A new variety of axial piston hydraulic machines with multi-row units and a dual oscillating unit

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The possibility of increasing the working volume, power, specific energy capacity (energy efficiency), and acceleration response of hydraulic machines under reduced supply and torque pulsation is investigated. The research methodology included the geometric, kinematic, power, and energy analysis of a four-row axial piston hydraulic machine with a dual oscillating unit and without an end distribution system. As a result, a new type of compact rotary hydraulic machines with volumetric action was created. In the proposed model, each subsequent row of cylinders is located in the inter-cylinder space of the previous cylinders with smaller radii. Such a design provides for a 24.5-fold increase in the working capacity and power of a hydraulic machine compared to a single-row design, as well as an increase in the acceleration response in the hydraulic motor mode. The elimination of end distribution systems excludes the possibility of violation of joint tightness between blocks and distribution disks due to block overturning by piston centrifugal forces at high rotation speeds and a multiple reduction of supply and torque pulsation. It was established that the increase in the specific power capacity of a hydraulic machine depends on its particular implementation, potentially reaching 18–25 kW/kg. The abovementioned features of the proposed axial piston hydraulic machine with a dual oscillating unit ensure the compactness of oscillating units, minimum dimensions of the cylinder blocks, and the hydraulic machine as a whole, resulting in its minimum mass and maximum specific power capacity.

About the authors

A. I. Nizhegorodov

Irkutsk National Research Technical Research

Email: nastromo_irkutsk@mail.ru

References

  1. Jasiński R. Research of hydrotronic variable-displacement radial piston pump with electro-pneumatic control // Solid State Phenomena. 2010. Vol. 164. Iss. 7. P. 37–40. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.164.37.
  2. Guo Tong, Zhao Shengdun, Han Xiaolan, Zhao Renfeng, Li Sheng. Research on the rotational inertia of radial piston pump and the optimization method of the pump parameters // 11th IEEE International Conference on Control & Automation. 2014. https://doi.org/10.1109/ICCA.2014.6870955.
  3. Нижегородов А.И. Радиально-поршневой насос с фазовым регулированием и режимом знакопеременной подачи // Вестник машиностроения. 2014. № 11. С. 20–23.
  4. Nizhegorodov A.I., Gavrilin A.N., Moyzes B.B., Cherkasov A.I., Zharkevich O.M., Zhetessova G.S., Savelyeva N.A. Radial-piston pump for drive of test machines // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2018. Vol. 289. Iss. 1. Р. 012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/289/1/012014.
  5. Zhao Shengdun, Guo Tong, Yu Yanghuiwen, Dong Peng, Liu Chen, Chen Wanqiang. Design and experimental studies of a novel double-row radial piston pump // Journal of Mechanical Engineering Science. 2015. Vol. 231. Iss. 10. Р. 1884–1896. https://doi.org/org/10.1177/0954406215623309.
  6. Зедгенизов В.Г., Мехнбол Д., Стрельников А.С. О возможности применения метода амплитудных характеристик для диагностирования аксиально-поршневых гидронасосов // Эрденет-Прогресс (Монголия). 2009. № 1. С. 29–33.
  7. Nizhegorodov А., Gavrilin А., Moyzes В., Ditenberg I., Zharkevich О., Zhetessova G., et al. Stand for dynamics tests of technical products in the mode of amplitude-frequency modulation with hydrostatic vibratory drive // Vibroengineering. 2016. Vol. 18. Iss. 6. P. 3734–3742. https://doi.org/10.21595/jve.2016.16994.
  8. Dasgupta K. Analysis of a hydrostatic transmission system using low speed high torque motor // Mechanism and Machine Theory. 2000. Vol. 35. Iss. 10. Р. 1481–1499. https://doi.org/10.1016/S0094-114X(00)00005-7.
  9. Hasan M.E., Dasgupta K., Ghoshal S. Comparison of the efficiency of the high speed low torque hydrostatic drives using bent axis motor: аn experimental study // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2015. Vol. 231. Iss. 4. Р. 1989–1996. https://doi.org/10.1177/0954408915622413.
  10. Пат. № 804858, СССР, F 04 B 1/20. Аксиально-поршневая гидромашина / Б.Н. Бирюков, Ю.С. Алексеев; заявители: Уральский ордена трудового красного знамени политехнический институт им. С.М. Кирова, Свердловский завод «Пневмостроймашина». № 2562722. Заявл. 09.12.1977; опубл. 15.02.1981. Бюл. № 6.
  11. Пат. № 190213, Российская Федерация, F04В 1/20. Аксиально-поршневая гидромашина / А.И. Нижегородов. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет». № 2019110768. Заявл. 11.04.2019; опубл. 24.06.2019. Бюл. № 18.
  12. Кондаков Л.А., Никитин Г.А., Прокофьев В.Н. Машиностроительный гидропривод. М .: Машиностроение, 1978. 495 с.
  13. Gavrilin A.N., Nizhegorodov A.I., Moyzes B.B., Kuvshinov К.А, Cherkasov А.S. Dual row rotary piston hydraulic machine with two pumping units // Advances in Engineering Research. 2019. Vol. 188. P. 248–252. https://doi.org/10.2991/aviaent-19.2019.47.
  14. Кузьмин А.О., Попов В.В., Стажков С.М. Гидродинамические процессы в поршневой паре аксиально-поршневых гидромашин // Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2017. № 4. С. 86–90. https://doi.org/10.38013/2542-0542-20174-86-90.
  15. Кокошкин Н.Н., Новосёлов Б.В., Шорохов А.И. Оптимизация параметров автоколебательного режима механизмов управления гидравлическими регуляторами // Оборонная техника. 2005. № 2-3. С. 46–49.
  16. Зайцев А.А. Об использовании аксиально-поршневого гидромотора с наклонным диском в гидроприводах высокоточной следящей системы // Вопросы оборонной техники. Специальные системы управления, следящие приводы и их элементы. 2010. Сер. 9. Вып. 3-4. С. 152–157.
  17. Зуев Ю.Ю., Беляев О.А. Анализ энергетических возможностей объёмно-роторных машин // Вестник Московского энергетического института. 2013. № 3. С. 5–13.
  18. Домогацкий В.В. Создание гидропередачи на базе ролико-лопастных машин // Строительные и дорожные машины. 2009. № 5. С. 1–5.
  19. Нижегородов А.И. Регулируемый аксиально-поршневой насос с двумя разнотипными качающими узлами // Строительные и дорожные машины. 2022. № 11. С. 23–29.
  20. Нижегородов А.И. Аксиально-поршневая гидромашина с двумя качающими узлами и шестеренным приводом блоков цилиндров // Насосы. Турбины. Системы. 2022. № 3. С. 29–37.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).