ГИДРОСИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК F15B15/04 

Изобретение относится к гидравлическим системам привода рабочего органа гидрофицированной машины, работающей в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании.

Известна гидросистема, являющаяся прототипом и содержащая силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан с входом и выходом, причем поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр выполнен однополостным, его полость подключена к выходу предохранительного клапана, шток вспомогательного цилиндра кинематически связан с корпусом силового цилиндра. Она также снабжена клапаном давления, установленным в линии связи полости вспомогательного цилиндра со сливом, причем полость гидроуправления клапана давления сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, а вход предохранительного клапана сообщен с поршневой полостью силового цилиндра.

Основным недостатком прототипа является его низкая надежность вследствие неудовлетворительного напряженно-деформированного состояния силового цилиндра, а именно его корпуса, по параметрам близкого к предельному, обусловленного значительными кольцевыми, осевыми и радиальными напряжениями и деформациями, возникающими при подаче рабочей жидкости в полости силового цилиндра, т. е. максимальные напряжения растяжения корпуса цилиндра, подверженного эксплуатационному продольно-поперечному нагружению, во-первых, увеличиваются в результате действия давления рабочей жидкости в поршневой полости, а во-вторых, резко возрастают в конце хода выдвижения или движения его штока с поршнем. Таким образом, последние осевые растягивающие напряжения, суммируясь определенным образом с вышеупомянутыми кольцевыми и радиальными, в совокупности с осевыми растягивающими напряжениями от продольно-поперечного нагружения силового цилиндра приводят к чрезмерным остаточным деформациям его корпуса, что сопровождается потерей работоспособности силового цилиндра из-за разгерметизации его сопряжения поршень-гильза цилиндра и потери им несущей (нагрузочной) способности. При этом такие цилиндры, как правило, не подлежат ремонтному восстановлению.

По полной аналогии с прототипом предлагаемая гидросистема содержит силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан и клапан давления, причем поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр, шток которого кинематически связан с корпусом силового, выполнен однополостным, его полость подключена к выходу предохранительного клапана, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра, и к входу клапана давления, полость гидроуправления которого сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, а выход сообщен со сливом.

В отличие от прототипа корпус силового цилиндра предлагаемой гидросистемы по всей длине снабжен герметичной оболочкой с образованием на его наружной стороне полости, сообщенной через предохранительный клапан со сливом и подключенной к входу напорных клапанов, связанных входом и полостью гидроуправления с поршневой и штоковой полостями силового цилиндра, а внешняя оболочка эксцентрично смещена относительно оси корпуса силового цилиндра вверх.

Таким образом, вследствие произведенных дополнений, во-первых, создается обжимающее снаружи корпус силового цилиндра давление рабочей жидкости, во-вторых, обеспечивается изначальный деформированный перекос корпуса за счет разности площадей торцовых поверхностей оболочки, эксцентрично приподнятой относительно горизонтальной продольной плоскости корпуса, компенсирующий, будучи противоположно направленным, его деформацию вследствие продольно-поперечного нагружения, а в-третьих, достигается увеличение площади поперечного сечения корпуса силового цилиндра на величину площади поперечного сечения оболочки.

Перечисленные меры позволяют, во-первых, разгрузить корпус силового цилиндра, выполняющего функцию направляющего для штока и поршня, несущего для цилиндра в целом и герметизируемого элемента уплотняемых сопряжений, во-вторых, значительно понизить действующие в нем кольцевые, осевые и радиальные напряжения и возникающие при этом деформации корпуса, т.е. в целом повысить его надежность. Причем все вышеперечисленное реализуется сенсорно по нагрузке, действующей на силовой цилиндр и отражающейся на давлении рабочей жидкости в поршневой и штоковой, а следовательно, и во внешней его полости, что повышает эффективность гидросистемы.

На фиг. 1 представлена гидросистема, в которой вспомогательный цилиндр поддерживает силовой снизу; на фиг.2 гидросистема, в которой вспомогательный цилиндр поддерживает силовой сверху.

Заявляемая гидросистема содержит силовой 1 и вспомогательный 2 цилиндры, предохранительный клапан 3 и клапан 4 давления. Поршневая и штоковая полости цилиндра 1 подключены через распределитель 5 к источнику 6 питания и сливу 7. Вспомогательный цилиндр 2, шток которого кинематически связан с корпусом силового цилиндра 1, выполнен однополостным. Полость его подключена к выходу предохранительного клапана 3, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра 1, и к входу клапана 4 давления, сообщенного со сливом, полость гидроуправления которого соединена со штоковой полостью силового цилиндра. Корпус силового цилиндра 1 по всей длине снабжен герметичной оболочкой 8 с образованием с его наружной стороны полости, подключенной к выходу напорных клапанов 9, 10, связанных входом и полостью гидроуправления с поршневой и штоковой полостями цилиндра Внешняя полость через предохранительный клапан 11 сообщена со сливом. Оболочка 8 эксцентрично смещена относительно оси корпуса силового цилиндра вверх.

Гидросистема работает следующим образом.

При подаче жидкости в поршневую полость силового цилиндра 1 вспомогательный цилиндр 2 через открытый клапан 3 осуществляет поддержку цилиндра 1, подверженного эксплуатационному продольно-поперечному нагружению. При этом включается напорный клапан 9, направляющий жидкость от источника 6 питания во внешнюю полость корпуса, образованного герметичной оболочкой 8. В результате обжимающего действия давления жидкости с внешней стороны происходит компенсация нежелательных деформаций корпуса цилиндра 1 и значительное уменьшение кольцевых, осевых и радиальных напряжений. Одновременно вследствие эксцентричности смещения оболочки 8 относительно оси корпуса силового цилиндра 1 вверх в результате разности площадей торцовых поверхностей оболочки реализуется выпячивание продольной оси корпуса цилиндра 1 вверх, что компенсирует противоположно направленный его прогиб от действия продольно-поперечной эксплуатационной нагрузки. В итоге достигается прямолинейность корпуса как направляющего для штока с поршнем элемента. Кроме того, вследствие того, что обжимающее действие извне компенсируется изнутри лишь частично по длине корпуса при промежуточном положении штока цилиндра 1, на участке корпуса, соответствующем штоковой полости, соединенной через распределитель 5 со сливом 7, деформации направлены внутрь. В результате этого поршень постоянно вдвигается в раздвигающийся при этом конус, что способствует улучшению герметизируемой способности сопряжения поршень-гильза цилиндра и лучшему центрированию цилиндра 1. При этом из его штоковой полости жидкость через распределитель 5 направляется на слив 7.

При подаче жидкости в штоковую полость силового цилиндра 1 вспомогательный цилиндр 2 его поддержку не осуществляет, так как цилиндр 1 работает на растяжение. При этом полость цилиндра 2 через открытый клапан 4 давления соединена со сливом. Жидкость направляется в полость, образованную корпусом цилиндра 1 и оболочкой 8, от источника 6 питания через напорный клапан 10, в результате чего достигается аналогичное уменьшение деформаций и напряжений корпуса цилиндра 1. Из его поршневой полости жидкость направляется через распределитель 5 на слив 7.

Дополнительные напряжения растяжения корпуса цилиндра 1 от действия жидкости на торцовые поверхности оболочки 8 компенсируются площадью поперечного сечения собственно оболочки 8. При этом и в первом, и во втором случаях в результате соединения внешней полости с поршневой и штоковой полостями силового цилиндра 1 достигается сенсорное обжимающее действие оболочки 8, так как давление в полостях цилиндра 1 характеризуется действующими на него эксплуатационными нагрузками.

При превышении во внешней оболочке давлением жидкости предельных значений открывается предохранительный клапан 11, перепускающий жидкость из внешней полости на слив гидросистемы.

Таким образом, использование заявляемой гидросистемы с силовым цилиндром, снабженным внешней герметичной оболочкой, позволяет повысить надежность и эффективность использования машины в целом главным образом за счет повышения герметизирующей и нагрузочной способностей основного силового цилиндра гидросистемы.

Использование: для привода рабочего органа гидрофицированной машины, работающей в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании. Сущность изобретения: поршневая и штоковые полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу. Предохранительный клапан сообщен входом с поршневой полостью, выходом с рабочей полостью однополосного вспомогательного цилиндра, шток которого кинетически связан с корпусом силового цилиндра. Клапан давления подключен входом к выходу предохранительного клапана, выходом к сливу, полостью гидроуправления к поршневой полости силового цилиндра. Корпус цилиндра по длине снабжен внешней герметичной оболочкой, установленной со смещением вверх центральной оси относительно оси корпуса. Поршневая и штоковые полости сообщены каждая через свой напорный клапан с образованной корпусом цилиндра и оболочкой полостью, связанной со сливом через предохранительный клапан. 2 ил.

ГИДРОСИСТЕМА, содержащая силовой цилиндр, поршневая и штоковая полости которого подключены через распределитель к источнику питания и сливу, предохранительный клапан, сообщенный входом с поршневой полостью силового цилиндра, а выходом с рабочей полостью однополостного вспомогательного цилиндра, шток которого кинематически связан с корпусом силового цилиндра, и клапан давления, подключенный входом к выходу предохранительного клапана, выходом к сливу, а полостью гидроуправления к поршневой полости силового цилиндра, отличающаяся тем, что корпус силового цилиндра по длине снабжен внешней герметичной оболочкой, установленной со смещением вверх ее центральной оси относительно оси корпуса, при этом поршневая и штоковая полости сообщены каждая через свой напорный клапан с образованной корпусом силового цилиндра и герметичной оболочкой полостью, связанной со сливом через предохранительный клапан.