ПНЕВМОПРИВОД С ТОРМОЗНЫМ УСТРОЙСТВОМ
PNEUMATIC DRIVE WITH BRAKING DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях, в частности в космической технике для раскрытия посадочного устройства пилотируемого транспортного космического корабля, где необходимо осуществить торможение поршня пневмоцилиндра в конце его движения для избежания удара, который нежелателен или недопустим.
Известен пневмопривод с гидравлическим тормозом, содержащий два цилиндра, один из которых является пневматическим силовым, другой гидравлическим тормозным, поршни которых помещены на общий шток [Т.М.Башта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972, стр.303].
Торможение движения поршня пневмоцилиндра осуществляется дроссельным отверстием, выполненным в поршне тормозного гидроцилиндра. Недостатком является отсутствие возможности регулирования скорости на пути движения поршня, так как гидравлическое сопротивление дроссельного отверстия постоянно, а собственно отверстие находится внутри гидроцилиндра, что затрудняет проведение регулировки.
Известен также пневмопривод с внутренним тормозным устройством - ближайший аналог (прототип), описанный в [Т.М.Башта. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972, стр.293].
Пневмопривод - прототип содержит цилиндр, камеры торможения с обеих сторон цилиндра, поршень с односторонним штоком и двумя выступами, диаметр которых равен диаметру камеры торможения, по два отверстия в каждой полости, которые выполняют функции подвода-выпуска воздуха, регулируемый дроссель и обратный клапан, служащий для подачи воздуха в полость в обход дросселя.
Работа пневмопривода осуществляется следующим образом. Питание цилиндра и движение его поршня происходит по обычной схеме до тех пор, пока соответствующий выступ на поршне не перекроет одну из камер. После того как поршень цилиндра перекроет при движении, например влево, камеру своим выступом, причем диаметры камеры и выступа равны, воздух сможет удаляться из выпускной полости лишь через регулируемый дроссель малого сечения, в результате воздух в этой полости сжимается, тормозя движение с интенсивностью, определяемой регулировкой дросселя. В исходное положение поршень возвращается после переключения управляющего пневмораспределителя (на схеме не показан) под воздействием воздуха, протекающего в правую полость в обход дросселя через обратный клапан. В конце хода поршня вступает в действие тормозное устройство левой полости цилиндра.
Недостатком такого тормозного устройства, является трудность регулировки начала его включения по ходу поршня.
Задачей пневмопривода с тормозным устройством является обеспечение перемещения штока от упора исходного положения до упора конечного положения, при этом на втором участке пути скорость перемещения поршня должна быть минимальной для уменьшения энергии удара поршня об упор конечного положения.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение возможности регулирования скорости по ходу поршня пневмопривода.
шт
Технический результат достигается за счет того, что в пневмоприводе с тормозным устройством, содержащем цилиндр, камеру торможения, поршень с односторонним штоком, регулируемый дроссель, а также выступ, впускное отверстие, связывающее поршневую полость с источником газа, и выпускное отверстие, связывающее штоковую полость с атмосферой, в нем в отличие от известного, выступ выполнен охватывающим шток и размещен на крышке со стороны штока, при этом внутренний диаметр выступа равен диаметру штока, причем торец выступа размещен на расстоянии, равном ходу штока х, в штоке на его оси выполнено глухое отверстие, выход которого со стороны торца, противоположного поршню, соединен с атмосферой, а на расстоянии l от торца поршня, обращенного к штоку, выполнено входное сквозное отверстие, перпендикулярное оси глухого отверстия, при этом пневмораспределитель, установленный на входе в поршневую полость, выполнен в виде штуцера нагнетания, связанного непосредственно с дросселем постоянного сечения, а на выходе из штоковой полости на выпускном отверстии установлен регулируемый дроссель.
Таким образом, благодаря данному техническому решению осуществляется возможность регулирования скорости движения поршня пневмоцилиндра по ходу штока и обеспечение торможения на втором участке пути.
шт
В заявляемом пневмоприводе функцию тормозного устройства выполняет внутренняя цилиндрическая поверхность выступа при взаимодействии с поверхностью штока в месте расположения сквозного отверстия, перпендикулярного глухому отверстию, выполненному в оси штока. При перемещении поршня на расстояние l>х относительно исходной плоскости происходит перекрытие сквозного отверстия и включение торможения поршня. В отличие от этого в пневмоприводе-прототипе функцию тормозного устройства при взаимодействии с выступом на поршне выполняет поверхность камеры торможения, расположенная на торце цилиндра, при этом внешний диаметр выступа равен диаметру камеры торможения.
Осуществление заявленного технического решения поясняется с помощью чертежа пневмопривода. На чертеже цифрами обозначены:
1 - корпус;
2 - цилиндр;
3 - поршень;
4 - шток;
5 - крышка с упором;
6 - крышка с выступом;
7 - глухое отверстие;
8 - сквозное отверстие;
9 - входной штуцер;
10 - входной дроссель;
11 - выходной дроссель;
12 - выпускное отверстие.
шт
На корпусе 1 установлен входной штуцер 9 и входной дроссель 10 для соединения поршневой полости силового цилиндра 2 с источником давления воздуха (Вход). Силовой цилиндр 2, размещенный внутри корпуса 1, закрыт крышкой 5 с упором, обращенным к поршню (на чертеже слева), а справа закрыт крышкой 6, на которой выполнен выступ, охватывающий шток, при этом торец выступа размещен на расстоянии, равном ходу штока х относительно правого торца поршня (исходная плоскость А). Внутри цилиндра 2 установлен поршень 3 со штоком 4, в центре которого со стороны торца штока выполнено глухое отверстие 7, при этом в конце этого отверстия на расстоянии l от плоскости А просверлено сквозное отверстие 8, перпендикулярное оси глухого отверстия, для сообщения с правой полостью цилиндра, которая через регулируемый дроссель 11 и выпускное отверстие 12 сообщается с атмосферой (Выход). Шток 4 с глухим и сквозным отверстиями, внутренняя поверхность выступа крышки 6 и регулируемый дроссель 11 с выпускным отверстием 12 образуют тормозное устройство.
Рассмотрим работу пневмопривода с тормозным устройством.
шт
шт
шт
шт
При поступлении сжатого воздуха через входной штуцер 9 и дроссель 10 в поршневую полость цилиндра 2 поршень 3 со штоком 4 под действием перепада давления начинают перемещаться вправо, при этом вытесняемый поршнем воздух через сквозное отверстие 8 и глухое отверстие 7 выходит в атмосферу. Расстояние между отверстием 8 и исходной плоскостью А увеличивается от l до х. При прохождении расстояния, например, 2/3х и более, отверстие 8 перекрывается внутренней цилиндрической поверхностью выступа крышки 6, и на остальном пути в 1/3 х вытесняемый воздух вынужден выходить в атмосферу через регулируемый дроссель 11 малого сечения и выпускное отверстие 12, в результате скорость движения штока уменьшается и происходит торможение штока в районе упора конечного положения, роль которого выполняет выступ крышки. За счет подбора сечения дросселя 10 можно регулировать максимальную скорость движения поршня на первом участке пути, а за счет регулирования дросселя 11 можно изменять скорость поршня на втором участке пути. За счет выбора соотношения между размерами l и х можно задавать момент начала торможения.
Таким образом, заявляемый пневмопривод обеспечивает регулирование скорости движения поршня пневмоцилиндра по ходу штока.