RU2286479C1 - Axial-piston hydraulic machine with pickup of control piston position - Google Patents

Abstract

FIELD: positive-displacement machines.

SUBSTANCE: machine comprises housing of the bearings of rocking unit, housing of the control mechanism, and rocking unit. The piston of control of position of rocking unit is mounted in the space of the housing of the control mechanism. The pickup of position of the control piston is made of a linear transformer. The space of the housing of the control mechanism receives the member-insert that is provided with the inner space and is used as a frame for the linear transformer. The control piston is set in the member-insert and represents the core of the linear transformer. The inner space of the member-insert is connected with the high-pressure passage. The member-insert is made of nonmagnetic material, and the control piston is made of magnetic material. The windings of the linear transformer are led out from the outer surface of the member-insert insulated from the fluid. The height of the winding of the linear transformer is no less than the length of the stroke of the control piston.

EFFECT: reduced sizes and enhanced reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к аксиально-поршневым машинам переменной производительности с регулируемым рабочим объемом, с датчиком положения поршня управления.The invention relates to variable displacement axial piston machines with adjustable displacement, with a control piston position sensor.

Известна аксиально-поршневая гидромашина с наклонным блоком цилиндров, вращающимся вокруг оси центральной цапфы, и входящими в цилиндры блока поршни, шарнирно опирающиеся на фланец вала, установленного в корпусе на подшипниках, с противоположной стороны которых блок цилиндров опирается на распределитель с каналами подвода и отвода жидкости к цилиндрам, который поворачивается по поверхности вращения в корпусе регулирующего механизма посредством установленного в корпусе поршня с пальцем, установленным в поршне поперечно и имеющего связь с распределителем, а с противоположной стороны с поворотной тягой, связанной с датчиком угла поворота (DE №10119236 А, 12.12.2002).Known axial-piston hydraulic machine with an inclined cylinder block rotating around the axis of the central axle, and pistons included in the cylinders of the block, articulated on a flange of a shaft mounted in the housing on bearings, on the opposite side of which the cylinder block rests on a distributor with channels for supplying and discharging liquid to the cylinders, which rotates along the surface of rotation in the housing of the regulatory mechanism by means of a piston installed in the housing with a finger mounted transversely in the piston and having communicating with the distributor, and on the opposite side with a rotating rod, connected with the steering angle sensor (DE №10119236 A, 12.12.2002).

Недостатком данной машины являются значительные габаритные размеры и недостаточная точность измерения положения поршня вследствие возможных люфтов механизма привода датчика угла поворота, осуществляющего двойное преобразование движения распределителя. Кроме того, датчик угла поворота, расположенный на торце гидромашины, ограничивает возможность размещения каналов подвода и отвода к гидромашине, что снижает функциональные возможности известной гидромашины, связанные с ограничениями по месту расположения каналов подвода и отвода.The disadvantage of this machine is the significant overall dimensions and insufficient accuracy of measuring the position of the piston due to possible backlash of the drive mechanism of the rotation angle sensor, which double-converts the movement of the distributor. In addition, the rotation angle sensor located at the end of the hydraulic machine limits the possibility of placing the supply and return channels to the hydraulic machine, which reduces the functionality of the known hydraulic machine due to restrictions on the location of the supply and removal channels.

Известен насос переменной производительности, выбранный за прототип, в котором датчик положения поршня, выполненный в виде линейного трансформатора, размещен в выточке поршня управления и прикреплен к крышке корпуса регулятора, а подвижный сердечник соединен с поршнем (RU №2155275, 18.01.1999).Known variable displacement pump, selected for the prototype, in which the piston position sensor, made in the form of a linear transformer, is placed in the undercut of the control piston and attached to the cover of the regulator housing, and the movable core is connected to the piston (RU No. 2155275, 01/18/1999).

Недостатком прототипа является расположение трансформатора в полости под давлением рабочей жидкости. Вследствие вышеуказанного расположения трансформатора возникает проблема герметизации контактных элементов электрических соединений, поэтому управляющее давление в данных гидромашинах применяется на порядок меньше рабочего давления, что вынуждает увеличивать также на порядок площадь поршня по сравнению с гидромашинами, в которых к поршням управления подается рабочее давление (т.е. в которых давление управления соответствует рабочему давлению).The disadvantage of the prototype is the location of the transformer in the cavity under the pressure of the working fluid. Due to the aforementioned arrangement of the transformer, the problem arises of sealing the contact elements of electrical connections, therefore, the control pressure in these hydraulic machines is applied by an order of magnitude less than the working pressure, which also forces an increase in the piston area by an order of magnitude compared to hydraulic machines in which the working pressure is applied to the control pistons (i.e. in which the control pressure corresponds to the operating pressure).

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, - уменьшение габаритных размеров гидромашины и повышение ее надежности.The problem to which the present invention is directed is to reduce the overall dimensions of the hydraulic machine and increase its reliability.

Поставленная задача достигается тем что, в аксиально-поршневой гидромашине с датчиком положения поршня управления, содержащей корпус подшипников качающего узла и корпус механизма регулирования, качающий узел, поршень управления положением качающего узла, размещенный в полости корпуса механизма регулирования, датчик положения поршня управления, выполненный в виде линейного трансформатора, в полости корпуса механизма управления установлен имеющий внутреннюю полость элемент-вставка, служащий каркасом линейного трансформатора, поршень управления размещен внутри элемента-вставки и служит сердечником линейного трансформатора, внутренняя полость элемента-вставки выполнена с возможностью соединения с каналом высокого давления, при этом элемент-вставка выполнен из немагнитного материала, а поршень управления выполнен из магнитопроводящего материала, обмотки линейного трансформатора выведены с наружной поверхности элемента-вставки, изолированной от рабочей среды, высота обмотки линейного трансформатора составляет не менее длины хода поршня управления.The problem is achieved in that, in an axial piston hydraulic machine with a position sensor for the control piston, comprising a housing of bearings of the pumping unit and a housing of the control mechanism, a pumping unit, a piston for controlling the position of the pumping unit located in a cavity of the body of the control mechanism, a position sensor of the control piston made in in the form of a linear transformer, an insert element having an internal cavity, which serves as the linear transformer frame, is installed in the cavity of the control mechanism housing l control is located inside the insertion element and serves as the core of the linear transformer, the internal cavity of the insertion element is made with the possibility of connection with the high pressure channel, while the insertion element is made of non-magnetic material, and the control piston is made of magnetic material, the windings of the linear transformer are removed from the outer surface of the insert element, isolated from the working medium, the height of the winding of the linear transformer is not less than the stroke length of the control piston.

Такое устройство гидромашины исключает нахождение обмоток линейного трансформатора в среде рабочей жидкости и воздействие давления рабочей жидкости на обмотку. Соответственно упрощается вопрос уплотнения и вывода электрических контактов. Кроме того, уменьшаются габаритные размеры гидромашины, поскольку давлением управления является рабочее давление (в полость элемента-вставки с целью воздействия на поршень управления подается рабочее давление), следовательно, появляется возможность снизить размеры поршня управления по сравнению с прототипом.Such a device of the hydraulic machine excludes the location of the windings of the linear transformer in the medium of the working fluid and the effect of the pressure of the working fluid on the winding. Accordingly, the issue of sealing and outputting electrical contacts is simplified. In addition, the overall dimensions of the hydraulic machine are reduced, since the control pressure is the working pressure (the working pressure is supplied to the cavity of the insert element to affect the control piston), therefore, it becomes possible to reduce the size of the control piston compared to the prototype.

Высота обмотки трансформатора не менее длины хода поршня управления обусловлена необходимостью обеспечения управления поршнем в процессе всего его хода.The height of the transformer winding is not less than the stroke length of the control piston due to the need to ensure control of the piston during its entire stroke.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает снижение габаритов гидромашины, а также повышение надежности ее работы.Thus, the claimed invention provides a reduction in the size of the hydraulic machine, as well as improving the reliability of its operation.

На фиг.1 представлена аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня.Figure 1 shows an axial piston hydraulic machine with a piston position sensor.

На фиг.2 изображено сечение А-А гидромашины.Figure 2 shows a section aa of a hydraulic machine.

Аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня содержит корпус 1 подшипников качающего узла, в котором на подшипниках 2 установлен вал 3 с фланцем 4. Фланец 4 шарнирно соединен с поршнями 5 и центральной цапфой 6. Поршни 5 расположены в цилиндрах 7 блока 8. Блок 8 приводится во вращение фланцем 4 и поршнями 5. Ход поршней 5 определяется углом поворота, образованным осью вращения блока 8 и осью вращения вала 3. Блок 8 опирается на распределитель 9, прилегающий к корпусу 10 по поверхности скольжения (вращения). Распределитель 9 прижимается к корпусу 10 механизма регулирования под действием усилия пружины 11 и гидравлического давления в цилиндрах 7 блока 8.An axial piston hydraulic machine with a piston position sensor comprises a housing 1 of the bearings of the pumping unit, in which a shaft 3 with a flange 4 is mounted on the bearings 2. The flange 4 is pivotally connected to the pistons 5 and the central pin 6. The pistons 5 are located in the cylinders 7 of block 8. Block 8 driven by flange 4 and pistons 5. The stroke of the pistons 5 is determined by the angle of rotation formed by the axis of rotation of the block 8 and the axis of rotation of the shaft 3. Block 8 is based on the distributor 9, adjacent to the housing 10 on the sliding surface (rotation). The distributor 9 is pressed against the housing 10 of the control mechanism under the action of the force of the spring 11 and hydraulic pressure in the cylinders 7 of the block 8.

Регулирование рабочего объема гидромашины обеспечивается скольжением распределителя 9 по опорной поверхности вращения корпуса 10 вдоль направляющих 12. Перемещение распределителя 9 по опорной поверхности корпуса 10 осуществляется дифференциальным (ступенчатым) поршнем управления 13 посредством пальца 14, входящего в отверстие 15 распределителя 9. Поршень управления 13 размещен в полостях 16 и 17 корпуса механизма регулирования, которые могут иметь, например, форму цилиндров. Полости 16 и 17 расположены в противоположных сторонах по отношению к пальцу 14. В полости 16 установлен элемент-вставка 18, служащий каркасом линейного трансформатора 19, обмотки которого расположены на наружной поверхности элемента-вставки 18, установленного в отверстии 20 корпуса 10. Поршень управления 13 выполнен из магнитопроводящего материала и является сердечником линейного трансформатора 19. Элемент-вставка 18 выполнен из немагнитного материала. Высота обмотки линейного трансформатора 19 составляет не менее длины хода поршня 13. Наружная поверхность элемента-вставки 18, на которой расположена обмотка линейного трансформатора 19, изолирована от доступа рабочей среды. Такая изоляция обеспечена, например, тем, что обмотка линейного трансформатора 19 размещена в пазу, выполненном на наружной поверхности элемента-вставки 18; при этом наружная и/или торцевая поверхность краев элемента-вставки 18 сопряжена с корпусом 10.The working volume of the hydraulic machine is controlled by sliding the distributor 9 along the supporting surface of rotation of the housing 10 along the guides 12. The movement of the distributor 9 along the supporting surface of the housing 10 is carried out by a differential (step) control piston 13 by means of a pin 14 entering the opening 15 of the distributor 9. The control piston 13 is located in cavities 16 and 17 of the housing of the control mechanism, which may, for example, have the shape of cylinders. The cavities 16 and 17 are located on opposite sides with respect to the finger 14. An insert element 18 is installed in the cavity 16, which serves as the frame of the linear transformer 19, the windings of which are located on the outer surface of the insert element 18 installed in the hole 20 of the housing 10. Control piston 13 made of magnetically conductive material and is the core of the linear transformer 19. The insert element 18 is made of non-magnetic material. The height of the winding of the linear transformer 19 is not less than the stroke length of the piston 13. The outer surface of the insert element 18, on which the winding of the linear transformer 19 is located, is isolated from the access of the working medium. Such insulation is provided, for example, by the fact that the winding of the linear transformer 19 is placed in a groove made on the outer surface of the insert element 18; while the outer and / or end surface of the edges of the insert element 18 is associated with the housing 10.

Центральное отверстие (полость) 21 элемента-вставки 18 с противоположной стороны от поршня 13 соединено с каналом 22 высокого давления гидромашины и соединено линией 23 с электромагнитным гидравлическим распределителем 24, который в зависимости от управляющего сигнала на электромагните 25 регулирует давление в полости 17. Для управления электромагнитом 25 имеется усилитель 26, имеющий схему сравнения потенциала линейного трансформатора 19, зависимое от положения поршня 13 и задающего электрического устройства 27.The Central hole (cavity) 21 of the insertion element 18 on the opposite side of the piston 13 is connected to the high-pressure channel 22 of the hydraulic machine and connected by a line 23 to an electromagnetic hydraulic distributor 24, which, depending on the control signal on the electromagnet 25, regulates the pressure in the cavity 17. To control the electromagnet 25 has an amplifier 26 having a circuit comparing the potential of a linear transformer 19, depending on the position of the piston 13 and the driving electrical device 27.

Аксиально-поршневая гидромашина по заявленному решению имеет меньшие габаритные размеры. Так как на линейный трансформатор 19 не воздействуют рабочая жидкость и давление, он более надежен и отсутствует проблема, связанная с герметизацией контактных элементов электрических соединений. Кроме того, то обстоятельство, что поршень 13 помимо своего прямого назначения как поршня управления выполняет одновременно и роль магнитопроводящего сердечника линейного трансформатора 19, упрощает конструкцию гидромашины в целом.The axial piston hydraulic machine according to the claimed solution has smaller overall dimensions. Since the working fluid and pressure are not affected by the linear transformer 19, it is more reliable and there is no problem associated with sealing the contact elements of electrical connections. In addition, the fact that the piston 13, in addition to its direct purpose as a control piston, simultaneously performs the role of the magnetic core of the linear transformer 19, simplifies the design of the hydraulic machine as a whole.

Заявляемая гидромашина работает следующим образом.The inventive hydraulic machine operates as follows.

Гидромашина функционально состоит из двух узлов: качающего узла и механизма регулирования. Качающий узел состоит из вала 3 с подшипниками 2 и вращающегося на центральной цапфе 6 качающего блока 8 с поршнями 5 и распределителя 9, связанного с поршнем 13 посредством пальца 14.The hydraulic machine functionally consists of two nodes: the pumping unit and the regulation mechanism. The pumping unit consists of a shaft 3 with bearings 2 and a pumping unit 8 with pistons 5 rotating on a central axle 6 and a distributor 9 connected to the piston 13 by means of a finger 14.

Механизм регулирования предназначен для изменения рабочего объема гидромашины за счет регулирования положения качающего узла, а именно изменения угла наклона блока 8 по отношению к оси вала 3.The regulation mechanism is designed to change the working volume of the hydraulic machine by adjusting the position of the pumping unit, namely, changing the angle of inclination of the block 8 with respect to the axis of the shaft 3.

Механизм регулирования включает палец 14, входящий в отверстие 15 распределителя 9 и установленный поперечно в поршне 13. В цилиндре 16 малого диаметра поршня 13 установлен элемент-вставка 18 линейного трансформатора 19, установленного в отверстии 20 корпуса 10.The control mechanism includes a finger 14, which enters the hole 15 of the distributor 9 and is installed transversely in the piston 13. In the cylinder 16 of the small diameter of the piston 13, an insert element 18 of the linear transformer 19 is installed in the hole 20 of the housing 10.

В нейтральном положении золотника (на чертеже не показан) электромагнитного распределителя 24 обеспечивается равновесие сил давления, действующих на поршень 13, представляющий собой дифференциальный поршень. В процессе работы изменение положения золотника электромагнитного гидравлического распределителя 24 приводит к изменению давления в полости 17 большого диаметра поршня 13, при этом меняется соотношение сил на поршень 13, что вызывает перемещение последнего. При перемещении поршня 13, связанного с распределителем 9 пальцем 14, происходят изменение угла наклона блока 8 к оси вала 3 и изменение рабочего объема гидромашины. В процессе перемещения поршень 13 движется относительно обмоток линейного трансформатора 19 датчика положения поршня. Перемещение поршня 13 относительно обмоток линейного трансформатора 19 вызывает изменение выходного сигнала датчика положения.In the neutral position of the spool (not shown) of the electromagnetic distributor 24, the pressure forces acting on the piston 13, which is a differential piston, are balanced. During operation, a change in the position of the spool of the electromagnetic hydraulic distributor 24 leads to a change in pressure in the cavity 17 of the large diameter of the piston 13, while the ratio of forces on the piston 13 changes, which causes the latter to move. When moving the piston 13 associated with the distributor 9 with the finger 14, a change in the angle of inclination of the block 8 to the axis of the shaft 3 and a change in the working volume of the hydraulic machine. In the process of moving the piston 13 moves relative to the windings of the linear transformer 19 of the piston position sensor. The movement of the piston 13 relative to the windings of the linear transformer 19 causes a change in the output signal of the position sensor.

Claims (1)

Аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня управления, содержащая качающий узел, корпус подшипников качающего узла и корпус механизма регулирования, поршень управления положением качающего узла, размещенный в полости корпуса механизма регулирования, датчик положения поршня управления, выполненный в виде линейного трансформатора, отличающаяся тем, что в полости корпуса механизма управления установлен имеющий внутреннюю полость элемент-вставка, служащий каркасом линейного трансформатора, поршень управления размещен внутри элемента-вставки и служит сердечником линейного трансформатора, внутренняя полость элемента-вставки выполнена с возможностью соединения с каналом высокого давления, при этом элемент-вставка выполнен из немагнитного материала, а поршень управления выполнен из магнитопроводящего материала, обмотки линейного трансформатора выведены с наружной поверхности элемента-вставки, изолированной от рабочей среды, высота обмотки линейного трансформатора составляет не менее длины хода поршня управления.An axial piston hydraulic machine with a position sensor of the control piston, comprising a pumping unit, a housing of bearings of a pumping unit and a housing of a control mechanism, a piston for controlling the position of the pumping unit located in a cavity of the body of the control mechanism, a position sensor of the control piston made in the form of a linear transformer, characterized in that in the cavity of the control mechanism housing there is an insert element having an internal cavity serving as a linear transformer frame, the control piston is inside the insertion element and serves as the core of the linear transformer, the internal cavity of the insertion element is made with the possibility of connection with the high pressure channel, while the insertion element is made of non-magnetic material, and the control piston is made of magnetic material, the windings of the linear transformer are removed from the outer surface of the element -inserts isolated from the working medium, the winding height of the linear transformer is not less than the stroke length of the control piston.

Images