ГИДРОЦИЛИНДР
HYDRAULIC CYLINDER

Изобретение относится к области силовых объемных гидравлических двигателей, а именно к исполнительным гидроцилиндрам двухстороннего действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена, и может быть использовано в любой области промышленности, где необходим гидроцилиндр с равными объемами рабочих полостей.
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 / В.А.Марутов, С.А.Павловский, Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966, с.89, 91, рис.76, 77/.
Недостатком является разность объемов поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра, что ограничивает его использование в объемно-замкнутом следящем приводе по причинам:
- необходимости установки в гидросистеме управления гидроцилиндром дополнительных управляемых гидрораспределительных элементов для компенсации расхода рабочей жидкости при смене направления движения поршня-штока гидроцилиндра;
- непостоянства механической жесткости системы из-за различия в объемах рабочей жидкости, участвующей в передаче мощности и др.
Известен гидроцилиндр двухстороннего действия, принятый за прототип, содержащий цилиндрический корпус с двумя каналами подвода отвода рабочей жидкости с закрепленными на его торцах двумя крышками, поршень, размещенный внутри корпуса гидроцилиндра с уплотнением сопрягаемых поверхностей, который соединен со штоком, при этом обе стороны штока одинакового диаметра расположены по разные стороны поршня и выходят наружу корпуса гидроцилиндра, через осевые отверстия в крышках, также с уплотнением сопрягаемых поверхностей (Т.М.Башта, Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М. - Машиностроение, 1974, с.498 и 499, рис.210-б, в).
Недостатками являются значительные осевые габариты гидроцилиндра из-за наличия дополнительной части штока с другой стороны поршня, при этом данный гидроцилиндр имеет равные объемы рабочих полостей, что позволяет значительно упростить гидросистему управления им и расширяет область его применения.
Целью заявляемого технического решения является уменьшение осевых габаритов гидроцилиндра с равными объемами рабочих полостей и сохранением величины его рабочего хода.
Указанная цель достигается тем, что в гидроцилиндр двойного действия, содержащий корпус с двумя каналами подвода-отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах первой и второй крышками, поршень-шток, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса и первой крышки с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, введен двухсторонний стержень с частями разных диаметров, причем часть стержня с большим диаметром, имеющая длину менее величины хода гидроцилиндра, неподвижно закреплена внутри корпуса гидроцилиндра рядом со второй крышкой, выполненной глухой, а в части стержня меньшего диаметра выполнено осевое глухое отверстие, сообщенное через радиальное отверстие, выполненное в части стержня большего диаметра, с одним из каналов подвода-отвода рабочей жидкости, при этом поршень-шток выполнен с внутренней осевой расточкой, обеспечивающей возможность возвратно-поступательного перемещения поршня-штока на величину его полного хода по наружной поверхности части стержня меньшего диаметра с уплотнением сопрягаемых поверхностей, при этом площадь торцевой поверхности внутренней осевой расточки поршня-штока выполнена равной рабочей площади поршня, образованной наружным диаметром штока и внутренним диаметром корпуса, а газовая полость, образованная внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью части стержня меньшего диаметра, сообщается с окружающей средой через вновь выполненный в корпусе третий канал.
Кроме того, газовая полость сообщается с окружающей средой через газовый фильтр или может быть соединена с пневмосистемой избыточного давления, например с газовым аккумулятором.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен заявляемый гидроцилиндр.
Гидроцилиндр двойного действия содержит цилиндрический корпус 1 с двумя 2 и 3 каналами подвода-отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах первой 4 и второй 5 крышками, поршень 6 - шток 7, установленный в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1 и первой 4 крышки с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, стержень 8 с частями разных диаметров, при этом стержень 8 своим большим диаметром, имеющим длину менее величины полного хода гидроцилиндра, неподвижно закрепленный соосно корпусу 1 у второй 5 крышки, а со стороны части стержня 8 меньшего диаметра выполнено осевое глухое отверстие 9, соединенное с одним из каналов 2 (или 3) подвода-отвода рабочей жидкости через радиальное отверстие, выполненное в части стержня 8 большего диаметра, причем поршень 6 - шток 7 выполнен с внутренней осевой расточкой 10, охватывающей часть стержня 8 меньшего диаметра и обеспечивающей возможность осевого возвратно-поступательного перемещения поршня 6 - штока 7 на величину его полного хода по наружной поверхности части стержня 8 меньшего диаметра с уплотнением сопрягаемых поверхностей, при этом площадь торцевой поверхности внутренней расточки 10 поршня 6 - штока 7 выполнена равной рабочей площади поршня 6, образованной наружным диаметром штока 7 и внутренним диаметром корпуса 1, а газовая полость, образованная внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью части стержня 8 меньшего диаметра, сообщается с окружающей средой через вновь выполненный в корпусе 1 гидроцилиндра третий 11 канал.
В частных случаях выполнения гидроцилиндра его газовая полость сообщается с окружающей средой через газовый фильтр или же может быть соединена с пневмосистемой избыточного давления, например с газовым аккумулятором.
Предлагаемый гидроцилиндр двойного действия работает следующим образом.
Рабочую жидкость от источника гидравлического давления подают по каналу 2 подвода-отвода рабочей жидкости в полость А, образованную внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью штока 7, а полость Б, образованную внутренней расточкой 10 в поршне 6 - штоке 7, соединяют со сливом посредством отвода рабочей жидкости по осевому отверстию 9, выполненному со стороны части стержня 8 меньшего диаметра, соединенного с каналом 3 подвода-отвода рабочей жидкости, через радиальное отверстие, выполненное в части стержня 8 большего диаметра, имеющей длину меньше величины хода гидроцилиндра, и которой двухсторонний стержень 8 неподвижно закреплен в корпусе 1 гидроцилиндра и закрыт второй 5 крышкой. Под давлением рабочей жидкости поршень 6 - шток 7 из выдвинутого положения перемещается внутрь корпуса 1 гидроцилиндра, при этом свободный объем полости А максимален, а полости Б минимален.
Рабочую жидкость от источника гидравлического давления подают по каналу 3 подвода-отвода рабочей жидкости в полость Б, а полость А соединяют со сливом посредством отвода рабочей жидкости через канал 2. Под давлением рабочей жидкости поршень 6 - шток 7 из крайнего убранного положения перемещается в исходное (выдвинутое) положение, при этом свободный объем полости Б максимален, а полости А минимален.
В обоих случаях осевого возвратно-поступательного перемещения поршня 6 - штока 7 относительно корпуса 1 с закрепленной на его торце первой 4 крышкой, объем нагнетаемой рабочей жидкости равен объему вытесняемой. Для этого в поршне 6 - штоке 7 выполнена внутренняя осевая расточка 10, которой поршень 6 - шток 7 охватывает часть стержня 8 меньшего диаметра, что позволяет обеспечить возможность возвратно-поступательного перемещения поршня 6 - штока 7 на величину его полного хода по наружной поверхности части стержня 8 меньшего диаметра с уплотнением сопрягаемых поверхностей, при этом площадь торцевой поверхности внутренней осевой расточки 10 выполнена равной рабочей площади поршня 6, образованной наружным диаметром штока 7 и внутренним диаметром корпуса 1.
В процессе работы через вновь выполненный третий 11 канал в корпусе 1 газовая полость В гидроцилиндра, образованная внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью части стержня 8 меньшего диаметра, всасывается (выталкивается) газ окружающей среды. Для защиты контактных поверхностей корпуса 1, поршня 6 - штока 7, и стержня 8 от вредного воздействия частиц загрязненной окружающей среды третий 11 канал соединен с газовым фильтром. При использовании гидроцилиндра в изделиях с большим моментом неуравновешенности газовая полость В через третий 11 канал соединяется с пневмосистемой избыточного давления, для уменьшения величины рабочего давления в гидросистеме.
Заявляемый гидроцилиндр был изготовлен на предприятии ФГУП «ВНИИ «Сигнал" и прошел все виды испытаний, тем самым подтвердил работоспособность заявляемой конструкции.