ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ
HYDRAULIC DAMPING DOUBLE-ACTING DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам для торможения подвижных элементов, и может быть использовано, например, для позиционирования подвижных элементов промышленных роботов, манипуляторов и автооператоров.
Известен гидравлический демпфер (RU №2179134, МПК В64С 27/51, F16F 9/20, опубликовано 10.02.2002), предназначенный для гашения колебаний лопастей несущего винта вертолета, который содержит гидроцилиндр, шток с поршнем, установленные в каналах поршня клапаны с перекрывающими элементами, подпружиненными с разных сторон поршня, причем гидроцилиндр и шток имеют узлы крепления, внутри штока со стороны, противоположной его узлу крепления, расположен управляющий шток с толкателем на конце, установленный с возможностью взаимодействия толкателя с перекрывающими элементами клапанов и с поршнем при осевом перемещении управляющего штока, при этом на другом конце установлен узел крепления к управляющему механизму.
Общими признаками аналога с заявляемым гидравлическим демпфирующим устройством является наличие клапанов, установленных в каналах поршня и обеспечивающих изменение площади дроссельных отверстий в штоке.
Недостатком аналога является то, что настройка демпфера осуществляется вручную.
Известен также гидравлический демпфер (RU №2165550, МПК F16F 9/48, опубликовано 20.04.2001), который относится к устройствам виброзащитной техники и применяется в системах виброзащиты дорожно-строительных машин. Гидравлический демпфер содержит резервуар, расположенный в резервуаре цилиндр с двумя радиальными отверстиями, установленный в цилиндре шток с поршнем, два клапана, предназначенные для пропускания жидкости из над- и подпоршневой полостей цилиндра в резервуар, гидравлический канал, соединяющий над- и подпоршневую полости и встроенный в гидравлический канал дросселирующий элемент, выполненный в виде подпружиненного конусного клапана с втулкой, регулирующей поджатие пружины конусного клапана, ход которого ограничен градуировочным винтом.
Общими признаками аналога с заявляемым демпфирующим устройством является наличие дросселирующего элемента в гидравлическом канале, обеспечивающего регулирование величины диссипативной силы в зависимости от условий работы, однако это регулирование также осуществляется вручную.
Известен гидравлический демпфер двухстороннего действия (RU №2020319, МПК F16F 9/14, опубликовано 30.09.1994), который относится к машиностроению, а именно к гидравлическим демпферам двухстороннего действия. Гидравлический демпфер содержит корпус и подпружиненный с обеих сторон поршень с проходящим штоком. На внутренней поверхности корпуса, в его средней части, выполнена кольцевая расточка. На боковой поверхности поршня имеются встречно-направленные каналы с уменьшающимися в сторону кольцевой расточки поперечными сечениями с образованием кромок на боковой поверхности поршня. При этом расстояние между кромками и расстояние между каждой из кромок и близлежащим торцом поршня больше ширины кольцевой расточки.
Общими признаками аналога с заявляемым устройством является наличие встречно-направленных каналов с изменяющимися поперечными сечениями, обеспечивающими возможность регулирования характеристик демпфера в двух направлениях движения.
Недостатком устройства является то, что дросселирование осуществляется только при повышении нагрузок.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является демпфирующее устройство (SU №815349, МПК F16F 9/22, опубликовано 23.03.1981), предназначенное для торможения подвижных элементов, например исполнительных органов промышленных роботов, которое обеспечивает плавное торможение подвижных элементов при изменениях их массы и скоростей движения.
Общими признаками прототипа с заявляемым гидравлическим демпфирующим устройством является наличие корпуса, заполненного рабочей жидкостью, поршня, разделяющего корпус на две полости, связанного с поршнем штока, выполненной в телах поршня и штока осевой полости, в которой коаксиально поршню и штоку установлен подпружиненный плунжер с поясками на концах, размещенными соответственно меньшего диаметра в меньшей ступени осевой полости, а большего диаметра в большей, при этом малая ступень осевой полости сообщается с одной полостью корпуса с помощью дросселирующих отверстий, выполненных в штоке, а со второй полостью корпуса - с помощью осевых каналов с дросселирующими шайбами, выполненных в поршне. При изменениях масс и скоростей движения подвижных элементов автоматически изменяется площадь отверстий, сообщающихся со штоковой полостью, а следовательно, и величина демпфирующей силы.
Недостатком устройства является то, что оно обеспечивает плавное торможение при движении только в одном направлении, что ограничивает области его эффективного использования.
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего автоматическую настройку величины демпфирующей силы при изменениях масс и скоростей движения подвижного элемента в двух противоположных направлениях.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении плавного торможения и точной остановки подвижных элементов при изменениях масс и скоростей движения в двух противоположных направлениях.
Технический результат достигается тем, что гидравлическое демпфирующее устройство двухстороннего действия, содержащее корпус, заполненный рабочей жидкостью, поршень, разделяющий корпус на две полости, шток, связанный с поршнем, выполненную в телах поршня и штока осевую полость, в которой коаксиально поршню и штоку установлен подпружиненный плунжер с поясками на концах, размещенными соответственно меньшего диаметра в меньшей ступени осевой полости, а большего диаметра в большей, при этом малая ступень осевой полости сообщается с одной полостью корпуса с помощью дросселирующих отверстий, выполненных в штоке, а со второй полостью корпуса - с помощью осевых каналов с дросселирующими шайбами, выполненных в поршне, согласно изобретению дополнительно содержит связанный с поршнем второй шток, осевая полость в телах поршня и штоков выполнена трехступенчатой, а плунжер снабжен вторым пояском малого диаметра, который размещен во второй ступени малого диаметра осевой полости, при этом вторая ступень малого диаметра сообщается с одной полостью корпуса с помощью дросселирующих отверстий, выполненных во втором штоке, а со второй полостью корпуса - с помощью осевых каналов с дросселирующими шайбами, выполненных в поршне.
В отличие от прототипа в заявляемом устройстве введен связанный с поршнем второй шток, осевая полость в телах поршня и штоков выполнена трехступенчатой, а плунжер снабжен вторым пояском малого диаметра, который размещен во второй ступени малого диаметра осевой полости, при этом вторая ступень малого диаметра сообщается с одной полостью корпуса с помощью дросселирующих отверстий, выполненных во втором штоке, а со второй полостью корпуса - с помощью осевых каналов с дросселирующими шайбами, выполненных в поршне. За счет этого обеспечивается плавное торможение подвижных элементов, движущихся в противоположных направлениях с разными скоростями и имеющих различные массы.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, где показана конструктивная схема заявляемого гидравлического демпфирующего устройства двухстороннего действия.
Гидравлическое демпфирующее устройство двухстороннего действия содержит корпус 1, заполненный рабочей жидкостью, штоки 2 и 3, связанные с поршнем 4, разделяющим корпус 1 на две полости - А и Б. В телах штоков 2, 3 и поршня 4 выполнена осевая полость, состоящая из средней 5 большего диаметра и двух крайних 6 и 7 меньшего диаметра ступеней, в которых коаксиально поршню и штокам установлен плунжер 8 со средним 9 большего диаметра и двумя крайними 10 и 11 меньшего диаметра поясками, расположенными соответственно в средней 5 и крайних 6 и 7 ступенях осевой полости, при этом плунжер 8 подпружинен с двух торцов пружинами 12 и 13. Крайняя ступень 6 осевой полости сообщается с полостью А посредством дроссельного отверстия 14, выполненного в теле штока 2, и отделяется от полости Б дроссельными шайбами 15, установленными в осевом канале 16, а крайняя ступень 7 осевой полости сообщается с полостью Б посредством дроссельного отверстия 17, выполненного в теле штока 3, и отделяется от полости А дроссельными шайбами 18, установленными в осевом канале 19.
Демпфирующее устройство работает следующим образом (см. чертеж).
При наезде подвижного элемента (не показан) с некоторой минимальной скоростью, на которую настроены дроссельные шайбы 15, на шток 2 последний смещается вправо, при этом давление в полости Б повышается и рабочая жидкость перетекает через осевой канал 16, дроссельные шайбы 15, крайнюю ступень 6 осевой полости и дроссельные отверстия 14 в полость А. В результате дросселирования потока жидкости в дроссельных шайбах 15 скорость подвижного элемента уменьшается и он плавно тормозится до тех пор, пока поршень 4 не коснется ограничительных упоров корпуса 1. При движении подвижного элемента в противоположную сторону со скоростью, на которую настроены дроссельные шайбы 18, шток 3 перемещается влево и жидкость начинает перетекать из полости А через осевой канал 19, дроссельные шайбы 18, крайнюю ступень 7 осевой полости и дроссельные отверстия 17 в полость Б. В результате дросселирования потока жидкости в дроссельных шайбах 18 скорость подвижного элемента уменьшается и он плавно тормозится до тех пор, пока поршень 4 не коснется ограничительных упоров корпуса 1.
При увеличении скорости подвижного элемента и его движении, например, в правую сторону (чертеж) давление в полостях Б и крайней ступени 6 осевой полости повышается и плунжер 8, преодолевая усилие пружины 13, перемещается вправо и начинает перекрывать пояском 10 дроссельные отверстия 14, уменьшая площадь поперечного сечения последних. При этом расход перетекающей жидкости уменьшается, а следовательно, уменьшается и скорость штока 2 до заданного значения, при котором обеспечивается безударное торможение. При движении подвижного элемента с повышенной скоростью в противоположную сторону повышается давление в полостях А и крайней ступени 7 осевой полости и плунжер 8, преодолевая усилие пружины 12, перемещается влево, перекрывая пояском 11 дроссельные отверстия 17, уменьшая площадь поперечного сечения последних. При этом расход перетекающей жидкости уменьшается, а следовательно, уменьшается и скорость штока 3 до заданного значения, при котором обеспечивается безударное торможение.
Применение заявляемого гидравлического демпфирующего устройства двухстороннего действия, например, в конструкциях промышленных роботов позволит исключить ручную настройку режимов торможения при изменениях масс перемещаемых деталей и скоростей движения исполнительных механизмов и тем самым повысить точность позиционирования и коэффициент использования оборудования.