Разгрузка плунжеров от действия поперечных сил и гидростатическая разгрузка опор плунжеров аксиально-поршневой гидромашины с наклонным диском

Тангенциальная составляющая нормальной к плоскости наклонного диска силы реакции на действие силы давления жидкости вызывает, кроме обеспечения крутящего момента на блоке цилиндров, одностороннюю поперечную нагрузку плунжера (рис. 6.21). Вследствие этого повышается местное трение плунжера о стенки цилиндра, который формирует его элипсоподобное поперечное сечение, и при значительном контактном напряжении может приводить к смятию материала цилиндра и поршня.

Рис. 6.21. Схема поперечной нагрузки плунжера в цилиндре

При сохранении конструктивной схемы контактирующих элементов гидромашины с наклонным диском, как это приведено на рис. 6.21, предотвращение негативных последствий поперечной нагрузки плунжера достигается обеспечением определенного соотношения общей длины плунжера и его остаточной длины в цилиндре при максимально выдвинутому положении. Количественное соотношение длин и определяется прочностными расчетами.

Для полного устранения поперечной нагрузки плунжеров в аксиально-поршневой гидромашине с наклонным диском изменяют конструкцию ротора, изготовляя блок цилиндров из двух частей (рис. 6.22). Внешняя часть блока 2 является наставкой, в которой размещают толкатели 1, а внутренняя часть 4 - собственно цилиндровый блок, в котором размещены плунжеры 3. Толкатели 1, обеспечивая возвратно-поступательное движение плунжеров 3 но конструктивно не соединенные с ними, контактируют с наклонным диском гидромашины и получают при этом поперечную нагрузку. Плунжеры 3 и блок цилиндров 4 разгруженные от радиальных сил.

Наставка 2 соединена с валом гидромашины с помощью шпонки 6, блок цилиндров 4 механически не соединен с валом. Крутящий момент создается тангенциальными силами на толкателях и через наставку 2 передается на вал гидромашины. Плунжеры 1 и блок цилиндров 4 разгруженные от действия силового крутящего момента.

Вращательное движение блока цилиндров 4 обеспечивается через штифт 5, который соединяет его с наставкой 2. При этом через штифт 5 блока 4 передается только момент, необходимый для преодоления сил трения между его торцевой поверхностью и распределительным золотником.

Для уменьшения напряжения в зоне контакта подвижного плунжера и неподвижного наклонного диска аксиально-поршневой гидромашины используют гидростатическую разгрузку опор (рис. 6.23, а).

Рис. 6.22. Схема разгрузки плунжеров от поперечных сил

а) б)

Рис. 6.23. Схемы гидростатической опоры плунжера

Для этого со стороны торцевой поверхности в опоре (башмака) 1 выполнена цилиндрическая камера диаметром , которая через осевое сверление и дроссельное отверстие плунжера 2 соединенная с подплунжерным пространством. Через перечисленные каналы рабочая жидкость с давлением попадает в камеру и обусловливает силу давления (усилие отжима) на торцевой поверхности опоры, которая направлена нормально к плоскости наклонного диска и частично уравновешивает осевое усилие давления на плунжер 2. Одновременно осуществляется частичная разгрузка сферической головки плунжера 2 действием давления жидкости на срез части сферы в камере . Рабочая жидкость обеспечивает также смазку контактирующих поверхностей сферического соединения опоры 1 и плунжера 2 и торцевой поверхности опоры 1 за счет утечек жидкости между ней и наклонным диском.

Расчет необходимой площади торцевой поверхности опоры плунжера проводят исходя из баланса действующих на опору сил – усилия гидравлического прижима опоры к наклонному диску, усилие центральной пружины и усилия гидравлического отжима опоры от наклонного диска. Необходимо суммарное усилие для обеспечения надежного прижима опоры 1 к наклонному диску во многом определяется параметрами аксиально-поршневой машины – давлением рабочей жидкости , углом наклона наклонного диска , угловой скоростью ротора и др.

Для предотвращения смятия материала опоры 1 увеличивают площадь ее торцевой поверхности без нарушения баланса действующих сил за счет разгрузки части поверхности выполнением кольцевой канавки с дренажными проливами по аналогии с частичной разгрузкой торцевого распределителя (рис. 6.14, б).

Вращательное движение опоры 1 относительно наклонного диска аксиально-поршневой гидромашины вызывает появление опрокидывающего момента , который стремится развернуть опору относительно центра ее сферического соединения с плунжером 2 (рис. 6.23, б).. Опрокидывающий момент определяется произведением сил трения между опорой 1 и наклонным диском и плечом приложения этой силы относительно центра

,

где - коэффициент трения.

Для предотвращения опрокидывания опоры 1 необходимо уменьшать суммарное усилие ее прижима к наклонному диску, конструировать сферическое соединение опоры 1 и плунжера 2 с минимально возможным значение высоты и использовать соответствующие материалы для скользящей пары при качественной обработке контактирующих поверхностей опоры 1 и наклонного диску с целью уменьшения коэффициента трения .