ГИДРОЦИЛИНДР
HYDRAULIC CYLINDER

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к гидроцилиндрам.
Опыт эксплуатации машин в условиях низких отрицательных температур, а также анализ статистических данных показывает, что около 70% всех отказов приходится на узлы и детали гидропривода, что объясняется возрастанием вязкости охладившейся за время стоянки рабочей жидкости. Работа гидропривода машин, работающих в полевых условиях, разрешается при разогреве рабочей жидкости, а следовательно, при снижении вязкости.
Разогрев рабочей жидкости осуществляется как от внешних источников тепла, так и прямым дросселированием [Каверзин С.В. Работоспособность гидравлического привода самоходных машин при низких температурах. Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1986]. Дросселирование заключается в перекачивании рабочей жидкости из гидробака по напорному трубопроводу через насос, дроссель или другое гидравлическое сопротивление обратно в гидробак. При этом способе разогрева тепло от трения подвижных частей вышеуказанных элементов гидропривода передается рабочей жидкости - маслу. Однако при таком способе разогрева рабочей жидкости происходит повышенный износ подвижных частей насоса, дросселя, а также трубопроводов. Кроме того, разогретая рабочая жидкость из гидробака при направлении ее к элементам гидропривода, не участвующих в дросселировании, быстро остывает, что снижает эффективность разогрева.
Для обеспечения безотказной работы машины также оснащаются системами тепловой подготовки гидропривода [Каверзин С.В. и др. Разогрев рабочей жидкости в гидроприводе самоходных машин // Журнал «Строительные и дорожные машины», 1983, №11], которые также разогревают рабочую жидкость или корпусы гидроаппаратуры. Функционирование указанных систем связано со значительным расходом энергии (как от внутренних, так и внешних источников тепла), дефицит которой для мобильных машин, работающих в полевых условиях, очевиден. Особенно в условиях автономного функционирования машин в районах Крайнего Севера или приравненных к ним районах, вдали от баз механизации, где отсутствуют постоянные источники тепловой, электрической энергии и теплые помещения.
Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода машин [Патент РФ 2258153, МПК 7 F02N 17/06, опубл. 2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос-гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.
Недостатком указанной конструкции является наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем. Указанная линия является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является сокращение затрат ресурсов на разогрев гидропривода машин, работающих в полевых условиях при низких отрицательных температурах, путем совершенствования конструкции гидроцилиндра.
Технический результат предлагаемой конструкции гидроцилиндра заключается в совершенствовании принципа работы и в снижении потерь тепловой энергии разогретого от внутренних и внешних источников тепла масла гидропривода.
Указанный технический результат достигается тем, что в гидроцилиндре гидропривода, содержащем корпус, соединенные поршень и шток, штоковую и бесштоковую полости, особенностью является то, что:
поршень имеет проходной канал,
в шток встроены дистанционно управляемый клапан и втулка,
втулка имеет проходной канал,
втулка установлена с возможностью ее перемещения при разогреве гидропривода под действием дистанционно управляемого клапана таким образом, что указанные проходные каналы поршня и втулки объединяются, соединяя при этом штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра.
Сокращение затрат ресурсов на разогрев реализуется перемещением разогретой рабочей жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую и далее по элементам гидропривода без потерь в дополнительных соединениях или сопряжениях.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез гидроцилиндра, на фиг.2 - гидроцилиндр, при разогреве гидропривода.
Предлагаемый гидроцилиндр содержит корпус 1, штоковую 2 и бесштоковую 3 полости, которые образуются посредством соединенных поршня 4 и штока 5. Поршень 4 имеет проходной канал 6 произвольного сечения. В шток 5 гидроцилиндра встроен дистанционно управляемый клапан 7 и втулка 8. Втулка 8 имеет проходной канал произвольного сечения. Канал 6 поршня 4 совмещается с каналом втулки 8 при срабатывании клапана 7.
Гидроцилиндр работает следующим образом.
При разогреве гидропривода включается дистанционно управляемый клапан 7, расположенный в штоке 5 гидроцилиндра. При этом перемещается втулка 8 таким образом, чтобы ее проходной канал совпал с проходным каналом 6 поршня 4 (фиг.2). Разогретая рабочая жидкость из гидробака подается в одну из полостей гидроцилиндра, например штоковую 2, действуя на поршень 4, получает сопротивление от более вязкого масла в другой полости, поэтому проходит через проходной канал 6 в другую полость 3. При этом перемещение соединенного с поршнем 4 штока 5 становится невозможным. Движение разогретой рабочей жидкости из одной полости в другую обеспечивает теплообмен с корпусом 1, штоком 4, поршнем 5, клапаном 7 и далее, по выходу из гидроцилиндра, по элементам гидропривода. Тем самым обеспечивается продолжение процесса разогрева гидропривода.
После завершения цикла разогрева гидропривода клапан 7 перемещает втулку 8, тем самым закрывая проходной канал 6. При закрытом канале 6 рабочая жидкость действует непосредственно на поршень 4, перемещая его в корпусе 1 гидроцилиндра. Этим задается рабочий режим гидроцилиндра.
Применение указанной конструкции гидроцилиндра позволяет ускорить процесс тепловой подготовки гидропривода (как при дросселировании, так и от внутренних и внешних источников энергии), поскольку большее число элементов участвует в теплообмене.
Теплообмен между рабочей жидкостью и элементами гидропривода позволяет обеспечить повышение ресурса машины, работающей при низких отрицательных температурах.