Гидропневмоцилиндр

 

Использование: в гидропневмоприводах. Сущность изобретения: поршень со штоком выполнен со сферической поверхностью. Цилиндрический корпус образован многослойными витками плоской ленты. Поршень установлен в корпусе с натягом. Стяжное устройство выполнено в виде центрального стержня, взаимодействующего с выполненным в поршне отверстием. Корпус снабжен охватывающими его бандажными кольцами. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к деталям машин, более конкретно к гидропневмоприводам.

Известен гидроцилиндр, содержащий корпус в виде гильзы, крышки с обоих торцов гильзы и стяжное устройство крышек с гильзой, поршень со штоком [1] Такой гидроцилиндр имеет следующие недостатки: специализация на узкий диапазон давлений рабочей среды; относительная сложность уплотнения поршня в отверстии цилиндра; интенсивный износ уплотнений; большая трудоемкость изготовления.

Наиболее близким к предлагаемому является гидроцилиндр со сферическим поршнем [2] Этот гидроцилиндр имеет те же недостатки.

С целью улучшения технических характеристик и технологичности конструкции гидропневмоцилиндра корпус выполнен в виде свернутой в спираль ленты, а сферическая поверхность поршня сопрягается с цилиндрическим каналом спирального корпуса с натягом. Стяжное устройство крышек с цилиндром выполнено в виде центрального стержня, а поршень выполнен с отверстием и установлен на центральном стержне. Снаружи цилиндра по его длине установлены обручи.

На фиг.1 изображен гидропневмоцилиндр, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1.

Устройство состоит из корпуса 1, крышек 2 и 3, стяжного устройства крышек и корпуса, выполненного в виде центрального стержня 4, поршня 5 с отверстием, установленного на стержне 4 и имеющего наружную сферическую поверхность 6, сопрягаемую с цилиндрическим каналом корпуса, составного штока в виде трех стержней 7, ввинченных в поршень и закрепленных в серьге 8. Корпус выполнен в виде свернутой в плоскую спираль ленты 9, снаружи которой установлены с промежутками по длине обручи 10 в виде колец или втулок.

Многослойное строение корпуса и сферическая поверхность поршня обеспечивают сосредоточенный контакт и деформацию внутреннего участка цилиндра по наибольшему диаметру поршня в прилегающей области. Вдавливание поршня в слои цилиндра создает волнообразный упругодеформированный затвор с обеих сторон поршня на узкой полосе, прилегающей к наибольшему диаметру поршня. Высота волны уменьшается со стороны действия сжатой среды, подаваемой под давлением в ту или иную полость цилиндра через каналы 11 в крышках.

Выполнение корпуса из ленты позволяет использовать высококачественные стали и сплавы, применение которых значительно уменьшает толщину стенки и массу цилиндра. Подбором материалов трущейся пары цилиндр-поршень достигаются низкий коэффициент трения и пониженное сопротивление узла трения осевой силе на штоке. Это имеет важное значение в цилиндрах с низким давлением рабочей среды, в первую очередь в пневмоцилиндрах, повышая коэффициент полезного действия.

Цилиндр технологичен в изготовлении. Из одной и той же ленты можно изготовить корпусы в широком диапазоне диаметров. Окончательный диаметр определяется размерами крышек и при необходимости усиления жесткости длинных цилиндров втулками обручами. Особенно эффективна конструкция в крупногабаритных пневмоцилиндрах небольшого хода, например пневмопатронах. Для удержания высокого давления стенками корпуса достаточно трех-пяти витков, создающих надежный затвор возможным протечкам среды в щелевой зазор конца последнего витка с предшествующим витком.

Упругодеформированное уплотнение поршня с цилиндром повышает надежность и долговечность устройства.

П р и м е р. Гидропневмоцилиндр имеет диаметр отверстия 40 мм и длину 200 мм при длине хода штока 160 мм. Корпус изготовлен из ленты толщиной 0,2 мм и шириной 180 мм, навитой в плоскую спираль в 15 витков. Толщина стенки 3 мм. Снаружи корпуса установлены два обруча шириной 20 мм, диаметром отверстия 46 мм и наружным диаметром 54 мм. Поршень шириной 16 мм имеет сферическую поверхность с высотой хорды 5 мм на ширине 16 мм. Поршень установлен на центральном стержне диаметром 12 мм, стягивающем торцовые крышки. Шток состоит из трех стержней диаметром 6 мм. Диапазон рабочих давлений составляет 0,2-2 МПа.

Утечки цилиндра зависят главным образом от торцовых уплотнений корпуса с крышками и практически отсутствуют ввиду неподвижности стыков. Возможны другие варианты исполнения поршня со штоком по обычной схеме без центрального направляющего стержня.

Формула изобретения

1. ГИДРОПНЕВМОЦИЛИНДР, содержащий цилиндрический корпус, крышки со стяжным устройством, поршень со штоком, отличающийся тем, что поршень выполнен со сферической поверхностью, сопрягаемой с натягом по наибольшему диаметру поршня с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, образованного многослойными витками плоской ленты.

2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что стяжное устройство выполнено в виде центрального стержня, взаимодействующего с выполненным в поршне отверстием.

3. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен охватывающими его бандажными кольцами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2