ГИДРОЦИЛИНДР

Предлагаемое техническое решение относится к области машиностроения, в частности к средствам для перемещения грузов и частей машин в осевом направлении и может быть использовано в любых механизмах, исполнительным органом является гидравлический цилиндр..
Известен силовой цилиндр, содержащий корпус, внутри которого установлен шток с закрепленным на нем поршнем. Перифепия поршня снабжена уплотнением, расположенным в кольцевой канавке. К торцам цилиндра прижаты съемные опоры с уплотнениями под шток и полостью для подвода и отвода жидкой среды из полостей цилиндра. Устройство для фиксации штока размещено в опоре со стороны внутренней полости с запирающим кольцом в виде кольцевых полостей и подпружиненных шариком. (см. патент РФ №2097609 по кл. F 15 В 15/26 за 1997 год.)
Недостатком этого вида гидроцилиндров является невысокая стойкость цилиндра из-за отсутствия в их конструкции узлов гашения скорости движения поршня со стороны опор. Поэтому поршень наносит удар по опорам и разрушает узлы крепления опор с цилиндром. В результате между опорами и цилиндром появляется зазор и весь цилиндр выходит из строя.
Так же известны гидравлические силовые цилиндры, содержащий рабочий цилиндр, установленный в рабочем цилиндре поршень со штоком и уплотнением по поверхности штока и поршня. Цилиндры снабжены
устройствами для гашения скорости расположенные в крышках и выполнены в виде дополнительных каналов в поршне или в виде упругих шайб, которые способствуют перетеканию жидкости в полостях цилиндра во время работы (см. например патенты РФ №2037680 и №2068121 по кл. F 15 В 15/22 за 1995 год).
Наиболее близким по технической сущности с предлагаемым является гидроцилиндр, у которого устройство для гашения скорости перемещения поршня выполнен в виде клапанного устройства, расположенного в крышках цилиндра. (см. патент РФ №2079735 по кл. F 15 В 15/22 за 1996 г.)
Недостатком этого вида гидроцилиндров является сложность конструкции из-за расположения узла движение поршня в конце хода непосредственно в крышках цилиндра. Кроме того, сами гидроцилиндры ненадежны в работе из-за перегрузки и отказов рабочих органов клапанов цилиндра при больших значениях нагрузки на поршень как в начале хода так и в конце. Поршень не останавливается, а ударяет по дну рабочего цилиндра, создавая при этом жесткий удар через нижний клапан, который быстро выходит из строя в процессе эксплуатации.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение срока службы гидроцилиндров и постепенное гашение силы нагрузки на поршень в процессе работы с одновременным упрощением конструкции самого гидроцилиндра.
Указанная задача достигается тем, что в гидравлическом цилиндре, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого расположен подвижный в осевом направлении шток с закрепленным на нем съемным поршнем с уплотнением по периферии, расположенным в его кольцевых канавках, крышки, закрепленные на обоих сторонах цилиндрического
корпуса с уплотнениями и магистралями для подвода и отвода рабочей среды из полости цилиндра и устройство для замедления скорости перемещения со стороны крышек, при этом устройство для замедления скорости перемещения поршня расположено на штоке с обоих сторон поршня и выполнено в виде втулок, а каждая из крышек снабжена дополнительной камерой, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру втулок штока.
Еще одним отличием предлагаемого гидроцилиндра является то, что каждая их втулок выполнена из двух частей, наружная из которых снабжена каналами, а между втулками выполнен гарантированный зазор
На фиг 1 изображено продольное сечение предлагаемого гидроцилиндра.
На фиг 2. - сечение по А-А фиг 1.
На фиг.3 - вид Б фиг 2.
Как показано на фиг.1 предлагаемый гидроцилиндр содержит цилиндрический корпус 1 с полостью 2. Внутри полости 2 расположен подвижный в осевом направлении шток 3, с закрепленным на нем поршнем 4. На наружной поверхности корпуса 1 закреплены опоры 5 и 6, на которых с помощью болтов 7 прижаты к торцам корпуса крышки 8 и 9. В каждой из крышек 8 и 9 выполнены полости 10 и 11, соединенные с подводящей магистралью 12. На штоке 3 с обоих сторон по отношению к поршню 4 установлены втулки 13 и 14, между которыми имеется гарантированный зазор 15. На наружной поверхности втулок 14 по их длине выполнено по меньшей мере одно обнижение 16, в виде лыски, с конусной образующей поверхностью, причем большее основание этих лысок расположено со стороны крышек 8 и 9. На конце штока 17 имеется резьбовой участок
соединенный с толкателем (не показано), который перемещается вместе со штоком. Втулки 13 и 14 вместе с поршнем 4 закреплены гайкой 18, выполненной в виде резьбового участка на одной из втулок 13. Крышка 8 за полостью 10 снабжена уплотнением 19 в виде воротниковых манжет. Поршень 4 снабжен уплотнением 20, установленным в кольцевой канавке. Крышка 9 снабжена рычагом 21 для крепления корпуса 1 на неподвижной поверхности.
Сборка гидроцилиндра осуществляется следующим образом. На шток 3 устанавливаются втулки 13 и 14 и перемещаются до упора. Затем одевается поршень 4 и прижимается к втулкам 13 и 14. Затем по другую сторону поршня 4 устанавливается другая пара втулок 13 и 14 и закрепляются све установленные детали гайкой 18. После этого в канавку поршня 4 закладывается уплотнение 20 и поршень 4 вместе со штоком 3 вставляется в полость 2 корпуса 1. На резьбовые участки корпуса 1 наворачиваются опоры 5 и 6. После этого на торца корпуса 1 устанавливаются крышки 8 и 9 и закрепляются на опорах 5 и 5 с помощью болтов 7. На этом сборка гидроцилиндра заканчивается и он рычагом 21 устанавливается на рабочее место.
Работа гидроцилиндра осуществляется следующим образом. Из подводящей магистрали 12 рабочая среда в виде масла подается в полость 11 крышки 9, которая давит на горец гайки 18 и шток 3 с поршнем 4 начинает перемещаться вверх. Как только поршень отодвинется от торца крышки 9 на некоторую величину жидкость через зазор 15 между втулками 13 и 14 начинает поступать в полость 2 и поршень продолжает перемещаться дальше. Как только гайка 18 выйдет в полость 2 корпуса 1, полость 11 крышки 9 соединится с полостью 2 и давление в полости 2 сравняется с
давлением в магистрали 12 и шток 3 с поршнем 4 начнет перемещаться с максимальной скоростью. Как только торец втулки 13 войдет в полость 10 крышки 8 скорость перемещения штока вверх снизится и начнет постепенно уменьшаться из-за возрастания давления в среде в полости 10. При этом часть среды из полости 10 через зазор 15 начнет поступать в полость 2. И это будет происходить до тех пор пока давление жидкости в полости 2 и полости 10 не сравняется. Как только давление сравняется шток остановится и будет находиться в этом положении, пока давление в полости 11 крышки 9 соединено с подводящей магистралью 12. Перемещение штока 3 в обратном направлении осуществляется следующим образом. Через отверстие магистрали 12 подается жидкая рабочая среда под давлением в полость 10 крышки 8 и давит на торец втулки 13. Под действием этого давления шток 3 медленно начинает перемещаться в обратном направлении в полости 2, а поршень 4 вытесняет оставшуюся среду в отверстие магистрали 12 крышки 9. Это происходит до тех пор пока торец втулки 13 не выйдет из полости 10. В этот момент площадь проходного отверстия резко возрастает жидкая среда заполняет всю площадь полости 2 и давит на поршень 4. Скорость перемещения штока 3 увеличивается. Как только гайка 18 зайдет в полость 11 крышки 9 скорость перемещения штока начинает снижаться вплоть до остановки. Это происходит потому, что оставшаяся часть рабочей среды в полости 2 между поршнем 4 и крышкой 9 оказывается отрезанной от магистрали 12 и она под действием силы давления поршня постепенно проходит через зазор 15 между втулками 13 и 14, проходное сечение которого намного меньше площади полости 2. В полости 2 со стороны крышки 9 возрастает давление постепенно и поршень 4 вместе со штоком 3 снижает скорость и останавливается. Лыски 16, выполненные на наружной
поверхности втулок 14 способствуют переходу жидкости в момент остановки поршня 4 из полостей 10 и 11 в полость 2 и обратно для лучшего перетекания жидкой среды, увеличивая или уменьшая площадь зазора 15.
Использование предлагаемого технического решения в гидравлических силовых цилиндрах, преимущественно для перемещения каких либо грузов или частей механизмов позволяет регулировать скорость перемещения по длине хода штока и плавному торможению и ускорению скорости перемещения в конце хода штока. Кроме того, расположение узла регулировки скорости непосредственно на движущемся поршне в виде пакета цилиндрических втулок позволяет полностью исключить несвоевременную остановку поршня и тем самым устранить удар поршня о торец крышек в процессе работы.
Предлагаемая конструкция гидравлического цилиндра, в сравнении с известными, позволяет полностью исключить удар поршня по плоскостям крышек, производить ступенчатое и плавное регулирование скорости перемещения штока по длине цилиндра, упростить конструкцию и увеличить срок службы гидроцилиндров в процессе работы.