Динамический анализ аксиально-поршневых гидромашин, страница 2

В аксиально-поршневых бескарданных гидромашинах (рис. 4.3)  тангенциальная составляющая силы давления может привести к ударам штоков о поршни. Следовательно, возникают большие нагрузки на штоки и поршни, которые передаются блоку цилиндров, поэтому такие гидромашины не могут работать при больших частотах вращения (> 3000 об/мин).

Для устранения этих явлений применяют гидростатическую разгрузку (рис. 4.18) сферических головок штоков. Для снижения подводимого давления и уменьшения утечек, жидкость для питания механизма разгрузки отбирается из кольцевой проточки а, выполненной на некотором расстоянии от торца поршня. В этом случае, жидкость перетекающая через зазор в поршневой паре до проточки используется для гидростатической разгрузки поршня.

Рис. 4.18. – Схема аксиально-поршневого бескарданного насоса

17.3. Устойчивость блока цилиндров

При работе аксиально-поршневого гидропривода может происходить отрыв блока цилиндров гидромотора от зеркала торцового распределителя. Герметичность системы нарушается, давление в гидролиниях падает до нуля и гидропривод становится неуправляемым. В связи с этим важно правильно выбрать максимальную частоту вращения вала гидромотора по условиям устойчивости блока цилиндров.

Оторвать блок цилиндров от распределителя стремятся моменты: динамический момент М_д, складывающийся из момента центробежных сил М_ц поршней и момента боковых сил давления жидкости, действующих на поршни.

Момент М_ц возникает вследствие того, что поршни находятся в блоке на различной высоте относительно его основания. Боковые силы появляются в результате отклонения осей шатунов от осей цилиндров.

Удерживают блок в рабочем положении две силы:

1)  усилие пружины F_пр;

2)  результирующая сила F_р гидравлического прижима и отжима блока.

Блок будет находится в равновесии, если будет выполняться следующее  условие:

, где     – опрокидывающее усилие, определяемое динамическим моментом М_д;

 – сила, удерживающая блок от опрокидывания (силами трения в парах пренебрегаем).

Отношение усилий  и  представляет собой коэффициент запаса устойчивости блока по усилию:

.

Рис. 4.19. – Механизм, обеспечивающий изменение усилия прижима по определенному закону

Для удержания блока гидромашин в рабочем положении в его центральную расточку устанавливают пружину. Недостатком такого конструктивного решения является то, что усилие поджима блока к золотнику не зависит от угловой скорости вращения блока. При малых скоростях вращения и в момент пуска, когда масло выдавливается из рабочего зазора, это усилие значительно превышает необходимое и оказывает отрицательное воздействие на работу пары распределителя.

Потому разработан механизм, обеспечивающий различсные усилия прижима в зависимости от режима работы гидромашины (рис. 4.19). Вращающийся блок цилиндров 7 аксиально-поршневой регулируемой гидромашины прижимается к торцу неподвижного распределителя 8 центробежной силой грузов 10 и 1, помещенных в центральной расточке блока. С торцовым распределителем связана ось 3, на которой на подшипнике 4 установлен подвижный в осевом направлении блок цилиндров 7. Втулка 5 прижата к блоку цилиндров пружиной 9 и упирается в наружную обойму подшипника 4. На этой втулке установлена часть центробежных грузов 10, упирающихся в блок цилиндров 7. Втулка 11 расположена на втулке 5 и прижата к ней пружиной 2. На втулке 11 шарнирно закреплена другая часть центробежных грузов 10. Пружина 9 рассчитана на усилие, достаточное для того, чтобы блок цилиндров не отходил от распределителя во время пуска.

При работе гидромашины вращается блок цилиндров 7. Под действием центробежных сил грузы 10 и 1 поворачиваются вокруг шарниров и создают дополнительное усилие прижима блока цилиндров 7 к зеркалу торцового распределителя 8, зависящее от частоты вращения блока.

При достижении определенной угловой скорости вращения, определяемой усилием пружины 2, грузы 10 поворачиваются вокруг шарниров и упираются во внутреннюю поверхность 6 блока цилиндров 7. С этого момента наращивание осевого усилия происходит только под действием грузов 1, что позволяет значительно сблизить величины прижимающего и опрокидывающего усилий.