_max, P_ном: И_n=f(M), И_р=f(M_г), ΣИ_po=И_n+И_р.

На фиг.33 графики моментов: М_{г max}=f(φ,γ_max,P_ном), М_{г min}=f(φ,γ_max,P_ном).

На фиг.34 графики нагрузок p_шб, на подшипники большего гука: p_шб=f(φ,γ,P_ном).

На фиг.35 графики нагрузок p_шм, на подшипники меньшего гука: p_шм=f(φ,γ,P_ном).

На фиг.36 насос-2 в разрезе по плоскостям OXY и OXZ.

На фиг.37 эпюра подачи насосом-2 через окна из до поршневых полостей.

На фиг.38 то же, что на фиг.37, но после поворота торцевой крышки с гамма-валом (и значит плоскости угла γ) на угол λ=45° относительно окон коллекторов от поз. на фиг.36.

На фиг.39 график q=f(λ) насосом-2, график ниже оси λ - подача реверсная.

На фиг.40 разрез по плоскостям OXY и OXZ насоса-3 объемом V=89 см³.

На фиг.41 с разрезом фронтальная проекция насоса-4 объемом W_max=89 см³.

На фиг.42 горизонтальная проекция насоса-4.

На фиг.43 разрез по плоскостям OXY и OXZ насоса-4 объемом V=89 см³.

На фиг.44 разрез по Б-Б на фиг.43. Меньшей и большей стрелкой показаны скорости ротора ω_p<ω_{n max} поршней, пунктиром - траектория потока масла в точке φ=π на фиг.37.

На фиг.45 то же, что на фиг.44, но в разрезе по В-В на фиг.43.

На фиг.46 разрез по Б-Б на фиг.43 в точке φ=π/4 эпюры фиг.38 (подача q≈0).

На фиг.47 то же, что на фиг.46, но в разрезе по В-В на фиг.43.

На фиг.48 разрез по Б-Б на фиг.43, но после поворота ротора на 90°. Большей и меньшей стрелкой показаны скорости ротора ω_р>φ_{п min} поршней, пунктиром - траектория потока в точке φ=π/2 на эпюре фиг.37, поток обратный, чем в точке φ=π на фиг.37.

На фиг.49 то же, что на фиг.48, но в разрезе по В-В на фиг.43.

На фиг.50 фронтальная проекция с разрезом насоса-5 объемом V_max=89 см³.

На фиг.51 то же, что на фиг.50, но в проекции на горизонтальную плоскость.

На фиг.52 в разрезе по плоскости OXY насос-5 объемом V_max=89 см³.

На фиг.53 схема объемного гидропривода насосом-5 ведущего моста машины.

На фиг.54 схема вибрационного гидропривода насосом-5, например, решета.

На фиг.55 схема вибрационного гидропривода насосом-4, например, группой гидроцилиндров группы виброкопачей свеклоуборочной машины.

На фиг.56 схема вибрационного гидропривода насосом-4, например, лопаты бульдозера, ковша экскаватора, самосвального кузова.

Условные обозначения на фиг.1…56 и в тексте описания

1 - корпус насоса-1 (далее корпус), фиг.1 и др.,

2 - в стенке корпуса 1 первое отверстие (его ось в плоскости XOY) входа-выхода масла и фланец присоединения маслопровода метизами (далее Y-отверстие), фиг.1 и др.,

3 - в стенке корпуса 1 второе отверстие (его ось в плоскости XOZ) входа-выхода масла и фланец присоединения маслопровода метизами (далее Z-отверстие), фиг.1 и др.,

4 - кольцевой канал постоянного сечения (далее канал), фиг.3, 8 и др.,

5 - стенка канала 4 в виде наружной гильзы с окнами (далее стенка), фиг.3, 8 и др.,

6 - в канале 4 поршень всасывания-вытеснения (далее поршень), фиг.3, 8 и др.,

7 - ведущий вал насоса со шлицевым хвостовиком (далее вал), фиг.3 и др.,

8 - карданный вал асинхронной передачи вращения поршней 6 циклически неравномерно при равномерном вращении вала 7 (далее кардан), фиг.3 и др.,

9 - расположенный в корпусе 1 ротор с каналом 4 внутри (далее ротор), фиг.3 и др.,

10 - полость между радиальными перегородками канала 4 (далее полуканал), фиг.3, 8,

11 - радиальная перегородка канала 4, соединенная со стенкой 5 с натягом, с передней и задней торцевыми стенками выполнена неразъемной (далее перегородка), фиг.8 и др.,

12 - канала 4 передняя торцевая стенка встык к валу 7 (далее стенка), фиг.3 и др.,

13 - канала 4 задняя торцевая стенка с вилкой гука (далее стенка), фиг.3 и др.,

14 - кардана 8 вилка большего гука, неразъемная со стенкой 13 ротора 9, выполнена в виде чашки с боковой стенкой сферической формы внутри (далее вилка), фиг.3 и др.,

15 - полуканала 10 до поршневая по ходу полость (далее полость), фиг.3, 8 и др.,

16 - полуканала 10 за поршневая по ходу полость (далее полость), фиг.3, 8 и др.,

17 - по оси в роторе 9 вал неравномерного вращения с поршнями 6 в виде пластины в пазу вала, связанный с валом 7 через кардан 8 и ротор 9 (далее вал), фиг.3, 8 и др.,

18 - полости 15 до поршневое окно в стенке 5 (далее окно), фиг.3, 8 и др.,

19 - полости 16 за поршневое окно в стенке 5 (далее окно), фиг.3, 8 и др.,

20 - неподвижная гильза с окнами распределения масла, в гильзе имеются вкладыши подшипника покрытые сплавом АМК ГОСТ 14113-78 (далее гильза), фиг.3, 8 и др.,

21 - окно гильзы 20 в первый коллектор (далее Y-окно), фиг.3, 8 и др.,

22 - окно гильзы 20 во второй коллектор (далее Z-окно), фиг.3, 8 и др.,

23 - первый коллектор с Y-отверстием 2 (далее Y-коллектор), фиг.3, 8 и др.,

24 - второй коллектор с Z-отверстием 3 (далее Z-коллектор), фиг.3, 8 и др.,

25 - отверстие для болта крепления корпуса 1 (далее отверстие), фиг.1, 2 и др.,

26 - углубление в стенке корпуса 1 для болта крепления (далее ниша), фиг.1, 2 и др.

27 - кардана 8 средний вал - вал-сфера с шейкой (далее гамма-вал), фиг.3 и др.,

28 - внутри сферы гамма-вала 27 меньшего гука кардана 8 крестовина с вкладышами подшипников покрытых сплавом АМК ГОСТ 14113-78 (далее крестовина), фиг.3 и др.,

29 - снаружи сферы гамма-вала 27 большего гука кардана 8 крестовина с вкладышами подшипников покрытых сплавом АМК ГОСТ 14113-78 (далее крестовина), фиг.3 и др.,

30 - пустотелый шип, установленный по посадке с натягом в радиальное отверстие вала 17 и по подвижной посадке в пару отверстий крестовины 28 (далее шип), фиг.3 и др.,

31 - с внутренней резьбой шип, установленный по посадке с натягом в отверстие гамма-вала 27 и по подвижной посадке в отверстие крестовины 28 (далее шип), фиг.3 и др.,

32 - с внутренней резьбой шип, установленный по посадке с натягом в отверстие гамма-вала 27 и по подвижной посадке в отверстие крестовины 29 (далее шип), фиг.3 и др.,

33 - с внутренней резьбой шип, установленный по посадке с натягом в отверстие вилки 14, и по подвижной посадке в отверстие крестовины 29 (далее шип), фиг.3 и др.,

34 - с пазами для поршней 6 посаженная на вал 17 по неподвижной посадке втулка подшипника скольжения из бронзы Бр. С30 (далее втулка), фиг.3, и др.,

35 - регулятора рабочего объема насоса-1 поворотный гидродвигатель в виде двух полукорпусов с торообразным каналом внутри (далее двигатель), фиг.3 и др.,

36 - торообразный поршень двигателя 35 (далее поршень), фиг.3, 4 и др.,

37 - водило двигателя 35, соединенное с поршнем 36 (далее водило), фиг.3, 4, 6 и др.,

38 - рычаг регулятора с водило 37 в кулисном пазу (далее рычаг), фиг.3, 6 и др.,

39 - в рычаге 38 сферическая из бронзы Бр. С30 опора (для n_max с вкладышами подшипников покрытых АМК ГОСТ 14113-78) (далее опора), фиг.3 и др.,

40 - перегородка горообразного канала двигателя 35 (далее перегородка), фиг.4, 16,

41 - штифт, фиксирующий перегородку 40 (далее штифт), фиг.4, 16,

42 - первый полукорпус двигателя 35 с отверстием-подшипником для вала рычага 38 и с дугообразным пазом в стенке для выхода водило 37 (далее полукорпус), фиг.3, 4,

43 - с отверстием-подшипником для вала рычага 38 второй полукорпус двигателя 35, причем общий с корпусом гидрораспределителя регулятора (далее полукорпус), фиг.3, 5,

44 - регулятора гидрораспределитель типа ГА-31000 [3] с.131, 132, рис.151, но на давление 20 МПа и в 1,25 раза меньше размером (далее распределитель), фиг.3, 5 и др.,

45 - клин крепления полукорпусов 42, 43 к корпусу 1 (далее клин), фиг.3, 5 и др.,

46 - с поверхностью Архимеда кулачок на валу рычага 38 (далее кулачок), фиг.3, 5,

47 - торцевая крышка насоса первого исполнения (далее крышка), фиг.3,

48 - кольцо пружинное упорное по ГОСТ 13941-86 (далее кольцо), фиг.3, 36, 52,

49 - уплотнительное кольцо по ГОСТ 9833-73 (далее кольцо), фиг.3, 4 и др.,

50 - резиновая манжета по ГОСТ 8752-79 (далее манжета), фиг.3 и др.,

51 - опорный конус манжеты ГОСТ 8752-79, с.33, черт.3, 4 (далее конус), фиг.3 и др.,

52 - втулка, заменяемая в ремонте при замене манжет 50 (далее втулка), фиг.3 и др.,

53 - резьбовое отверстие для дренажа в корпусе 1 (далее отверстие), фиг.3, 36 и др.,

54 - звенья кинематической связи золотника распределителя 44 через кулачок 46 с рычагом управления в кабине оператора самоходной машины (далее связь), фиг.5, 16,

55 - рычаг управления в кабине оператора самоходной машины (далее рычаг), фиг.16,

56 - насос-1, фиг.16,

57 - мембранный гидроаккумулятор (далее аккумулятор), фиг.16, 53,

58 - гидромотор, например, типа 210 [2] с.34 (далее мотор), фиг.16, 53,

59 - емкость с маслом (далее бак), фиг.16, 53 и др.,

60 - предохранительный клапан (далее клапан), фиг.16, 53 и др.,

61 - обратный клапан (далее клапан), фиг.16, 53 и др.,

62 - масляный фильтр (далее фильтр), фиг.16, 53 и др.,

63 - охладитель масла (далее радиатор), фиг.16, 53 и др.,

64 - маслопровод, фиг.16, 53 и др.,

65 - дренажный маслопровод (далее дренаж), фиг.16, 53 и др.,

66 - шестереночный насос гидросистемы машины типа КС-6Б (далее насос), фиг.16,

67 - корпус насоса-2 (далее корпус), фиг.36,

68 - насоса-2 поворотная крышка с фланцем и резьбовыми отверстиями для крепления рычага регулирования подачи масла насосом (далее крышка), фиг.36,

69 - цилиндрическая опора с покрытыми сплавом АМК ГОСТ 14113-78 вкладышами подшипников шейки гамма-вала 27 (далее опора), фиг.36, 40, 43,

70 - корпус насоса-3 (далее корпус), фиг.40,

71 - крышка насоса-3, насоса-4 с опорой 69 (далее крышка), фиг.40, фиг.43,

72 - корпус насоса-4 (далее корпус), фиг.43, 44 и др.,

73 - корпус насоса-5 (далее корпус), фиг.50, 52,

74 - крышка насоса-5 (далее крышка), фиг.52,

75 - гамма-вал насоса 5: отличается от гамма-вала 27 отверстием по оси для съемной шейки (далее гамма-вал), фиг.52,

76 - съемная шейка, соединенная с гамма-валом 75 шлицами (далее шейка), фиг.51,

77 - с резьбовыми отверстиями для штуцеров в донышках гидроцилиндр поворотов гамма-вала 75 на угол γ=0°…35° (далее цилиндр), фиг.51,

78 - поршень цилиндра 77 с цилиндрической опорой 69 (далее поршень), фиг.50,

79 - насос-5, фиг.53, 54,

80 - гидрораспределитель (далее распределитель), фиг.53, 56,

81 - насос-4, фиг.55, 56,

82 - логический гидроклапан «ИЛИ» (далее клапан «ИЛИ»), фиг.56,

83 - гидроцилиндр вибропривода, фиг.54, 55, 56,

84 - потока выпрямитель по мостовой схеме обратных клапанов (далее выпрямитель).

Насос-1 - базовый для исполнений: насос-2, насос-3, насос-4, насос-5 и др. Корпус 1 насоса-1 (фиг.1, 2, 3) объемом V_max=89 см³ литой с Y-отверстием 2, Z-отверстием 3 и поверхностями для стыковки маслопроводов, а также с отверстием 53 для дренажа. Торец корпуса 1 вокруг вала 7 имеет отверстия 25 с нишами 26 в стенке для болтов крепления насоса к машине. Присоединительные элементы насоса-1, их координаты такие же, как у насоса НП-90 [3], а площадь сечения каналов не меньше. Вал 7 уплотнен манжетами 50 с опорными конусами 51 на втулке 52 с кольцом 49. В корпусе 1 на подшипниках скольжения установлен ротор 9 с поршнями 6 в канале 4, разделенным перегородками 11, поршнями 6 на полости 15, 16. Поршни 6 соединены с валом 17 и связаны с валом 7 через кардан 8, ротор 9. Полость 15 (фиг.3, 8) у перегородки 11 имеет в стенке 5 окно 18; полость 16 у перегородки 11 имеет в стенке 5 окно 19. Стенка 5 ротора 9 прилегает к неподвижной гильзе 20, имеющей расположенные через 180° два Y-окна 21 в Y-коллектор 23 и два Z-окна 22 в Z-коллектор 24, ширина окна равна ширине коллектора. В стенке 5 два окна 18 и два окна 19, расположенные симметрично относительно перегородок 11 через каждые 90°. Модуль всасывания-вытеснения масла включает позиции 4-19, 27-34, 52. Регулятор (фиг.3…7) насоса-1 содержит двигатель 35, чье водило 37 через рычаг 38 связан с опорой 39 с возможностью перемещать гамма-вал 27 по траектории АО изменяя: угол γ от 35° до 0°, подачу от q_max до нуля; по траектории ОБ изменяя: угол γ от 0° до 35°, подачу от нуля до q_max, но в реверсном направлении. Управляют (фиг.16) двигателем 35 рычагом 55, соединенного связью 54 с кулачком 46 и золотником распределителя 44, которые входят в систему усилителя с отрицательной обратной связью.

Работа. Пусть насос-1 встроен в гидропривод ведущего моста самоходной машины по схеме на фиг.16. От гидросхемы, например, ГСТ-90 [3] с.86, рис.107, схема на фиг.16, отличается наличием аккумуляторов 57 для выравнивания подачи. Пусть ротор 9 вращают с частотой n_ном при угле γ_max. Вал 17, поршни 6 вращают карданом 8 циклически неравномерно с двумя ω_{n max} скоростями, с двумя ω_{n min} скоростями на каждом обороте ротора. Поэтому дважды за каждый оборот ротор 9 проходит поз.φ=0°. В это мгновение: подача q_max, траектория масла, позиции поршней 6, ротора 9, полостей 15, 16, окон 18, 19 изображены на фиг.8, 9; соотношение скорости ω_р ротора и скорости ω_{n max} поршней отражено меньшей, большей стрелками ω_р<ω_{n max}.

Через 45° поворота ротора 9 от поз.φ=0° скорости поршней и ротора: ω_p=ω_n, подача q≈0, позиции поршней 6, ротора 9, полостей 15, 16, окон 18, 19 в это мгновение изображены на фиг.10, 11.

Через 90° поворота ротора 9 от поз.φ=0° ось шипов 33 ротора 9 перпендикулярна плоскости угла γ. Поэтому поршней 6 скорость ω_{n min}. Позиции поршней 6, ротора 9, полостей 15, 16, окон 18, 19, траектория масла - на фиг.12, 13; соотношение скорости ω_р ротора и скорости ω_{n min} поршней отражено большей, меньшей стрелками ω_р>ω_{n min}.

Включение реверсной подачи возможно на ходу, но для уяснения процесса мысленно останавливают ротор 9 в поз.φ=0°. Затем регулятором по траектории АОБ (фиг.6, 7) переводят гамма-вал в точку Б. В этой поз. угол γ_max=35°, но его плоскость повернута на 90° относительно Y-окон 21, Z-окон 22 и перпендикулярна оси шипов 33 ротора 9. Поэтому, если ротор 9 вращают частотой n_ном, то в это мгновение поршней 6 скорость ω_{n min}. Позиции поршней 6, ротора 9, полостей 15, 16, окон 18, 19, потоки масла изображены на фиг.14, 15; соотношение скорости ω_р ротора и скорости ω_{n min} поршней отражено большей, меньшей стрелками ω_р>ω_{n min}.

Регулируют подачу от q=0 до q_max изменением угла от γ=0° до γ_max=35°. Чтобы уменьшить подачу от q_max до q=0 уменьшают угол γ от γ_max=35° до γ=0°.

Поскольку масло (почти) не сжимаемо, то вращение ротора 9 насоса возможно только при угловых размерах поршней 6, перегородок 11, окон 18, 19, 21, 22, при размерах некоторых других элементов, вычисленных по соответствующим формулам. Диаметр и длина корпуса 1 зависят от габаритов кардана 8. Его размеры выполняют такими, чтобы нагрузка p и скорость u_ш скольжения шипов 30, 31, 32, 33 кардана 8, шейки гамма-вала 27 и критерий p_cpu_cp для них не превышали допустимых для принятого материала подшипников с режимом граничной смазки, который характерен для качательного скольжения.

Расчет в первом приближении выполняют без учета утечек масла, сил трения, инерции неравномерно вращаемых деталей для насоса пусть с параметрами: регулируемый рабочий объем V_max=89 см³, частота вращения ведущего вала n_ном=2000 об/мин, n_max=4000 об/мин, давление масла на выходе из насоса P_ном=25 МПа, например, в следующем порядке:

A) Определяют размеры кольцевого канала 4 для V_max=89 см³:

,

,

пусть принимают D_мn=D_мк=60 мм, b_к=70 мм, то:

,

,

,

если γ=0°…γ_max=35°, то:

(фиг.17) .

Б) Определяют амплитуду (размах) колебаний поршня 6 относительно ротора 9:

(фиг.21) » .

B) Определяют угловые размеры поршня 6, перегородки 11, окон 18, 19, 21, 22:

,

пусть принимают β_к=65,29°, то:

,

.

Г) Определяют мгновенные передаточные числа между поршнями 6 и ротором 9, а также наибольшие мгновенные скорости скольжения поршня 6 вдоль стенки 5 ротора 9:

(фиг.22) ,

(фиг.22)

(фиг.22) на D_бп=82,51 мм: .

Д) Определяют мгновенные передаточные числа между гамма-валом 27 и ротором 9, а также диапазон мгновенных скоростей скольжения шейки гамма-вала 27 в подшипнике:

(фиг.23) ,

(фиг.23) .

Е) Определяют углы поворота шипов 30, 31, 32, 33 в функции углов поворота ротора 9:

(фиг.24) ,

(фиг.24, ψ_шм≈ψ_шб)

.

Ж) Определяют мгновенные передаточные числа между шипами кардана 8 и ротором 9:

(фиг.24) ,

(фиг.24) ,

(фиг.24) i_шб≈i_шм, i_{шб max}≈i_{шм max}=8,689·10^-1.

З) Определяют максимальную мгновенную скорость скольжения в подшипниках:

- шипов кардана 8 и пусть принимают d_ш=30,0 мм (по ГОСТ 14113-78 u≤[20] м/с), то:

(фиг.25) ,

- ротора 9 и пусть принимают (фиг.3) d_шp=96 мм, n_ном=2000 мин^-1, n_max=4000 мин^-1, то:

, ,

- вала 17 относительно ротора 9 (фиг.3, фиг 22):

, _.

И) Определяют мгновенную подачу масла:

(фиг.26) .

К) Определяют моменты сопротивления вращению поршней 6, перегородок 11:

(фиг.27, 28)

,

М) Определяют приведенные к ротору 9 моменты сопротивления вращения поршней 6 (фиг.28) и суммарные моменты на роторе 9 (фиг.29):

(фиг.28) ,

M_{pn max}=2,092·10^-3 МНм при φ_n=90°, φ=0°,

M_{pn min}=0,942·10^-3 МНм при φ_n=0°, φ=90°,

(фиг.29)

ΣM_{po min}≈0, при φ≈45°, 135°, 225°,

,

Н) Определяют потребную номинальную мощность N_ном для привода насоса:

- по среднему моменту сопротивления вращению вала 7:

,

- по давлению и расходу (без учета к.п.д):

,

N_ном-N^∗ _ном=74,167-72,042=2,125 кВт,

погрешность формулы (29) около 3% из-за ≈ М_cp, т.к. функции (26) и (28) не линейные.

О) Опр