ПОЗИЦИОННЫЙ ГИДРОПРИВОД
POSITIONAL HYDRAULIC DRIVE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводам с дискретными позициями, и может быть использовано для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами.
Известен позиционный гидропривод, который содержит один поршень и обычные для гидроцилиндра габаритные размеры (рис. 5.3, с. 328, в кн.: Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов - М.: Машиностроение, 1991 г. ) - аналог.
Недостатком позиционного гидропривода является большое число распределителей. Так, чтобы обеспечить 20 позиций, привод с многоканальным гидроцилиндром, должен содержать 20 распределителей.
Известен позиционный гидропривод, в котором поршневой гидроцилиндр разделен перегородкой на два равных рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком. Штоковые полости соединены с напорной магистралью напрямую, а поршневые полости - через редукционный клапан. В стенке гидроцилиндра каждого рабочего объема выполнены отверстия, соединенные со сливной магистралью через гидрораспределители. Шаг отверстий определяется из соотношения:
1
2
где h и h - шаг отверстий в стенке гидроцилиндра первого и второго рабочих объемов;
L - полный ход поршня в рабочем объеме;
n - натуральное число [Заявка: 93001846/29, 11.01.1993] - аналог.
Существенным недостатком данного позиционного гидропривода является дублирование позиций из-за наличия кратных сомножителей в соотношении для шага, что не позволяет выполнить позиционный гидропривод с максимальным числом позиций при заданном числе отверстий.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей позиционного гидропривода за счет достижения максимально возможного числа позиций для заданного числа отверстий в стенке гидроцилиндра.
Поставленная задача решается тем, что в позиционном гидроприводе, содержащем гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком, разделяющий рабочий объем на две полости, штоковые и поршневые полости соединены с напорной магистралью, поршневая полость соединена с напорной магистралью через редукционный клапан, в стенке гидроцилиндра каждого рабочего объема выполнены отверстия, соединенные со сливной магистралью через гидрораспределители, согласно предложенному техническому решению длина одного рабочего объема превышает длину другого рабочего объема, а число отверстий, выполненных в стенке гидроцилиндра в каждом рабочем объеме одинаково, причем шаг отверстий определяется из соотношения:
A
Б
где h и h - шаг отверстий в одном и другом рабочем объеме;
L и L+ΔL - длина одного и другого рабочего объема;
ΔL - превышение длины рабочего объема;
N - число отверстий в рабочем объеме, причем отверстия выполнены несколькими группами.
На чертеже представлен предлагаемый позиционный гидропривод. Здесь обозначены: 1 - гидроцилиндр; 2 - перегородка, разделяющая гидроцилиндр на рабочий объем А и рабочий объем Б. Конструкция рабочих объемов идентичная. Отличие рабочих объемов состоит в том, что длина рабочего объема А превышает длину рабочего объема Б. В каждом рабочем объеме размещен поршень 3 со штоком 4. В стенке гидроцилиндра, в каждом рабочем объеме выполнены отверстия 5. Шаг отверстий определяется из соотношения:
3A
2A
3Б
2Б
Размещение отверстий по одной образующей цилиндра может не выполняться по конструктивным и технологическим условиям, тогда их размещают на нескольких образующих. На чертеже в качестве примера показано выполнение N=12 отверстий в каждом рабочем объеме, группами по трем образующим гидроцилиндра. Первая группа включает отверстия 6А-1 и 6А-12. Аналогично в рабочем объеме Б-6Б-1 и 6Б-12. При этом шаг между отверстиями в первой группе в рабочем объеме А равен L, а в рабочем объеме Б равен L+ΔL соответственно. Вторая и третья группы содержат соответственно отверстия с четными и нечетными номерами, а именно вторые группы включают отверстия 6А-3, 6А-5, 6А-7, 6А-9, 6А-11 и 6Б-3, 6Б-5, 6Б-7, 6Б-9, 6Б-11. Шаг между отверстиями во вторых группах  и . Аналогично в третьих группах имеем: отверстия 6А-2, 6А-4, 6А-6, 6А-8, 6А-10 и 6Б-2, 6Б-4, 6Б-6, 6Б-8, 6Б-10. Шаг между отверстиями в этих группах h=h, h=h.
Отверстия 7А и 7Б служат для подключения к напорной магистрали штоковой полости. Поршневая полость соединяется с напорной магистралью, через отверстия 8А и 8Б, и редукционный клапан 9.
Рассмотрим пример выполнения позиционного гидропривода со следующими размерами и требованиями к размещению отверстий.
Исходные данные. Максимальный общий ход двух штоков 120 мм, требуемый диаметр отверстий 6 мм, необходимое число позиций 144.
Решение. Делим гидроцилиндр на два рабочих объема так, что L=57,5 мм и L+ΔL=62,5 мм. Необходимое число отверстий в каждом объеме . Шаг между отверстиями ; . При размещении по одной образующей 12 отверстий с диаметром проходного сечения 6 мм длина рабочего объема должна превысить 66 мм. Это противоречит исходным данным. Кроме того, отверстия будут практически смыкаться. Решение, основанное на выполнении отверстий группами по разным образующим гидроцилиндра, снимает это противоречие. Действительно, шаг отверстий в первой группе (согласно чертежу) равен 57,5 и 62,5 мм, исключает смыкание отверстий. Шаг отверстий во второй и третьей группах каждого рабочего объема составляет 10,46 и 11,36 мм соответственно.
2
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что гидроцилиндр с указанными соотношениями шагов отверстий и их числом проявляет новое свойство, а именно то, что при заданном числе N отверстий, число позиций равно их квадрату - N. Распределение отверстий по группам обеспечивает возможность выдержать требуемые линейные размеры гидроцилиндра.
Позиционный гидропривод работает следующим образом. Позиция поршня со штоком зависит от номера отверстия, соединенного, в рассматриваемый момент времени, посредством распределителя со сливной магистралью. Из-за снижения давления в поршневой или штоковой полости, соединенной со сливной магистралью в текущий момент времени, поршень 3 со штоком 4 перемещаются в сторону данного отверстия. Поршень перекрывает отверстие так, что сброс рабочего тела прекращается полностью либо достигает минимальной величины. Действующая на шток нагрузка и силы давления в поршневой и штоковой полостях рабочего объема при этом уравновешены, чем обеспечивается соответствующая позиция привода.
Предлагаемый позиционный гидропривод является промышленно применимым, так как при изготовлении применяются известные материалы и технологии.