УСТРОЙСТВО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

Заявляемое техническое решение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания веса механизмов и грузов при их перемещении (например, для уравновешивания статического момента), в том числе в исполнительных механизмах промышленных манипуляторов.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемой полезной модели является узел уравновешивания, разработанный фирмой KUKA Германия, чертеж №391.983-06.001, 1996 г., переработанный в ПТО ВАЗ, чертеж 69130198000000, 1997 г., (архив БТД ПТО ВАЗ) и применяемый для уравновешивания веса механизмов и веса груза в промышленных манипуляторах, выпускаемых по лицензии. Известный узел уравновешивания содержит гидроцилиндр с проушинами со стороны поршня и на штоке, гильзу, переднюю крышку с установленными на ней клапаном обратным, клапаном дренажным, пневмогидроаккумулятором, клапаном предохранительным, манометром, с выполненным в ней отверстием для сообщения рабочей жидкостью штоковой полости гидроцилиндра с гидравлической полостью пневмогидроаккумулятора, выполненного и заглушенного пробкой со стороны пневмогидроаккумулятора.
В рассматриваемом узле уравновешивания при выдвижении штока поршня, рабочая жидкость проходит через кольцевой зазор между штоком гидроцилиндра и проточкой в передней крышке гидроцилиндра и через отверстие, выполненное со стороны присоединения пневмогидроаккумулятора, поступает в этот же пневмогидроаккумулятор, и, наоборот, при втягивании штока рабочая жидкость вытесняется из пневмогидроаккумулятора в штоковую полость гидроцилиндра. При движении поршня продукты износа переносятся с потоком рабочей жидкости и осаждаются в основном в гильзе и проточке передней крышки гидроцилиндра, т.е. в местах, где происходит перемещение уплотнений поршня (по гильзе) и перемещение штока в уплотнениях, продукты износа при этом не вымываются из узла уравновешивания, так как узел замкнут (отсутствуют система трубопроводов, гидробак, фильтры и т.д.), что приводит к еще более интенсивному износу. Продукты износа также неблагоприятно воздействуют и на размещенные на узле уравновешивания гидроаппараты.
Так как к газовой и гидравлической полостям узла уравновешивания предъявляются весьма высокие требования по герметичности, а в итоге - по надежности и высокому ресурсу узла уравновешивания и промышленного манипулятора в целом, создание полезной модели направлено на максимальное исключение влияния продуктов износа и возможных технологических загрязнений на трущиеся поверхности гидроцилиндра узла уравновешивания и установленные на нем гидроаппараты. Для этого в устройстве уравновешивания, содержащем гидроцилиндр и корпус для размещения на нем гидроаппаратуры, в котором выполнена кольцевая проточка для размещения штока гидроцилиндра, соединенная посредством канала, выполненного глухим с одной стороны и закрытого пробкой с другой, с гидроаппаратурой, пробка снабжена магнитным элементом, расположенным в канале с образованием кольцевого зазора шириной равной радиусу магнитного элемента, при этом пробка установлена со стороны кольцевой проточки с образованием дополнительной полости между внутренним диаметром кольцевой проточки и торцом магнитного элемента.
На фиг.1 представлена конструкция заявляемого устройства уравновешивания; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Устройство уравновешивания содержит гидроцилиндр с проушиной 1, закрепленной на гильзе 2 и проушиной 3, закрепленной на штоке 4, поршнем 5, фильтром воздушным (сапуном) 6, защитным кожухом 7 (фиг.1). На гидроцилиндре жестко установлен корпус 8 для размещения на нем гидроаппаратуры: клапана 9 обратного, клапана 10 дренажного, пневмогидроаккумулятора 11, клапана 12 предохранительного, манометра 13 и фланца 14. В корпусе 8 также имеется канал 15, который выполнен глухим со стороны крепления пневмогидроаккумулятора 11, а со стороны штока 4 - закрыт пробкой 16, снаружи имеющей внутренний шестигранник. Пробка 16 снабжена магнитным элементом 17, выполненным в виде цилиндра и расположенным в канале 15 с образованием кольцевого зазора «Б» (фиг.2) шириной равной радиусу магнитного элемента 17. При этом пробка 16 установлена со стороны кольцевой проточки 18, выполненной в корпусе 8 для размещения штока 4 гидроцилиндра с образованием дополнительной полости «В» (фиг.2) между внутренним диаметром кольцевой проточки 18 и торцом магнитного элемента 17.
Устройство уравновешивания работает следующим образом.
При установке устройства уравновешивания на манипулятор оно крепится к неподвижной части манипулятора через проушину, установленную на гидроцилиндре 1, а подвижная уравновешиваемая по весу часть манипулятора крепится через проушину 3 (здесь и далее манипулятор не показан). В газовую полость пневмогидроаккумулятора 11 закачивается сжатый газ (азот технический), а в гидравлическую полость устройства уравновешивания закачивается рабочая жидкость (масло гидравлическое) под давлениями, требуемыми для статического уравновешивания. При перемещениях подвижной части манипулятора шток 4 вместе с поршнем 5 под действием сил, создаваемых приводом манипулятора (фиг.1), перемещаются, при этом рабочая жидкость через канал 15 (фиг.2) также перемещается из штоковой полости штока 4 в пневмогидроаккумулятор 11 и обратно, перенося при этом частицы износа металлических трущихся поверхностей и неметаллических из уплотнений поршня 5, штока 4, гильзы 2 и фланца 14. При эксплуатации, например, манипуляторов ПР161, выпускаемых ПТО ВАЗ, через четыре месяца масло гидравлическое приобретает черный цвет и, если не заменять регулярно рабочую жидкость, дальнейшая эксплуатация приводит к разрушению уплотнений и повышенному износу металлических трущихся поверхностей. В предлагаемом техническом решении для улавливания как металлических намагничиваемых частиц, так и не магнитных служит расположенная со стороны штока пробка 16 с магнитным элементом 17 и образуемый магнитным элементом 17 и внутренней поверхностью канала 15 кольцевой зазор «Б», а также полость «В» (фиг.2). При перемещении рабочей жидкости по кольцевой проточке 18 и каналу 15 рабочая жидкость с частицами износа завихряется в полости «В» и осаждает при этом в кольцевом зазоре «Б» немагнитные продукты износа, а намагничиваемые частицы осаждаются на всей открытой поверхности магнитного элемента 17. Полость «В» также необходима для исключения воздействия магнитного поля магнитного элемента 17 на шток 4 и предотвращения тем самым прилипания намагничиваемых частиц к штоку 4 и повреждения этими частицами уплотнений, установленных во фланце 14.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства уравновешивания позволяет снизить содержание продуктов износа в рабочей жидкости узла уравновешивания и тем самым увеличить его надежность, срок службы и издержки при эксплуатации.