ГИДРОПРИВОД УСТАНАВЛИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
HYDRAULIC DRIVE OF SETTING DEVICE

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано для управления мощными устанавливающими устройствами объектов, в частности, в конструкциях лесозаготовительных машин, наземного оборудования летательных аппаратов и различных подъемно-транспортных машин, после движения которых возникают значительные динамические воздействия на гидропривод устанавливающего устройства.
Известен гидропривод, содержащий гидроцилиндр, в состав которого входит корпус, поршень с полым штоком, размещенный в нем с возможностью взаимодействия с объектом компенсатор ударных нагрузок, выполненный в виде пружинных колец, опирающихся одно на другое и предварительно стянутых болтом, причем пружинные кольца компенсатора ударных нагрузок выполнены коническими и установлены с возможностью фрикционного взаимодействия встречных конических поверхностей соседних колец, а стягивающий их болт снабжен серьгой для закрепления объекта (RU №2031258, 1995).
Недостатками известного гидропривода являются низкая долговечность, конструктивная сложность и низкая надежность конструкции поршней гидроцилиндра, ограниченность тормозного пути, низкая эффективность компенсации действия ударных нагрузок, большие габариты и вес.
Известен также гидропривод устанавливающего устройства, содержащий гидроцилиндр с двумя соосными поршнями, установленными с образованием промежуточной полости, и с двумя соосными односторонними штоками, один из которых размещен внутри другого, причем внутренний шток соединен с первым поршнем, образующим поршневую полость в гильзе гидроцилиндра, а внешний шток - со вторым поршнем, образующим штоковую полость в гильзе гидроцилиндра, второй поршень имеет периферийные отверстия для соединения штоковой полости гильзы с упомянутой промежуточной полостью и центральное отверстие под внутренний шток для его перемещения во внутреннем объеме внешнего штока, а также демпфер для компенсации действия ударных нагрузок на внешнем штоке, и отверстия в гильзе для подключения распределительной, предохранительной и регулирующей аппаратуры к поршневой и штоковой полостям с возможностью соединения последних с насосом и со сливом (SU №954651, 1982, прототип).
Недостатками известного гидропривода являются сложность и низкая надежность конструкции поршней гидроцилиндра и демпфера для компенсации действия ударных нагрузок, пружины которого могут изменять свои характеристики в процессе эксплуатации, большие габариты и вес.
Технической задачей изобретения является создание эффективного гидропривода устанавливающего устройства за счет рационального сочетания минимальной длины гидроцилиндра при значительной величине рабочего хода и объема вытесняемой жидкости внутри гидроцилиндра для демпфирования динамических воздействий, а также расширение арсенала гидроприводов устанавливающих устройств.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в том, что в результате формирования объемов дросселирующей жидкости внутри штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра без увеличения длины его корпуса и штока упрощена конструкция и повышена надежность работы поршней гидроцилиндра и демпфера для компенсации действия ударных нагрузок, в котором отсутствуют пружины, снижены габариты и вес.
Сущность изобретения состоит в том, что гидропривод устанавливающего устройства содержит гидроцилиндр с двумя соосными поршнями, установленными с образованием промежуточной полости, и с двумя соосными односторонними штоками, один из которых размещен внутри другого, причем внутренний шток соединен с первым поршнем, образующим поршневую полость в гильзе гидроцилиндра, а внешний шток - со вторым поршнем, образующим штоковую полость в гильзе гидроцилиндра, второй поршень имеет периферийные отверстия для соединения штоковой полости гильзы с упомянутой промежуточной полостью и центральное отверстие под внутренний шток для его перемещения во внутреннем объеме внешнего штока, а также демпфер для компенсации действия ударных нагрузок на внешнем штоке, и отверстия в гильзе для подключения распределительной, предохранительной и регулирующей аппаратуры к поршневой и штоковой полостям с возможностью соединения последних с насосом и со сливом, при этом первый и второй поршни выполнены с одинаковым наружным диаметром и установлены в гильзе последовательно, внутренний шток, соединенный с первым поршнем, выполнен с длиной, меньшей длины внешнего штока, и с буртом на свободном конце для ограничения перемещения относительно внешнего штока, соединенного со вторым поршнем, а демпфер выполнен с возможностью компенсации ударных нагрузок за счет дросселирования рабочей жидкости, вытесняемой внутренним штоком из внутреннего объема внешнего штока.
В одном частном случае реализации демпфер для компенсации действия ударных нагрузок выполнен встроенным в гидроцилиндр, при этом внутренний шток выполнен с профилированной шейкой, а во втором поршне установлена втулка с калиброванным отверстием, выполненным с возможностью образования с указанной шейкой кольцевой дросселирующей щели демпфера.
В другом частном случае реализации демпфер для компенсации действия ударных нагрузок размещен вне гидроцилиндра и выполнен в виде параллельно включенных первого дросселя, второго дросселя с подпорным клапаном на выходе и предохранительного клапана, входы которых подключены к штоковой полости гильзы, а выходы - к распределительной аппаратуре, при этом последняя дополнительно соединена со штоковой полостью гильзы через подключенный выходом к последней обратный клапан.
На фиг.1 изображена схема гидропривода устанавливающего устройства при выполнении демпфера встроенным в гидроцилиндр, на фиг.2 - схема гидропривода устанавливающего устройства при выполнении демпфера вне гидроцилиндра, на фиг.3 - гидроцилиндр с поршнями в противоположных крайних положениях при выдвинутом внешнем штоке, т.е. в предударном положении для демпфирования динамических воздействий устанавливающего устройства на внешний шток гидроцилиндра, на фиг.4 - с двумя поршнями в одном крайнем положении при выдвинутых штоках, т.е. в рабочем положении при удержании устанавливающим устройством объекта управления.
Гидропривод устанавливающего устройства содержит гидроцилиндр 1 с двумя соосными поршнями 2, 3 с одинаковым наружным диаметром, последовательно установленные с образованием промежуточной полости 4, а также с двумя соосными односторонними штоками 5, 6, причем внутренний шток 5 соединен с первым поршнем 2, образующим поршневую полость 7 в гильзе (не обозначена) гидроцилиндра 1, а полый внешний шток 6 - со вторым поршнем 3, образующим штоковую полость 8 в гильзе гидроцилиндра 1. Второй поршень 3 имеет периферийные отверстия 9 для соединения штоковой полости 8 гильзы с упомянутой промежуточной полостью 4 и центральное отверстие 10 под внутренний шток 5 для его перемещения во внутреннем объеме 11 внешнего штока 6.
Внутренний шток 5, соединенный с первым поршнем 2, выполнен с длиной, меньшей длины внешнего штока 6, и с буртом 12 на свободном конце для ограничения перемещения относительно внешнего штока 6, соединенного со вторым поршнем 3. В гильзе гидроцилиндра 1 выполнены отверстия 13, 14 для подключения распределительной, предохранительной и регулирующей аппаратуры к поршневой и штоковой полостям 7, 8 с возможностью соединения последних с насосом 15 и со сливом - баком 16. Указанная аппаратура состоит из трехпозиционного четырехлинейного распределителя 17 с электромагнитным управлением, предохранительного клапана 18 насоса 15, и обратного клапана 19 с дросселем 20, параллельно установленных на одной из линий (не обозначена) распределителя 17.
На фиг.1 вторая линия (не обозначена) распределителя 17 подключена непосредственно к отверстию 14 гильзы гидроцилиндра 1. В этом варианте реализации гидропривода демпфер для компенсации действия ударных нагрузок выполнен встроенным в гидроцилиндр 1, при этом внутренний шток 5 выполнен с профилированной шейкой (не обозначена), а во втором поршне 3 установлена втулка 21 с отверстием 10, выполненным калиброванным с возможностью образования с указанной шейкой кольцевой дросселирующей щели для компенсации ударных нагрузок за счет дросселирования рабочей жидкости, вытесняемой внутренним штоком 5 из объема 11 внешнего штока 6.
На фиг.2 демпфер для компенсации действия ударных нагрузок размещен вне гидроцилиндра на второй линии распределителя 17 и выполнен в виде параллельно включенных первого дросселя 22, второго дросселя 23 с подпорным клапаном 24 на выходе и предохранительного клапана 25, входы которых подключены к штоковой полости 8 гильзы, а выходы - к распределителю 17, при этом последний дополнительно соединен своей второй линией со штоковой полостью 8 гильзы через подключенный выходом к последней обратный клапан 26. В этом варианте исполнения втулка 21 имеет отверстие с диаметром, обеспечивающим свободное протекание жидкости.
Шток 6 на фиг.1,2 взаимодействует с устанавливающим устройством 27. Устанавливающее устройство соединено с объектом управления (не изображен).
Гидропривод работает следующим образом.
Распределитель 17 при поступлении на его управляющие обмотки командного сигнала соединяет насос 15 с клапаном 18 и с каналом 13 поршневой полости гидроцилиндра 1, а канал 14 его штоковой полости - со сливом в бак 16. Жидкость от распределителя 17 через обратный клапан 19 поступает в поршневую полость 7 гидроцилиндра и под действием сил давления первый поршень 2 перемещает внешний шток 6 с устанавливающим устройством 27 в рабочее положение (фиг.4). Устанавливающее устройство 27 удерживает объект управления в рабочем положении.
Перед движением объекта внешний шток 6 освобождает устанавливающее устройство 27 путем переключения распределителя 17 и подачи жидкости от насоса 15 в канал 14 штоковой полости 7 гидроцилиндра 1. Под действием сил давления первый поршень 2 занимает исходное положение и с помощью внутреннего штока 5 с буртом 12 действует на втулку 21 второго поршня 3, устанавливая его внешний шток 6 в предударное положение (фиг.3), т.е. положение, допускающее движение объекта управления при отведении устанавливающего устройства 27.
При движении объекта управления на устанавливающее устройство 27 действуют различные динамические воздействия, обеспечивающие освобождение объекта управления от удержания и его свободное движение. При этом устанавливающее устройство 27 освобождает и передает динамические воздействия на внешний шток 6 гидроцилиндра 1, который демпфирует эти воздействия и обеспечивает торможение устройства 27 до малых скоростей подхода второго поршня 3 в исходное положение путем дросселирования жидкости из полости 11.
На фиг.1 дросселирование осуществляется в концентрической щели с переменным проходным сечением, образованным отверстием 10 втулки 21 с кольцевой шейкой штока 5, и убывающим при движении второго поршня 3 в исходное положение. Длина и объем внутреннего штока 5 с буртом 12 выбраны из условия достаточности объема и скорости вытесняемой жидкости внутренним штоком 5 из внутренней полости 11 штока 6 при ее дросселировании в указанной щели для полного демпфирования устанавливающего устройства 27.
На фиг.2 внутренний шток 5 первого поршня 2 выполнен с постоянным поперечным сечением, втулка 21 второго поршня 3 имеет центральное отверстие 10, диаметр которого выбран из условия свободного протекания жидкости без дросселирования в радиальном зазоре между отверстием 10 втулки 21 и внутренним штоком 5. При работе гидропривода распределитель 17 соединяет насос 15 и клапан 18 с каналом 13 и жидкость от распределителя 17 через обратный клапан 19 поступает в поршневую полость 7 гидроцилиндра 1. Под действием сил давления первый поршень 2 с небольшой скоростью перемещает внешний шток 6 с устанавливающим устройством 27 в рабочее положение (фиг.4). Жидкость из штоковой полости 8 гидроцилиндра 1 вытесняется первым поршнем 2 через дроссель 22.
Для перемещения внешнего штока 6 в предударное положение (фиг.3) распределитель 17 подает жидкость через обратный клапан 26 в штоковую полость гидроцилиндра 1 и первый поршень 2 перемещается в исходное положение со скоростью, определяемой малым расходом жидкости через дроссель 20. При этом внутренний шток 5 первого поршня 2 действует на втулку 21 второго поршня 3 и устанавливает его внешний шток 6 в предударное положение.
При динамическом воздействии устанавливающего устройства 27 на внешний шток 6 максимальное давление в штоковой полости 8 гидроцилиндра 1 ограничено давлением срабатывания предохранительного клапана 25.
Давление демпфирования устанавливающего устройства 27 обеспечивается последовательными дросселем 23 и клапаном 24 путем дросселирования жидкости, вытесняемой внутренним штоком 5 из внутренней полости 11 внешнего штока 6, в дросселе 23 и клапане 24. Длина и объем внутреннего штока 5 первого поршня 2 выбраны из условия достаточности объема и скорости вытесняемой жидкости для полного демпфирования динамических воздействий устройства 27.
Таким образом, гидропривод устанавливающего устройства по фиг.1 и по фиг.2 позволяет наиболее рационально использовать внутреннюю полость 11 внешнего штока 6 гидроцилиндра 1, получить минимальную длину гидроцилиндра 1 при обеспечении требуемого рабочего хода штока 6 при оптимальном сочетании допустимого давления и объема вытесняемой жидкости из внутренней полости 11 внешнего штока 6. В результате упрощена конструкция и повышена надежность работы поршней гидроцилиндра и демпфера для компенсации действия ударных нагрузок, снижены габариты и вес гидроцилиндра и гидропривода в целом. При этом предлагаемый гидропривод расширяет функциональные и компоновочные возможности, а также улучшает технико-экономические показатели парка гидроприводов подъемных, устанавливающих и направляющих механизмов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР RU №2031258, кл. F04В 9/06, 1995, бюл. №3.
2. Авторское свидетельство СССР SU №954651, кл. F15В 15/22, 1982, бюл. №32.