Гидравлический цилиндр двустороннего действия с гидростатическими направляющими

Полезная модель относится к области гидроаппаратуры и может быть использована в технологическом оборудовании, преимущественно в гидравлических системах приводов стендового испытательного оборудования для проведения многоцикловых испытаний ответственных деталей различного назначения.
Из уровня техники известно, что хромирование широко применяют для повышения твердости и износостойкости трущихся деталей приборов и машин. Так, например, известен шток гидроцилиндра с упрочненной поверхностью (патент РФ №26829, МПК F16J 7/00. опубл. 20.12.2002), на рабочей поверхности которого нанесен защитный слой хрома.
Известен из уровня техники гидравлический цилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком (патент РФ №10743, МПК F16J 10/00, опубл. 16.08.1999). Поверхность штока цилиндра выполнена с покрытием твердым хромом, цилиндрическая часть крышки, сопрягаемая со штоком и корпусом, имеет удлиненный участок.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является гидравлический цилиндр двустороннего действия с гидростатическими направляющими (патент РФ №199474, МПК F15B 15/14, опубл. 02.09.2020) , содержащий корпус с двумя крышками, поршень с двусторонним штоком, поверхность поршня выполнена с твердохромовым покрытием, причем поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в виде единой детали с лабиринтными уплотнительными канавками, внутренняя поверхность корпуса, вдоль которой перемещается поршень гидроцилиндра, выполнена с твердохромовым покрытием, в обеих крышках установлены гидростатические направляющие штоков, выполненные в виде гидростатических подшипников, в корпус через основание встроен датчик обратной связи, при этом в крышках и гидростатических подшипниках выполнены каналы подвода и отвода рабочей жидкости.
Недостатки указанного технического решения:применение регулируемых индивидуальных дросселирующих устройств требует единоразовую надстройку, а их установка в крышки требует строгого внутреннего расположения каналов для подвода и отвода рабочей жидкости к гидростатическим подшипникам, что приводит к увеличению габаритных размеров изделия. Также требуется точное взаимное расположение технологических напорных отверстий в гидростатических подшипниках с отверстиями, расположенными в крышках, что повышает трудоемкость технологического процесса сборки изделия. Для замены грязесъемных колец необходима полная разборка гидроцилиндра, что увеличивает время на ремонт, замену.
Техническая задача заявляемого гидравлического цилиндра направлена на уменьшение габаритных размеров устройства и уменьшение времени на ремонт (замену) грязесъемных уплотнений.
Технический результат заявляемого гидравлического цилиндра направлен на обеспечение ремонтопригодности, за счет установки грязесъемных колец во вспомогательные фланцы, что позволит производить замену грязесъемных уплотнений при износе без полной разборки гидроцилиндра.
Технический результат достигается тем, что гидравлический цилиндр двустороннего действия с гидростатическими направляющими содержит корпус с двумя крышками и фланцами, поршень с двусторонним штоком, поверхность штока выполнена с твердохромовым покрытием, при этом поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в виде единой детали с лабиринтными уплотнительными канавками, внутренняя поверхность корпуса, вдоль которой перемещается поршень гидроцилиндра, выполнена с твердохромовым покрытием, гидростатические подшипники выполнены в виде втулки и установлены во фланцах, в корпус через основание встроен датчик обратной связи, в крышках и фланцах выполнены каналы подвода и отвода рабочей жидкости, согласно полезной модели, каждая втулка  закалена, содержит четыре несущих кармана, равномерно распределенных по внутренней окружности, и оснащена входными дросселями, кольцевыми канавками и технологическими отверстиями, при этом грязесъемное уплотнение установлено во вспомогательный фланец
Наличие закаленной втулки с четырьмя несущими карманами, равномерно распределенными по внутренней окружности, наличие входных дросселей, кольцевых канавок и технологических отверстий обеспечивает подвод рабочей жидкости под высоким давлением от одного источника, ее равномерное распределение и последующий отвод от одного источника.
Защита от загрязнений обеспечивается грязесъемным уплотнением, установленным во вспомогательные фланцы, а это позволит производить замену грязесъемных уплотнений при износе без полной разборки гидроцилиндра, обеспечивая хорошую ремонтопригодность изделия в целом.
Замена компактных дросселирующих устройств с регулируемых на нерегулируемые входные дроссели (далее по тексту входные дроссели) направлена на уменьшение габаритных размеров, которая достигается установкой дросселирующих устройств непосредственно в гидростатическую втулку, тем самым пропадает необходимость вспомогательной надстройки дросселирующих устройств, и необходимость в точном взаимном расположении подводящих технологических напорных проточек, выполненных во фланцах и гидростатических втулках, за счет общей кольцевой канавки, по которой жидкость под давлением поступает в дросселирующее устройство, а затем в карман гидростатической втулки.
Сущность заявляемого технического решения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлен продольный разрез гидравлического цилиндра с гидростатическими направляющими, на фиг. 2 представлен фрагмент крышки в составе гидравлического цилиндра двустороннего действия с гидростатическими направляющими: 2а - вид общий (продольный разрез), 2б - разрез Б-Б, 2в - вид А.
Позициями на фиг. 1, фиг. 2 обозначены следующие элементы: корпус - 3, поршень-шток с лабиринтными уплотнительными канавками - 4, гидростатические подшипники, включающие в себя втулку 1 (вторая втулка условно не показана) и крышку 2 (вторая крышка условно не показана). Втулки 1 выполнены в виде закаленной детали с четырьмя несущими карманами 7 (фиг. 2а), равномерно распределенными по внутренней окружности, с входными дросселями 5 (фиг. 2в), кольцевыми канавками 10, 11, 12 и 13 и сливным отверстием 14 (фиг. 2а, б). К несущим карманам 7 через входной дроссель 5 и напорное отверстие 8 (фиг. 2а) подается рабочая жидкость под давлением. Слив масла осуществляют через сливное отверстие 9.
В крышке 2 (фиг. 2) выполнены подводящий через напорное отверстие 8 рабочую жидкость канал и канал для слива рабочей жидкости через сливное отверстие 9 втулок 1 гидростатических подшипников. В корпус 3 через основание встроен датчик обратной связи (на фиг. 1 и фиг. 2 условно не показан).
Втулка 1 расположена соосно с корпусом 3 и закрыта крышкой 2. Для подачи рабочей жидкости под высоким давлением и ее отвода в крышке 2 расположено напорное отверстие 8, через которое жидкость поступает в общую кольцевую канавку 10. В данном технологическом решении применяется питание несущих карманов 7 от одного источника высокого давления, поэтому перед каждым карманом установлен входной дроссель 5, которые в совокупности обеспечивают требуемый перепад давления. Из несущих карманов 7 и рабочей камеры высокого давления рабочая жидкость перетекает по кольцевым зазорам, образованным между совместным расположением втулок 1 и поршень-штока 4, в кольцевые канавки 12 и 13, после чего по сливному отверстию 14 поступает в кольцевую канавку 11, откуда удаляется вспомогательным насосом через сливное отверстие 9. Герметичность торцовых и цилиндрических соединений обеспечивается уплотнительными кольцами 15. Для предотвращения загрязнений по поршню, с торца во фланце 16 (фиг. 2б) установлен  грязесъемник 6. Благодаря образовавшейся пленке между втулкой 1 и поршень-штоком 4, значительно снижается износ контактирующих деталей и сила трения между ними.
Гидроцилиндр двойного действия преобразует гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую энергию возвратно-поступательного движения поршня гидроцилиндра. При подаче жидкости под давлением в рабочие камеры, которое воздействует на торцы цельного поршень-штока 4 гидроцилиндра, возникает осевое усилие, которое стремится переместить поршень 4 в крайнее положение. Подавая давление поочередно в рабочие камеры, поршень-шток перемещается в крайние положения. В зависимости от объема подаваемой жидкости в рабочие камеры гидроцилиндра возможно установить поршень-шток в любом из промежуточных положений. Поршень-шток 4 гидроцилиндра перемещается в гидростатических подшипниках. Каждый гидростатический подшипник выполнен с четырьмя карманами 7, к которым через входные дроссели 5 под давлением подается рабочая жидкость. Благодаря этому отсутствует трение и износ, поскольку всегда существует пленка рабочей жидкости подшипника, в том числе, перед началом перемещения и поддерживается при всех условиях нагружения до определенных поперечных усилий (критических, которые уже не способны выдержать гидростатические подшипники). Далее жидкость отводится по сливным каналам 9 и 14. Контроль положения штока гидроцилиндра с заданной точностью обеспечивается встроенным датчиком обратной связи. Толщина твердохромового покрытия на наружной поверхности штока и на внутренней поверхности корпуса от 20 до 42 мкм. Твердость твердохромового покрытия на обеих деталях составляет 850…1100 HV.
Заявляемый гидравлический цилиндр обеспечивает ремонтопригодность, исключая необходимость в настройки дросселирующих устройств, а также компактность конструкции.