ГИДРОЦИЛИНДР Российский патент 1997 года по МПК F16J1/24 F02F3/00 

Изобретение относится к гидроприводу машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем органе.

Известен гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень, неподвижно соединенный со штоком, взаимодействующий через установленную в нем гайку со стержнем, снабженным винтовыми канавками и жестко закрепленным в корпусе, а также обгонную муфту, установленную между гайкой и поршнем [1]
Известное устройство, позволяя равномерно распределить износ по периметру поршня, а усталостные напряжения по периметру штока, имеет существенный недостаток, а именно поворот подвижного элемента гидроцилиндра (штока с поршнем) в любом случае происходит при силовом ходе штока, что вызывает появление у последнего дополнительных напряжений кручения, вследствие чего ухудшается и без того сложное напряженное состояние штока: "изгиб сжатие - кручение" или "изгиб растяжение кручение". Понятно, что в итоге упомянутый недостаток снижает долговечность гидроцилиндра.

Наиболее близким предложенному является гидроцилиндр, содержащий корпус с крышками и элементами крепления, поршень с направляющими и уплотнительными элементами, жестко связанный с ним шток с направляющими и уплотнительными элементами и дренажным каналом, а также механизм поворота штока, выполненный в виде полого цилиндра с зубчатыми коронками на внутренних торцевых поверхностях и размещенного в нем поршня с зубчатыми коронками на торцевых поверхностях [2]
К недостаткам известного устройства следует отнести внутреннее расположение механизма поворота, что влечет вероятность заклинивания, а также сложность проведения технического обслуживания и ремонта.

Технической задачей, решаемой изобретением, является устранение указанных недостатков.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображен общий вид гидроцилиндра с элементом крепления штока, представленным в разрезе (фиг. 1а), и разверткой зубчатого зацепления поршня с зубчатыми коронками полого цилиндра и задней торцевой крышки (фиг.1б).

Заявляемый гидроцилиндр 1 (фиг.1) состоит из корпуса с крышками и элементами крепления, поршня с направляющим и уплотнительным элементами, а также жестко связанного с ним штока 2 с направляющим и уплотнительным элементами. Элемент крепления штока 2 включает в себя полый цилиндр 3 с задней торцевой крышкой 4, на внутренних торцевых поверхностях которых выполнены зубчатые коронки 5, 6 и поршень 7 с наружными торцевыми зубчатыми коронками 8 и дренажным каналом 9. Шток 2 также имеет дренажный канал 10 и неподвижно, например, посредством соответствующей посадки и шпонки 11 соединен с поршнем 7. Для передачи усилия от штока 2 с поршнем 7 непосредственно к полому цилиндру 3 при моторном ходе штока 2 или к задней торцевой крышке 4 при насосном ходе штока 2 с разгрузкой зубьев соответственно 5, 8 и 6, 8 предусмотрены зазоры 3₁. Зазор 3₂ исключает возможность заклинивания при повороте поршня 7 между цилиндром 3 и крышкой 4. Смещение 3₃ зубьев 8 на обоих торцах поршня 7 обеспечивает пошаговый поворот штока 2 с поршнем 7 при изменении направления хода штока 2 с моторного на насосный и наоборот. Задняя торцевая крышка 4 снабжена уплотнителем 12, предотвращающим утечку смазки из внутренней полости, образованной цилиндром 3 и крышкой 4.

Гидроцилиндр работает следующим образом.

При подаче рабочей жидкости гидросистемы в поршневую полость гидроцилиндра 1 (моторный ход) шток 2, не развивая основного толкающего усилия, выдвигается из корпуса и, перепуская смазку через дренажные каналы 9, 10 из полостей, образованных соответственно элементами 2, 3 и 3, 7 безударно, плавно вводит в зацепление зубья 5, 8 коронок цилиндра 3 и поршня 7, в результате чего происходит несиловой поворот последнего, передаваемый штоку 2 через шпонку 11. При завершении поворота и достижении торцевыми поверхностями поршня 7 и цилиндра 3 непосредственного контакта гидроцилиндр 1 развивает основное толкающее усилие, передаваемое рабочему органу машины. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 1 (насосный ход) шток 2, не развивая основного тянущего усилия, вдвигается в корпус и, перепуская смазку через дренажные каналы 9, 10 из полостей, образованных элементами 2, 4, 7, безударно, плавно вводит в зацепление зубья 6, 8 коронок крышки 4 и поршня 7, в результате чего происходит несиловой поворот последнего, передаваемый штоку 2 через шпонку 11. При завершении поворота и достижении торцевыми поверхностями поршня 7 и крышки 4 непосредственного контакта гидроцилиндр 1 развивает основное тянущее усилие, передаваемое рабочему органу машины.

Таким образом в конструкции гидроцилиндра обеспечивается безударный и ненагруженный пошаговый поворот штока с поршнем при изменении направления их перемещения, в результате чего равномерно по периметру поршня распределяется износ, а по периметру штока износ и усталостные напряжения, что в итоге позволяет повысить долговечность гидроцилиндра.

Относится к гидроприводу машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем органе. Для повышения долговечности гидроцилиндра путем равномерного распределения износа и усталостных напряжений по периметру поршня и штока осуществляется их пошаговый поворот без возникновения у последнего напряжений кручения. С этой целью элемент крепления штока выполняется в виде полого цилиндра с задней торцевой крышкой, на внутренних торцевых поверхностях которых выполнены зубчатые коронки, а шток с дренажным каналом жестко связан с расположенным внутри полого цилиндра поршнем с наружными торцевыми зубчатыми коронками и дренажным каналом. 1 ил.

Гидроцилиндр, содержащий корпус с крышками и элементами крепления, поршень с направляющими и уплотнительными элементами, жестко связанный с ним шток с дренажным каналом, направляющим и уплотнительными элементами, а также механизм поворота штока, выполненный в виде полого цилиндра с задней торцевой крышкой, на внутренних торцевых поверхностях которого выполнены зубчатые коронки, и расположенным внутри поршнем с наружными торцевыми зубчатыми коронками, отличающийся тем, что механизм поворота выполнен в виде штокового элемента крепления гидроцилиндра, а поршень с наружными торцевыми коронками неподвижно закреплен на штоке.