RU48599U1 - AXIAL PISTON HYDRAULIC MACHINE WITH POSITION POSITION SENSOR - Google Patents

Abstract

полезная модель относится к аксиально-поршневым машинам переменной производительности (с регулируемым рабочим объемом) с датчиком положения поршня. Задача, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, - уменьшение габаритных размеров гидромашины и повышение ее надежности. 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 соединена 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. 1 н. п.ф., 2 фиг.The invention relates to variable displacement axial piston machines (with variable displacement) with a piston position sensor. The problem to which the claimed utility model is directed is to reduce the overall dimensions of the hydraulic machine and increase its reliability. The problem is achieved by the fact that, in an axial piston hydraulic machine with a position sensor of the control piston, comprising a housing of bearings of a pumping unit and a housing of a 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 element having an internal cavity is installed in the cavity of the control mechanism housing - an insert serving as a linear transformer frame, piston The control element is located inside the insert element and serves as the core of the linear transformer, the internal cavity of the insert element is connected to the high pressure channel, while the insert 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 element - insert, isolated from the working environment, the height of the winding of the linear transformer is not less than the stroke length of the control piston. 1 n pf, 2 Fig.

Description

Полезная модель 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 variable displacement) with a control piston position sensor.

Известна аксиально-поршневая гидромашина (DE №10119236 F 04 B 1\30) 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.Known axial piston hydraulic machine (DE No. 10119236 F 04 B 1 \ 30) with an inclined cylinder block rotating around the axis of the central axle and pistons included in the cylinder block, articulated on a flange of a shaft mounted in the housing on bearings, from the opposite side of which the block the cylinder rests on a distributor with channels for supplying and discharging fluid to the cylinders, which rotates on the surface of rotation in the housing of the control mechanism by means of a piston installed in the housing with a finger mounted transversely o and having a connection with the distributor, and on the opposite side with a rotary link associated with the angle sensor.

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 the lack of accuracy in measuring the position of the piston due to possible backlash of the drive mechanism of the angle sensor, which performs double conversion of 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 (патент Российской федерации №2155275, F 04 B 1\30), 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.Known variable displacement pump (patent of the Russian Federation No. 2155275, F 04 B 1 \ 30), 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 connected to the piston.

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 location 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 forces to increase, also by an order of magnitude, the piston area compared to hydraulic machines in which the working pressure is applied to the control pistons (t .e. in which the control pressure corresponds to the operating pressure).

Задача, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, - уменьшение габаритных размеров гидромашины и повышение ее надежности.The problem to which the claimed utility model 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 соединена 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 control piston position sensor comprising a housing of bearings of a pumping unit and a housing of a control mechanism, a pumping unit, a piston for controlling the position of the pumping unit located in a cavity of the housing of the control mechanism, a position sensor of the control piston made in in the form of a linear transformer, an element having an internal cavity is installed in the cavity of the control mechanism housing - an insert serving as a linear transformer frame, piston The control element is located inside the insert element and serves as the core of the linear transformer, the internal cavity of the insert element is connected to the high pressure channel, while the insert 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 element - insert, isolated from the working environment, 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 (working pressure is applied to the cavity of the insert element to influence 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, заявляемая полезная модель обеспечивает снижение габаритов гидромашины, а также повышение надежности ее работы.Thus, the claimed utility model provides a reduction in the size of the hydraulic machine, as well as an increase in the reliability of its operation.

Из уровня техники не выявлено технических решений, характеризующихся совокупностью признаков заявляемого технического решения, следовательно заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».The prior art does not reveal technical solutions characterized by a combination of features of the claimed technical solution, therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability of the utility model of "novelty."

Заявляемое техническое решение может быть осуществлено и использовано в промышленности, следовательно заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности полезной модели «промышленная применимость».The claimed technical solution can be implemented and used in industry, therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability of the utility model "industrial applicability".

На фиг.1 представлена заявляемая аксиально-поршневая гидромашина с датчиком положения поршня.Figure 1 presents the inventive axial-piston hydraulic machine with a piston position sensor.

На фиг.2 изображено сечение А-А заявляемой гидромашины.Figure 2 shows a section aa of the inventive 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 и 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 distributor 9 is moved along the supporting surface of the housing 10 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 and may have, for example, 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 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 is 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. For control electromagnet 25 has an amplifier 26 having a circuit

сравнения потенциала линейного трансформатора 19, зависимое от положения поршня 13 и задающего электрического устройства 27.comparing the potential of the linear transformer 19, depending on the position of the piston 13 and the master electric device 27.

Аксиально-поршневая гидромашина по заявленному решению имеет меньшие габаритные размеры. Так как на линейный трансформатор 19 не воздействует 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, происходит 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, connected with the distributor 9 by the finger 14, there is 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. Moving 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, 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 configured to connect to the high pressure channel, the insertion element is made of non-magnetic material, the windings of the linear transformer are removed from the outer surface of the insertion 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.