PL240088B1 - Hydrauliczny silnik krokowy - Google Patents

Description

PL 240 088 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny silnik krokowy, przeznaczony głównie do sterowania elementów maszyn roboczych i pojazdów.

Znane są z podręcznika akademickiego Stefana Stryczka „Napęd hydrostatyczny. Tom I. Elementy”, rozdział 4; wydanie czwarte; (WNT Warszawa 2014) silniki wyporowe, zwane też powszechnie silnikami hydraulicznymi, posiadające mechanizm roboczy, rozrząd, wał roboczy oraz porty hydrauliczne umożliwiające zasilanie i obiór czynnika roboczego. Zadaniem silnika hydraulicznego jest zamiana w mechanizmie roboczym energii ciśnienia, zakumulowanej w doprowadzonym do niego czynniku roboczym, którym zazwyczaj jest olej hydrauliczny, na energię mechaniczną ruchu obrotowego wału roboczego. Mechanizm roboczy może występować w różnych wykonaniach konstrukcyjnych na przykład jako obiegowy, krzywkowy, gerotorowy, gerolerowy, planetarny, satelitowy, tłoczkowy i inne. Zadaniem rozrządu jest doprowadzenie i odprowadzenie czynnika roboczego do i z mechanizmu roboczego w określonej kolejności podczas pracy silnika. Praca rozrządu jest tak zsynchronizowana z obrotami wału roboczego (co wynika z konstrukcji mechanicznej i nie podlega regulacji), że jego obroty wywołują odpowiednie łączenie mechanizmu roboczego z portami hydraulicznymi silnika co w konsekwencji wywołuje dalszy obrót wału roboczego. Konsekwencją tego sprzężenia jest ciągły ruch obrotowy wału roboczego silnika w przypadku ciągłego zasilania czynnikiem roboczym.

Regulacja prędkości obrotowej silnika z rozrządem zależnym (rozrząd jest częścią wału roboczego lub praca rozrządu jest konsekwencją pracy mechanizmu roboczego i wynika z mechanicznej konstrukcji silnika) może odbywać się wyłącznie poprzez regulację objętości czynnika roboczego przepływającego w czasie przez silnik i zawarta jest zazwyczaj w przedziale 50...500 [obr/min]. Silnik tego typu nie może wykonywać pojedynczych kroków wynikających z pojedynczych przełączeń przez rozrząd aktywnych części mechanizmu roboczego.

Znany jest też silnik elektryczny krokowy, który zasilany impulsami elektrycznymi podawanymi w odpowiedniej kolejności na uzwojenia stojana obraca się nie ruchem ciągłym, lecz skokowo o ustalony kąt. Jego prędkość obrotowa uzależniona jest od częstotliwości dostarczonych impulsów elektrycznych i zawarta jest w przedziale od ułamka obrotu na minutę do kilkuset obrotów na minutę.

Znany jest z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2010287909 hydrauliczny silnik krokowy zawierający trzy porty hydrauliczne, każdy z nich połączony z tłokiem, który jest uruchamiany pomiędzy konfiguracją sprężania i rozprężania.

Celem wynalazku jest zbudowanie takiego silnika hydraulicznego, który łączyłby zalety silnika hydraulicznego dowolnej znanej konstrukcji z zaletami silnika elektrycznego krokowego, to znaczy przy zachowaniu wysokich parametrów mocy i momentu obrotowego posiadałby możliwość elastycznej regulacji prędkości obrotowej od ułamka do kilkuset obrotów na minutę.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest to, że rozrząd jest osadzony na wale rozrządu, niezależnym od wału roboczego z osadzonym na nim mechanizmem roboczym i rozrząd posiada napęd niezależny od mechanizmu roboczego.

Korzystne jest, że wał rozrządu jest połączony z osadzonym na nim napędem, którym jest elektryczny silnik krokowy.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest w widoku na rysunku, który przedstawia schemat blokowy hydraulicznego silnika krokowego.

Wykaz oznaczeń:

- korpus;

- wał rozrządu;

- rozrząd;

- napęd rozrządu, elektryczny silnik krokowy;

- mechanizm roboczy;

- wał roboczy.

Hydrauliczny silnik krokowy według wynalazku składa się z korpusu 1, wewnątrz którego umieszczony jest z jednej strony na wale rozrządu 2 rozrząd 3, a z drugiej strony mechanizm roboczy 5, osadzony na wale roboczym 6. Końcówka wału roboczego 6 wyprowadzona na zewnątrz korpusu 1 służy do odbioru mocy z silnika. Wał rozrządu 2 i wał roboczy 6 mogą być osadzone współosiowo, lecz nie są połączone ze sobą mechanicznie.

Claims (2)

1. PL 240 088 B1

   Warunkiem koniecznym pracy klasycznego silnika hydraulicznego jest zasilenie go czynnikiem roboczym ze źródła zasilania podłączonego do portów hydraulicznych. Prędkość obrotowa wału roboczego 6 regulowana jest przepływem czynnika roboczego. Klasycznie rozrządem nazywa się odpowiednio obrobiony fragment wału roboczego (przewierty, rowki, wycięcia) umożliwiający dostarczanie i odbieranie czynnika roboczego do/z mechanizmu roboczego 5 wg ustalonej kolejności.

   W hydraulicznym silniku krokowym według wynalazku prędkość obrotowa silnika hydraulicznego jest regulowana za pomocą sterowania niezależnie działającym rozrządem. Regulacja obrotów wału roboczego 6 odbywa się poprzez regulację obrotów wału rozrządu 2. Obrót wału rozrządu 2 powoduje pracę rozrządu 3, która polega na odpowiednim zasileniu czynnikiem roboczym (zazwyczaj olejem hydraulicznym) mechanizmu roboczego 5. Praca mechanizmu roboczego 5 wywołuje obrót wału roboczego 6.

   Zmiana prędkości obrotowej wału rozrządu 2 powoduje zmianę prędkości obrotowej wału roboczego 6. Zmiana prędkości obrotowej wału roboczego 6 nie wymaga zmiany wydajności źródła czynnika roboczego.

   Ponieważ rozrząd 3 jest osadzony na osobnym wale rozrządu 2 musi on być obracany z innego niezależnego źródła. Może on być napędzany w dowolny sposób przy zachowaniu warunku łatwej regulacji ilości obrotów, począwszy od ułamka obrotu na minutę. Małe opory związane z napędzaniem wału rozrządu 2 umożliwiają nawet jego ręczne obracanie. Korzystnym jest zastosowanie w tym celu napędu 4 w postaci elektrycznego silnika krokowego, który umożliwia precyzyjną regulację ilości obrotów na minutę przy jego niewielkiej mocy.

   Obracany przez elektryczny silnik krokowy 4 rozrząd 3 kieruje olej hydrauliczny do poszczególnych części mechanizmu roboczego 5. Mechanizm roboczy 5 wprawia w ruch wał roboczy 6. Końcówka wału roboczego 6 wyprowadzona na zewnątrz korpusu 1 służy do odbioru mocy z silnika. Zachowana zostaje przy tym charakterystyka mocy i momentu obrotowego odbieranych na końcu wału roboczego 6, odpowiednich dla danej konstrukcji mechanizmu roboczego 5. Natomiast prędkość obrotowa wału roboczego 6 odpowiada prędkości obrotowej elektrycznego silnika krokowego 4. Prędkość obrotowa wału roboczego 6 jest regulowana prędkością obrotową silnika krokowego 4 w zakresie od ułamka do kilkuset obrotów na minutę.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Hydrauliczny silnik krokowy, posiadający mechanizm roboczy z czynnikiem roboczym, osadzony na wale roboczym oraz rozrząd regulujący przepływ czynnika roboczego, osadzony na wale rozrządu, znamienny tym, że rozrząd 3 jest osadzony na wale rozrządu 2, niezależnym od wału roboczego 6 z osadzonym na nim mechanizmem roboczym 5 i rozrząd 3 posiada napęd 4 niezależny od mechanizmu roboczego 5.
2. 2. Hydrauliczny silnik krokowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wał rozrządu 2 jest połączony z osadzonym na nim napędem 4, którym jest elektryczny silnik krokowy.