Гидроцилиндр

Полезная модель относится к области силовых объемных гидравлических двигателей, а именно к исполнительным гидроцилиндрам двойного действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена, и может быть использована в любой области промышленности, где необходим гидроцилиндр с равными объемами рабочих полостей.
Известны силовые гидроцилиндры двойного действия, содержащие корпус с крышками, поршень со штоком, установленный в корпусе с образованием поршневой и штоковой полостей, каналы подвода и отвода рабочей жидкости В.А. Марутов, С.А. Павловский, Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966, с. 89, 91, рис. 76, 77S.
Недостатком является разность объемов поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра, что ограничивает его использование в объемно-замкнутом следящем приводе по причинам:
- необходимости установки в гидросистеме управления гидроцилиндром дополнительных управляемых гидрораспределительных элементов для компенсации расхода рабочей жидкости при смене направления движения поршня-штока гидроцилиндра;
- непостоянства механической жесткости системы из-за различия в объемах рабочей жидкости, участвующей в передаче мощности и др.
Известен также гидроцилиндр двойного действия, содержащий цилиндрический корпус с двумя каналами подвода отвода рабочей жидкости с закрепленными на его торцах двумя крышками, поршень, размещенный внутри корпуса гидроцилиндра с уплотнением сопрягаемых поверхностей, который соединен со штоком, при этом обе стороны штока одинакового диаметра расположены по разные стороны поршня и выходят наружу корпуса гидроцилиндра, через осевые отверстия в крышках, также с уплотнением сопрягаемых поверхностей (Т.М. Башта, Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. - М. - Машиностроение, 1974, с. 498 и 499, рис. 210-6, в).
Недостатками являются значительные осевые габариты гидроцилиндра из-за наличия дополнительной части штока с другой стороны поршня.
Наиболее близким по технической сущности является гидроцилиндр двойного действия, содержащий цилиндрический корпус с двумя каналами подвода - отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах первой и второй крышками, поршень-шток установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса и первой крышки с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, и двухсторонний стержень с частями разных диаметров, причем часть стержня с большим диаметром неподвижно закреплена внутри корпуса гидроцилиндра и имеет осевое глухое отверстие, сообщенное через радиальное отверстие, выполненное в части стержня большего диаметра, с одним из каналов подвода-отвода рабочей жидкости, при этом поршень-шток выполнен с внутренней осевой расточкой, обеспечивающей возможность возвратно-поступательного перемещения поршня-штока на величину его полного хода вдоль наружной поверхности части стержня меньшего диаметра (патент RU №2422685 С1, опубл. 27.06.2011).
Недостатком является наличие избыточных связей в гидроцилиндре. Поршень - шток одновременно контактирует с тремя цилиндрическими поверхностями с уплотнениями, что при изготовлении приводит к повышенным требованиям к точности изготовления деталей и усложняет сборку. Таким образом, усложняется процесс изготовления гидроцилиндра, а при эксплуатации это приводит к ускоренному износу уплотнений, а значит утечкам гидравлической жидкости, т.е. снижается долговечность и надежность устройства.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Упрощение изготовления гидроцилиндра и повышение его долговечности и надежности.
Это достигается тем, что в гидроцилиндр двойного действия, содержащий цилиндрический корпус с двумя каналами подвода - отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах первой и второй крышками, поршень-шток, установленный в корпусе с возможностью возвратно- поступательного перемещения относительно корпуса и первой крышки с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, и двухсторонний стержень с частями разных диаметров, причем часть стержня с большим диаметром неподвижно закреплена внутри корпуса гидроцилиндра и имеет осевое глухое отверстие, сообщенное через радиальное отверстие, выполненное в части стержня большего диаметра, с одним из каналов подвода-отвода рабочей жидкости, при этом поршень-шток выполнен с внутренней осевой расточкой, обеспечивающей возможность возвратно-поступательного перемещения поршня-штока на величину его полного хода вдоль наружной поверхности части стержня меньшего диаметра, причем поршень-шток разделен зазором с частью меньшего диаметра двухстороннего стержня и введен второй поршень, размещенный в осевом глухом отверстии стержня с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, и второй шток, связанный с торцем второго поршня и с торцевой поверхностью внутренней осевой расточки поршня-штока сферическими кинематическими парами.
Представленные отличительные признаки существенны для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата.
В прототипе поршень-шток одновременно взаимодействует через уплотнения с тремя составными частями гидроцилиндра: его корпусом, первой крышкой и стержнем. Отсюда высокие требования к точности изготовления и усложнение сборки, а также ускоренный износ уплотнений при эксплуатации. В предлагаемой полезной модели поршень-шток взаимодействует через уплотнение только с корпусом и первой крышкой, как и в обычном гидроцилиндре. А второй поршень взаимодействует через уплотнение только со стержнем. Наличие зазора между поршень-штоком и стержнем при их относительном движении и взаимодействие второго поршня и поршня-штока со вторым штоком через сферические кинематические пары обеспечивает самоустанавливаемость составных частей гидроцилиндра и исключает самые вредные избыточные связи. В результате снижаются требования к точности изготовления деталей, упрощается сборка, повышается долговечность и надежность работы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлен заявляемый гидроцилиндр. В конструкции по фиг. 1 уплотнение расположено на поршне, в конструкции по фиг. 2 уплотнение расположена на составной части, сопрягаемой с поршнем.
Гидроцилиндр двойного действия (фиг. 1 и фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 1 с двумя 2 и 3 каналами подвода-отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах первой 4 и второй 5 крышками, поршень 6 - шток 7, установленный в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1 и первой крышки 4 с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, стержень 8 с частями разных диаметров, при этом стержень 8 своим большим диаметром, неподвижно закреплен в корпусе 1 крышкой 5, а со стороны части стержня 8 меньшего диаметра выполнено осевое глухое отверстие 9, соединенное с каналом 3 подвода-отвода рабочей жидкости через радиальное отверстие, выполненное в части стержня 8 большего диаметра, причем поршень 6 - шток 7 выполнен с внутренней осевой расточкой 10, охватывающей часть стержня 8 меньшего диаметра и обеспечивающей возможность осевого возвратно-поступательного перемещения поршня 6 - штока 7 на величину его полного хода вдоль наружной поверхности части стержня 8 меньшего диаметра. Поршень 6 - шток 7 и часть меньшего диаметра стержня 8 разделены зазором 11. Второй поршень 12, размещен в осевом глухом отверстии 9 стержня 8 с уплотнениями сопрягаемых поверхностей, а второй шток 13 связан с торцом второго поршня 12 и с торцевой поверхностью внутренней осевой расточки поршня 6 - штока 7 сферическими кинематическими парами 14 и 15. Площадь торцевой поверхности второго поршня 12 выполнена равной рабочей площади поршня 6, образованной наружным диаметром штока 7 и внутренним диаметром корпуса 1.
Предлагаемый гидроцилиндр двойного действия работает следующим образом. Рабочую жидкость от источника гидравлического давления подают по каналу 3 подвода-отвода рабочей жидкости в полость А, образованную частью осевого глухого отверстия 9 и вторым поршнем 12, а полость Б соединяют со сливом через канал 2. Под давлением рабочей жидкости второй поршень 12 из крайнего убранного положения перемещается в выдвинутое положение, заставляя в том же направлении перемещаться поршень 6 - шток 7 через второй шток 13. При этом свободный объем полости А максимален, а полости Б минимален. Полость Б, образована внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью штока 7. При обратном движении рабочую жидкость под давлением подают по каналу 2 в полость Б, а полость А соединяют со сливом через канал 3.
В обоих случаях осевого возвратно-поступательного перемещения поршня 6 - штока 7 относительно корпуса 1 с закрепленной на его торце первой крышкой 4, объем нагнетаемой рабочей жидкости равен объему вытесняемой. Для этого площадь поршня, образованного наружным диаметром штока 7 и внутренним диаметром корпуса 1 равна площади второго поршня 12.
Второй поршень 12 обеспечивает перемещение штока 7 посредством второго штока 13 через сферические кинематические пары 14 и 15, что обеспечивает самоустановку второго штока 13 без деформации соединенных с ним частей гидроцилиндра.
Предлагаемое техническое решение позволяет за счет устранения избыточных связей снизить требования к точности изготовления деталей гидроцилиндра и упростить его сборку, а также повысить его надежность и долговечность за счет уменьшения износа уплотнений.