Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов

 

Гидроцилиндр предназначен для гидравлических систем в различных отраслях промышленности, в частности для подводных технических средств. Гидроцилиндр содержит цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, выполненные в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и гильзы. При этом гильза снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения со штоком, при этом расстояние между опорами гильзы составляет величину, большую или равную половины ее длины. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области силовых объемных гидравлических двигателей двухстороннего действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны силовые гидроцилиндры двухстороннего действия, содержащие корпус с крышками, поршень со штоком, установленный в корпусе с образованием поршневой и штоковой полостей, каналы подвода и отвода рабочей жидкости /Марутов В. А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. М., Машиностроение, 1966, с. 89, 91, фиг.76, 77/.

Недостатком известных гидроцилиндров является сложность технологии изготовления из-за необходимости зеркальной обработки внутренней поверхности корпусов гидроцилиндров.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей /СССР, авт. свид. 985482, МПК F 15 В 15/16, 1980/.

Недостатком известного гидроцилиндра является низкая эффективность его использования на подводных технических средствах ввиду недостаточности реализуемого хода, обусловленной ограниченной длиной обрабатываемых поверхностей цилиндров при их изготовлении. Кроме того, у этого гидроцилиндра недостаточна величина критической сжимающей силы /Марутов В.А., Павловский С.А., Гидроцилиндры. М. , Машиностроение, 1966, с. 124-146/, например, в случае действия одновременно внешних эксцентричной продольной сжимающей нагрузки и поперечной силы, влияющих на устойчивость этого гидроцилиндра, а также велики углы перекоса подвижных элементов, несмотря на наличие опоры на штоке, из-за недостаточного расстояния между опорой и крайним положением поршня.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия для подводных технических средств, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленной с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей /РФ, патент 2118721, МПК F 15 В 15/18, 1996/.

Недостатком известного гидроцилиндра является дефицит величины критической сжимающей силы, обусловленный недостаточностью величины расстояния между опорами, т.е. базы "заделок", и относительной увеличенностью углов перекоса каждого из подвижных элементов, например, в случае действия одновременно внешних эксцентричной продольной сжимающей нагрузки и поперечной силы, влияющих на устойчивость этого гидроцилиндра.

Известный гидроцилиндр двухстороннего действия для подводных технических средств выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик за счет увеличения несущей способности гидроцилиндра, величины критической сжимающей силы и уменьшения углов перекоса подвижных элементов.

Задача решена тем, что в известном гидроцилиндре двухстороннего действия для больших ходов, в частности, для подводных технических средств, содержащем цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, выполненные в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и гильзы, в соответствии с изобретением, гильза снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения со штоком, при этом величина расстояния между опорами гильзы составляет не менее половины длины гильзы.

Кроме того, путевая опора выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным и не менее чем одним смещенным от центра отверстиями.

Кроме того, гильза выполнена в виде набора полых цилиндров, каждый из которых имеет путевую опору.

Кроме того, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса в пределах хода и длины гильзы с путевой опорой составляет не менее 0,72.

Технический результат изобретения состоит в увеличении максимально допустимой нагрузки на гидроцилиндр за счет повышения величины критической сжимающей силы при обеспечении увеличения расстояния между опорами каждого из подвижных элементов и уменьшения углов перекоса подвижных элементов.

Сущность изобретения поясняют фиг.1-5, на которых представлены: фиг.1 - продольный разрез гидроцилиндра двухстороннего действия для больших ходов; фиг.2 - схема гидроцилиндра в убранном положении; фиг.3 - схема гидроцилиндра в выдвинутом положении; фиг.4 - схема конкретного выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в убранном положении; фиг.5 - схема конкретного выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в выдвинутом положении.

Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов (фиг.1-3) содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из двух частей, крышку корпуса 2, поршень 3 со штоком 4, связанным с крышкой 2, установленный с возможностью перемещения относительно крышки 2 и корпуса 1 на величину полного хода, гильзу 5, размещенную внутри корпуса 1 с возможностью продольного перемещения и охвата поршня 3, при этом корпус 1 и гильза 5 снабжены ограничителями хода, выполненными в виде кольцевых выступов 6 и 7 соответственно на внутренних поверхностях 8 и 9 корпуса 1 и гильзы 5. При этом гильза 5 сопрягаемыми поверхностями 10 и 11 связана с поршнем 3 по наименьшему диаметру, и с кольцевым выступом 6 на корпусе 1 - по наибольшему диаметру, и при этом выполнена с возможностью охвата части штока 4.

На сопрягаемых поверхностях 10 и 11 размещены уплотнения 12 и 13. Поршень 3 снабжен кольцевыми упорами 14 и 15, выполненными на его торцах. Шток 4 оснащен ввертными штуцерами 18 и 17, а также имеет центральный канал 18 и кольцевой зазор 19, связанные, соответственно, со штуцерами 18 и 17. Цилиндрический корпус 1 имеет подпоршневую полость 20 и штоковую полость 21. Шток 4 закреплен на неподвижном элементе, а цилиндрический корпус 1 закреплен на подвижном элементе внешней конструкции. На гильзе 5 также выполнен кольцевой упор 22. Кроме того, гильза 5 снабжена жестко соединенной с ней путевой опорой 23, связанной также со штоком 4 с возможностью относительного перемещения, что обеспечивает ее поступательное перемещение и увеличивает расстояние между опорами гильзы 5 на поршне 3 и штоке 4, причем минимальное расстояние между такими опорами составляет половину длины этой гильзы.

Путевая опора 23 выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным отверстием для штока и по меньшей мере одним смещенным от центра отверстием для прохода рабочей жидкости. В зависимости от величины полного хода длина путевой опоры 23 составляет до 3% от значения полного хода. Следовательно, в сравнении с ближайшим аналогом, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса 1 в пределах хода и длины гильзы 5 с путевой опорой 23 составляет не менее 0,72.

В частном случае выполнения гидроцилиндра с увеличенным кодом (фиг.4, 5) гильза с путевой опорой выполнена в виде набора полых цилиндров 24, 25, снабженных каждый своей путевой опорой соответственно, причем в зависимости от требований к конструктивному выполнению число ступеней у гидроцилиндра может быть различным.

Устройство работает следующим образом. При подаче от источника давления (не показан) рабочей жидкости через штуцер 16 по центральному каналу 18 штока 4 в подпоршневую полость 20 цилиндрического корпуса 1, корпус 1 начинает перемещаться до упора крышки 2 в торец гильзы 5 с путевой опорой 23, а затем совместно с гильзой 5 и путевой опорой 23 до упора торца поршня 3 - в путевую опору 23. На этом заканчивается рабочий код гидроцилиндра на полную величину. При перемещении цилиндрического корпуса 1 и гильзы 5 с путевой опорой 23 в рабочем ходе жидкость из штоковой полости 21 цилиндра 1, в том числе частично проходя через периферийные отверстия в путевой опоре 23, сливается по периферийному кольцевому каналу 19 штока 4 через штуцер 17.

Для возврата цилиндрического корпуса 1 в исходное положение рабочая жидкость от источника давления подается через штуцер 17 по периферийному кольцевому каналу 19 штока 4 в штоковую полость 21 цилиндрического корпуса 1, при этом часть жидкости проходит через периферийные отверстия в путевой опоре 23. Цилиндрический корпус 1 начинает перемещаться из выдвинутого положения в обратную сторону, до упора кольцевого выступа. 6 цилиндрического корпуса в кольцевой упор 22 на торце гильзы 5, после чего цилиндрический корпус 1 совместно с гильзой 5 продолжают перемещение до упора кольцевого выступа 7 гильзы 5 в кольцевой упор 14 на торце поршня 3. На этом заканчивается обратный ход гидроцилиндра с возвратом цилиндрического корпуса 1 в исходное положение. При обратном ходе цилиндрического корпуса 1 и гильзы 5 жидкость из подпоршневой полости 20 цилиндрического корпуса 1 сливается по центральному каналу 18 штока 4 через штуцер 16.

Работа гидроцилиндра с увеличенным ходом в частном случае его выполнения (фиг. 4, 5) адекватна описанной выше, с учетом особенностей трансформации и исполнения гильзы с путевой опорой.

Заявляемый гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов позволяет оптимизировать конструкцию и увеличить несущую способность гидроцилиндра и величину критической сжимающей силы за счет увеличения расстояния между опорами каждого из подвижных элементов и уменьшения углов перекоса подвижных элементов.

Формула изобретения

1. Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов, в частности для подводных технических средств, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, выполненные в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и гильзы, отличающийся тем, что гильза снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения со штоком, при этом расстояние между опорами гильзы составляет величину, большую или равную половины ее длины.

2. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что путевая опора выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным и не менее чем одним смещенным от центра отверстиями.

3. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что гильза выполнена в виде набора полых цилиндров, каждый из которых имеет путевую опору.

4. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса в пределах хода и длины гильзы с путевой опорой составляет не менее 0,72.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5