ГИДРОЦИЛИНДР Российский патент 1996 года по МПК F15B15/17 F15B11/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к кузнечно-прессовому оборудованию и может быть использовано в гидроприводах прессовых и сборочных установок, силовых столов агрегатных станков и других гидрофицированных машин.

Известен гидроцилиндр по заявке ФРГ N 2139129, выбранный в качестве прототипа.

В известном гидроцилиндре образован дополнительный гидроцилиндр, являющийся гидроцилиндром плунжерного типа, а полость подвода рабочего давления на выдвижение штоков разобщена хвостовиком золотника от рабочей полости главного гидроцилиндра. Данное конструктивное решение привело к образованию полости, соединенной с атмосферой, что приведет к неэффективному использованию рабочих площадей при создании требуемых рабочих усилий.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение ускоренных перемещений поршня при малых потребляемых расходах рабочей среды и упрощении системы управления путем уменьшения необходимой гидроаппаратуры.

Получение технического результата достигается тем, что заявленный гидроцилиндр, содержащий гильзу, переднюю и заднюю крышки, основной шток с внутренней расточкой и поршень, установленный в гильзе с образованием рабочих полостей, снабжен дополнительным штоком с внутренней расточкой и установленным на него поршнем, размещенным в крышке-гильзе, в результате чего образован дополнительный гидроцилиндр, возвратная полость которого через встроенный в дополнительный шток обратный клапан, соединена с внутренней расточкой его, а внутренние расточки штоков через радиальные отверстия соединены с рабочими полостями гидроцилиндра, при этом площадь сечения внутренней расточки дополнительного штока превышает площадь сечения внутренней расточки основного штока. Во внутренние расточки штоков установлен золотник, нагруженный пружиной, которая установлена во внутреннюю расточку дополнительного штока, при этом золотник имеет наружную проточку, охватывающую радиальные отверстия обоих штоков.

Таким образом, заявляемое решение с прототипом показывает, что заявляемый гидроцилиндр отличается тем, что для обеспечения его работы необходим минимальный набор гидроаппаратуры, а именно, энергоноситель (насос) и распределитель.

Обеспечив конструкцией гидроцилиндра перетечку рабочей среды из одной рабочей полости в другую во время быстрых ходов (подвода-отвода рабочего органа), удалось создать условия, при которых потребляемый гидроцилиндром расход от энергоносителей уменьшен до малой величины, при этом количество гидроаппаратуры, необходимой для обеспечения работы гидроцилиндра по заданному циклу сведено до минимума. Все это ведет к уменьшению габаритов, веса, повышению надежности оборудования и упрощению его обслуживания.

Таким образом, заявленный гидроцилиндр соответствует, по мнению заявителя, изобретательскому уровню.

На чертеже представлен общий вид гидроцилиндра.

Гидроцилиндр состоит из гильзы 1, передней крышки 2, задней крышки 3, основного штока 4 с внутренней расточкой 5, поршня 6, установленного в гильзе 1 с образованием рабочих полостей 7 и 8. К основному штоку 4 пристыкован дополнительный шток 9, наружный диаметр которого не превышает наружный диаметр основного штока. В дополнительном штоке 9 выполнена внутренняя расточка 10, площадь поперечного сечения которой превышает площадь поперечного сечения внутренней расточки основного штока. На дополнительном штоке 9 установлен поршень 11, размещенный в крышке-гильзе 12, в результате чего образован дополнительный гидроцилиндр с возвратной 13 и дополнительной рабочей 14 полостями. Крышка-гильза 12 пристыкована к задней крышке 3 с использованием двух концентрично расположенных уплотнений 15 и 16 с образованием между ними полости 17, которая соединена осевыми отверстиями 18, выполненными в задней крышке 3, каналом 19, через прорезь 20 крышки-гильзы 12 с дополнительной рабочей полостью 14.

В дополнительном штоке 9 установлен обратный клапан 21, вход которого соединен с внутренней расточкой 10, а выход радиальными отверстиями 22 соединен с возвратной полостью дополнительного гидроцилиндра, а та в свою очередь соединена через прорезь 23 с каналом 24 крышки-гильзы 12. Рядами радиальных отверстий 25 и 26 рабочие полости соединены с внутренними расточками 5, 10 основного 4 и дополнительного 9 штоков. Во внутренние расточки 5, 10 штоков 4, 9 установлен золотник 27. Поясок 28 золотника 27 совместно с внутренней расточкой 5 основного штока 4 образуют сливную полость 29, а поясок 30 совместно с внутренней расточкой 10 дополнительного штока 9 образует вторую сливную полость 31 которая соединена с первой осевым каналом 32 золотника 27. Во внутреннюю расточку 10 дополнительного штока 9 установлена пружина 33, нагружающая золотник 27 и прижимающая его к торцу 34 внутренней расточки 5 основного штока 4. Наружная кольцевая проточка 35, выполненная между двумя поясками золотника 27, охватывает ряды радиальных отверстий обоих штоков 4, 9.

Гидроцилиндр работает следующим образом.

В связи с тем, что основной 4 и дополнительный 9 штоки состыкованы между собой и представляют единое целое, то все нижеизложенное в отношении перемещений основного штока 4, распространяется на дополнительный шток 9, на установленные на них поршни 6, 11 и наоборот.

Рассмотрим возвратно-поступательное перемещение гидроцилиндра относительно его функционального назначения.

В исходном положении основной шток 4 втянут и находится в крайнем верхнем (по чертежу) положении, золотник 27 усилием пружины 33 прижат к торцу 34. При выдвижении основного штока 4 функционально заложены две операции: ускоренный подвод и рабочий ход. Для этого необходимо в канал 19 подать под давлением рабочую среду, а канал 24 соединить со сливом. При подаче давления в канал 19 рабочая среда через прорезь 20 поступает в дополнительную рабочую полость 14, а также в полость 17 и далее через осевые отверстия 18 в рабочую полость 8.

Таким образом, под действием подведенного давления рабочей среды, действующего на поршни 6 и 11, возникает усилие, которое перемещает основной шток 4 к рабочей зоне. Под действием возникшего усилия на поршня 6, 11 рабочая среда из рабочей полости 7 через радиальные отверстия 25, наружную кольцевую проточку 35 золотника 27 и радиальные отверстия 26 перетекает в рабочую полость 8. Следовательно, при быстром выдвижении основного штока 4 в рабочую зону, необходим расход рабочей среды, определяемый необходимостью заполнения объема дополнительной рабочей полости 14 и разности объемов рабочих полостей 7 и 8 (поскольку диаметр основного штока 4 незначительно превышает диаметр дополнительного штока 9 и рабочий объем полости 8 соответственно незначительно превышает объем полости 7). Чем меньше разность диаметров основного 4 и дополнительного 9 штоков, тем меньше разность объемов рабочих полостей 8 и 7, а, следовательно, меньше потребляемый расход. Противоусилия без учета нагрузки на шток от перемещаемых состыкованных механизмов, преодолеваемые при движении основного штока 4 незначительны и определяются сопротивлениями проводящего тракта между рабочими полостями 7 и 8, а именно, наружной кольцевой проточкой 35 и радиальными отверстиями 25 и 26.

Таким образом, основной шток 4 гидроцилиндра быстро выдвигается при малых потребляемых расходах, функционально выполняется первая операция ускоренный подвод. Движение основного штока 4 после его ускоренного выдвижения и резком возрастании нагрузок в рабочей зоне прекращается и соответственно в дополнительной рабочей полости 14, а также рабочих полостях 7 и 8, и в объединяющие их наружной кольцевой проточке 35 золотника 27 давление начинает возрастать. При достижении определенного значения давления на золотнике 27, вследствие разности площадей поясков 28 и 30 возникает усилие, противоположное усилию пружины 33. Усилие пружины 33 преодолевается, соответственно золотник 27 перемещается по направлению действия усилия от давления и становится на упор. В таком положении золотника 27 его поясок 28 разобщает радиальные отверстия 25, 26 в основном и дополнительном штоках 4 и 9, и соединяет рабочую полость 7 через радиальные отверстия 25 с полостью 29, а затем по каналу 32 с полостью 31, усилием сливного давления открывается обратный клапан 21 и полость 31 соединяется с возвратной полостью 12, которая, как говорилось ранее, соединена со сливом. Давление в полостях 8 и 14 соответствует подводимому, а в полостях 7 и 13 сливному. В связи с этим, усилие, развиваемое гидроцилиндром, соответствует максимальной величине. Под действием этого усилия основной шток перемещается и выполняется функционально заложенная вторая операция рабочий ход.

Следующий этап функционального движения гидроцилиндра это осуществление ускоренного возврата штока. Для этого необходимо в канал 24 под давлением подать рабочую среду, а канал 19 соединить со сливом. Соответственно, давление в полостях, соединенных с каналом 19, а именно, в полостях 14, 17, 8 и наружной кольцевой проточке 35 падает, что ведет к уменьшению усилия, воздействующего на золотник 26, и усилием пружины 33 золотник 27 возвращается в исходное положение, а именно, упирается в торец 34. Рабочая среда под давлением, поданная в возвратную полость 13, воздействует на поршень 11, создавая усилие, которое возвращает основной шток 4 в исходное положение, при этом рабочая среда из полости 14 уходит на слив; а из рабочей полости 8 происходит перетекание рабочей среды в полость 7 по наружной кольцевой проточке 35 и радиальные отверстия 25 и 16. В связи с тем, что объем рабочей полости 8 незначительно превышает объем рабочей полости 7, излишки рабочей среды по каналу 19 уходят на влив. Следовательно, расход, потребляемый гидроцилиндром при осуществлении ускоренного возврата штока, определяется объемом возвратной полости, т.е. будет минимальным.

Таким образом, осуществляется полный цикл функциональных перемещений основного штока, т.е. работы гидроцилиндра при малых потребляемых расходах рабочей среды и упрощении системы управления путем уменьшения необходимой гидроаппаратуры, т. е. требуется для управления движениями штока гидроцилиндра один четырехходовый распределитель, попеременно подающий давление рабочей среды в один из каналов при соединении со сливом другого канала.

Использование: в гидроприводах прессовых и сборочных установок силовых столов агрегатных станков и других гидрофицированных машин. Сущность изобретения: гидроцилиндр, содержащий гильзу 1, переднюю и заднюю крышки 2, 3, основной шток 4 с внутренней расточкой 5 и поршень 6, установленный в гильзе 1 с образованием рабочих полостей 7, 8, снабжен дополнительным штоком 9 с внутренней расточкой 10 и установленным на него поршнем 11, размещенным в крышке-гильзе 12, в результате чего образован дополнительный гидроцилиндр, возвратная полость 13 которого через встроенный в дополнительный шток 9 обратный клапан 21, соединена с внутренней его расточкой 10, а внутренние расточки 5, 10 штоком 4, 9 через радиальные отверстия 25, 26 соединены с рабочими полостями 7, 8 гидроцилиндра, при этом площадь сечения внутренней расточки 10 дополнительного штока 9 превышает площадь сечения внутренней расточки 5 основного штока 4 и во внутренние расточки 5, 10, штоков 4, 9 установлен золотник 27, нагруженный пружиной 33, установленной во внутреннюю расточку 10 дополнительного штока 9, при этом золотник 27 имеет наружную кольцевую проточку 35, охватывающую радиальные отверстия 25, 26 обоих штоков 4, 9. 1 ил.

Гидроцилиндр, содержащий гильзу с передней и задней крышками, поршень с основным и дополнительным штоками, выполненными с внутренними расточками, в которых размещены подпружиненный золотник, выполненный с наружной кольцевой проточкой, причем поршень размещен с образованием с гильзой основных рабочей и возвратной полостей и с образованием своим дополнительным штоком с крышкой-гильзой дополнительной рабочей полости, а в основном и дополнительном штоках выполнены каналы, сообщенные с проточкой золотника, отличающийся тем, что дополнительный шток снабжен поршнем, образующим в крышке-гильзе дополнительную возвратную полость, дополнительная рабочая полость соединена с основной через канал, выполненный в крышке-гильзе, золотник выполнен со сквозным осевым каналом, а его пружина установлена в расточке дополнительного штока, который снабжен обратным клапаном, установленным с возможностью сообщения основной и дополнительной возвратных полостей при совершении рабочего хода, при этом золотник выполнен с разновеликими площадями торцов.