ГИДРОПНЕВМОЦИЛИНДР
HYDRO PNEUMATIC CYLINDER

Изобретение относится к технике, включающей гидравлические и пневматические устройства, в частности к гидравлическим цилиндрам тормозных систем транспортных средств.
Известен силовой гидроцилиндр, содержащий корпус цилиндра, в котором установлена тонкостенная втулка, а зазоры между втулкой и цилиндром заполнены затвердевающим композитным наполнителем (а.с. SU №802662 А, кл. F15D 15/08, опубл. 07.02.1981).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный также рабочий орган гидравлических тормозных систем (патент RU №2263593, кл. В60Т 11/16, опубл. 10.11.2005).
Указанное техническое решение имеет ряд преимуществ относительно первого. Однако возможности повышения его надежности и долговечности не исчерпаны. Кроме того, оно обладает существенным недостатком: разница коэффициентов теплового расширения стекла и металла при колебаниях температуры эксплуатации приводит к возникновению в зоне сопряжения втулки и корпуса, либо напряжений, либо вакуума, что значительно снижает надежность и долговечность гидроцилиндра. Другим недостатком прототипа является то, что рабочая поверхность стеклянной втулки имеет микропоры, ликвидация которых позволило бы повысить антифрикционные свойства рабочей поверхности.
Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы гидропневмоцилиндров.
Указанная цель достигается тем, что стеклянная цилиндрическая втулка выполнена с цементированной, с помощью графита, рабочей поверхностью и снабжена внешней металлической оболочкой, а пространство между втулкой и оболочкой заполнено буферным слоем из жидкой затвердевающей массы с наполнителем из металлического порошка. Цементация рабочей поверхности позволяет заполнить микропоры, повышает ее прочность и антифрикционные свойства, что позволяет повысить надежность и долговечность изделия.
Конструкция гидропневмоцилиндра включает четыре сопряженных друг с другом цилиндрических деталей. Для того чтобы при колебаниях температуры все детали синхронно расширялись или сжимались, не создавая при этом вакуум или напряжения в сопряжениях, должно быть выполнено условие
,
к
c
б
где α, α, α - коэффициенты теплового расширения материалов соответственно корпуса, стеклянной втулки и буферного слоя;
к
c
d, d - значения внешних диаметров соответственно корпуса, стеклянной втулки и буферного слоя.
Коэффициент теплового расширения материала буферного слоя
,
м
п
где α, α - коэффициенты теплового расширения материалов затвердевающей массы и металлического порошка;
ε - объемная доля металлического порошка в буферном слое.
б
Подставив значение α из формулы (2) в формулу (1), после преобразований получено
.
Таким образом, чтобы исключить возникновение напряжений или вакуума в зонах сопряжения деталей гидропневмоцилиндра и таким образом повысить его надежность и долговечность, объемное долевое содержание металлического порошка в буферном слое должно соответствовать значению ε, вычисленному по формуле (3).
На чертеже изображено продольное сечение гидропневмоцилиндра.
Гидропневмоцилиндр состоит из корпуса 1 и размещенной в нем гильзы (сицила), которая, в свою очередь, содержит оболочку 2, буферный слой 3 и стеклянную втулку 4. В полости гильзы (сицила) размещены поршень 5 и шток 6. Гильза (сицил) является съемным заменяемым узлом. При использовании гидропневмоцилиндра в пневмосистемах при относительно низких давлениях оболочка 2 может быть выполнена из неметаллических материалов, например из пластмасс.
Применение буферного слоя с заданным коэффициентом теплового расширения, а также использование стеклянной втулки с цементированной рабочей поверхностью, позволяют, за счет повышения антифрикционных свойств и исключения напряжений в сопряжениях, повысить надежность и долговечность изделия.