ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОЛКАТЕЛЬ

Заявляемая полезная модель относится к гидравлическим исполнительным механизмам подъемно-транспортного оборудования, в частности, козловых, мостовых, башенных кранов, железнодорожных путеукладчиков и кранов на железнодорожном ходу, ленточных конвейеров, лебедок и других механизмов.
Электрогидравлический толкатель является компактным блоком, в котором объединены все основные элементы гидравлической системы. Он состоит из гидронасоса с приводным электродвигателем, гидропроводной системы, рабочего цилиндра с поршнем и штоком и служит для преобразования гидравлическим способом электроэнергии в механическое прямолинейное движение.
Известен электрогидравлический толкатель, содержащий заполненный рабочей жидкостью корпус, размещенный в нем электродвигатель, на фланце которого установлен корпус насоса с насосным колесом, жестко связанным с валом электродвигателя, размещенный аксиально насосному колесу цилиндр с поршнем и штоком, выполненным с пазом и проходящим через верхний торец корпуса, переходник, шарнирно связанный с рычагом тормоза и установленный в верхней части штока с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно него, установленную на торце штока стойку и регулирующую пружину, размещенную между верхним и нижним упорами, отличающийся тем, что переходник выполнен с диаметральными продольными пазами для размещения закрепленных в штоке цапф, пружина выполнена охватывающей переходник и установлена с возможностью взаимодействия нижним упором с цапфами штока, при этом верхний упор выполнен регулируемым, а закрепленная на торце штока стойка снабжена проходящим через торец переходника регулируемым упором (см. патент RU 2062910, 6 МПК F 15 В 15/18, дата публикации 1996.06.27, «Электрогидравлический толкатель»).
Известен также электрогидравлический толкатель для привода колодочных тормозов, содержащий корпус, заполненный рабочей жидкостью, приводной реверсивный электродвигатель, цилиндр и поршень со штоком, центробежный насос, включающий в себя корпус со спрямляющими радиальными ребрами и рабочее колесо с лопатками, выполненными радиально осесимметричными, причем каждая лопатка имеет симметрично расширяющийся к выходу профиль с углом выхода 2, определяемым из соотношения 90 2 130, и с отношением толщин на выходе и входе 1,5-5,5 (см. патент RU 2051862, 6 МПК B 66 D 5/26, дата публикации 1996.01.10, «Электрогидравлический толкатель для привода колодочных тормозов»).
К недостаткам известного решения относится перетекание рабочей жидкости в зазоре между поршнем и цилиндром в процессе работы, ведущее к снижению надежности и стабильности фиксированного положения штока на протяжении всего рабочего цикла механизма, что связано с необходимостью дополнительной работы электродвигателя, приводящей к его перегреву и выходу из строя.
В связи с указанным перетеканием рабочей жидкости между поршнем и цилиндром известное устройство не обеспечивает необходимой скорости подъема и обратного хода поршня.
Вследствие наличия эксцентриситета между осями поршня и цилиндра повышается объем перетекаемой рабочей жидкости и имеет место трение металла по металлу боковых поверхностей поршня и цилиндра, что приводит к их ускоренному износу.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности работы электрогидравлического толкателя путем увеличения скорости и повышения надежности его работы.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в электрогидравлическом толкателе, содержащем корпус, заполненный рабочей жидкостью, приводной электродвигатель, центробежный насос, цилиндр и поршень со штоком, согласно заявляемой полезной модели, на боковой поверхности поршня выполнен, по крайней мере, один кольцевой паз, в котором установлено уплотнительное кольцо.
Благодаря выполнению на боковой поверхности поршня кольцевого паза с установленным в нем уплотнительным кольцом устраняется перетекание рабочей жидкости между поршнем и цилиндром и, соответственно, обеспечивается повышенная компрессия в подпоршневом пространстве, что позволяет значительно увеличить скорость подъема и обратного хода штока, а также увеличить длительность удержания штока в фиксированном рабочем положении, увеличивая эффективность использования электрогидравлического толкателя и расширяя сферу его применения.
Поскольку электрогидравлический толкатель является приводным устройством какого-либо исполнительного механизма, то, соответственно, качественная работа электрогидравлического толкателя обеспечивает повышение эффективности работы исполнительного механизма.
Например, заявляемый электрогидравлический толкатель такого исполнительного механизма как колодочный тормоз, в частности, в грузоподъемном кране, обеспечивает следующие преимущества:
- увеличение скорости срабатывания электрогидравлического толкателя и, соответственно, уменьшение времени его работы, а также надежное удержание механизма в фиксированном рабочем положении, обеспечивает более точную скоординированную работу тележки крана по отношению к точке расположения груза;
- увеличение скорости включения электрогидравлического толкателя в механизме подъема позволяет более точно скоординировать грузоподъемный механизм крана (крюк) по вертикали, тем самым уменьшая время на точную подачу крюка в точку расположения груза.
Таким образом, за счет сокращения продолжительности такта включения электрогидравлического толкателя увеличивается коэффициент использования механизмов крана: основного привода передвижения крана; механизма передвижения тележки; механизма подъема и опускания груза. А также повышается безопасность работы грузоподъемного крана и облегчаются условия труда крановщика.
Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
На фиг.1 показан разрез электрогидравлического толкателя в исходном положении, электродвигатель выключен.
На фиг.2 изображено уплотнительное кольцо, на виде А - место соединения двух концов кольца с гарантированным зазором.
Электрогидравлический толкатель содержит корпус 1, заполненный рабочей жидкостью, приводной электродвигатель 2, центробежный насос 3, цилиндр 4 и поршень 5 со штоком 6.
На боковой поверхности поршня 5 выполнен кольцевой паз 7, в котором установлено уплотнительное кольцо 8. Корпус 1 снабжен в верхней части направляющей бобышкой 9 для штока 6.
Центробежный насос 3 состоит из корпуса насоса 10 и рабочего колеса 11, смонтированного на валу приводного электродвигателя 2.
Работа электрогидравлического толкателя состоит из трех тактов:
- такт включения - выдвижение штока из исходного положения до полностью выдвинутого положения;
- такт фиксации - выдвинутое состояние штока;
- такт выключения - возвращение штока из выдвинутого положения в исходное.
В исходном положении поршень 5 и шток 6 находятся в нижнем положении.
Такт включения электрогидравлического толкателя сопровождается включением электродвигателя 2 рабочего колеса 11, которое, вращаясь, создает давление жидкости под поршнем 5.
Давление рабочей жидкости, поток которой выпрямляется ребрами корпуса насоса 10, перемещает поршень 5 со штоком 6 вверх вдоль бобышки 9, которая служит удлиненной направляющей и в которой закреплены уплотнения штока 6. При этом рабочая жидкость из пространства под поршнем 5 перетекает по каналам между цилиндром 4 и корпусом 1 к нижней части насоса 3.
Скорость движения штока 6 возрастает по сравнению с известными аналогами в несколько раз, потому что в поршне 5 размещено уплотнительное кольцо 8, устраняющее перетекание рабочей жидкости между поршнем 5 и цилиндром 4, что также повышает надежность работы электрогидравлического толкателя в целом, а также улучшает точность и стабильность движения поршня 5. Связь между исполнительным механизмом и электрогидравлическим приводом, представляющим собой электрогидравлический толкатель, становится более эффективной, улучшается управляемость механизмами.
Такт фиксации электрогидравлического толкателя - поршень 5 остается в выдвинутом положении все время, пока вращается вал электродвигателя 2, при этом значительно увеличивается длительность удержания штока 6 в выдвинутом положении по сравнению с известными аналогами.
Такт выключения электрогидравлического толкателя - при выключении электродвигателя 2 рабочее колесо 11 останавливается. При остановке вращения рабочего колеса 11 избыточное давление жидкости исчезает и поршень 5 со штоком 6 под действием собственного веса и внешней нагрузки, действующей на шток 6 со стороны тормозного устройства, опускается в исходное положение
При опускании поршня 5 рабочая жидкость перетекает из-под него через рабочее колесо 11 в пространство над поршнем 5.
Поршень 5 по отношению к внутренней поверхности цилиндра 4 устанавливается с зазором, а уплотнительное кольцо 8, выполняемое из износостойкого материала с малым коэффициентом трения, скользит по внутренней поверхности цилиндра 4 без зазора, вследствие чего увеличивается герметичность между поршнем 5 и цилиндром 4.
Размещение кольцевого паза с установленным в нем уплотнительным кольцом в центральной части боковой поверхности поршня обеспечивает уменьшение износа уплотнительного кольца и как следствие повышает срок эксплуатации с повышенной компрессией, а также является одним из слагаемых повышения ресурса эксплуатации электрогидравлического толкателя при интенсивной эксплуатации.
Установка уплотнительного кольца на боковой поверхности поршня электрогидравлического толкателя устраняет перетекание рабочей жидкости между поршнем и цилиндром, что обеспечивает работу электрогидравлического толкателя с выдвинутым фиксированным положением штока на протяжении всего рабочего цикла исполнительного механизма без перегрева электродвигателя, благодаря чему обеспечивается значительное повышение надежности и стабильности работы всего механизма.
А также, вследствие устранения трения металлических боковых поверхностей поршня и цилиндра, существенно увеличивается ресурс работы этой пары.
Увеличение скорости и точности работы исполнительных механизмов дает возможность точнее скоординировать работу их исполнительных органов, а также увеличить надежность удержания механизма в фиксированном рабочем положении.
Таким образом, предлагаемый электрогидравлический толкатель, как подтвердили испытания и интенсивная эксплуатация в составе пружинных колодочных тормозов, отличается значительным повышением надежности и существенным увеличением скорости подъема и обратного хода штока, превышающей в 2,5 раза скорости известных выпускаемых аналогов.
Одновременно увеличивается коэффициент полезного использования механизмов, повышается безопасность их работы и облегчаются условия труда оператора.