УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА Российский патент 1998 года по МПК F16C5/00 F16C11/06 

Изобретение относится к устройствам управления, преимущественно к исполнительным органам, контактирующим с высокотемпературными объектами.

Известен узел крепления, содержащий шаровую головку и серьгу [1].

Недостатком указанной конструкции является невозможность регулирования взаимного положения серьги и штока.

Наиболее близким по технической сущности прототипом является узел крепления исполнительного органа, включающий шток, установленный в гидроцилиндр с возможностью осевого перемещения и взаимодействующий с проушиной, снабженной шаровым подшипником [2, с.90-91].

Недостатком применения указанных конструкций, особенно в составе автономных рулевых машин (РМ), в условиях контакта с высокотемпературными объектами, например, поворотным соплом реактивного двигателя, является нагрев исполнительного органа за счет передачи температурного воздействия через шаровой подшипник, проушину и шток, что приводит к изменению вязкости рабочей жидкости, а следовательно, к изменению характеристик РМ, а также отрицательно воздействует на уплотнительные элементы.

Техническим результатом изобретения является снижение теплопередачи узла крепления исполнительного органа.

Технический результат достигается тем, что в узле крепления исполнительного органа, включающем шток, установленный в гидроцилиндре с возможностью осевого перемещения, и закрепленную на нем проушину с шаровым подшипником, в отличие от прототипа, в нем проушина выполнена из двух частей, плоскость разъема которых перпендикулярна оси штока и проходит между штоком и шаровым подшипником, соединенных стяжными болтами, при этом между частями проушины и под головками стяжных болтов установлены жесткие теплоизоляционные шайбы, выполненные с отверстиями под стяжные болты. Стяжные болты предлагается установить с гарантированным зазором относительно стенок отверстий проушины и теплоизоляционных шайб.

Количество тепла при стационарном процессе в твердом теле, ограниченном плоскими поверхностями, когда направление теплового потока перпендикулярно выбранным плоским поверхностям, определяется формулой [3, с.21]
,
где
Q - количество тепла;
λ - коэффициент теплопроводности;
t₁-t₂ - разность температур на противоположных поверхностях слоя;
δ - толщина слоя;
F - площадь слоя;
τ - время воздействия.

При выполнении проушины цельнометаллической количество тепла, передаваемого от объекта к исполнительному органу РМ, составит Q₁, при выполнении проушины разрезной с жестким теплоизоляционным слоем между составными частями проушины, количество тепла составит Q₂.

При условии равенства времени воздействия, толщины и площади слоя, а также разности температур на противоположных поверхностях слоя получим соотношение

где
λ₁ - коэффициент теплопроводности материала проушины;
λ₂ - коэффициент теплопроводности материала теплоизоляционного слоя.

Т. к. λ₂ выбирается значительно меньшим λ₁ , то выполнение теплоизоляционного слоя между составными частями проушины значительно уменьшает передачу тепла.

Ha чертеже представлен исполнительный орган РМ с узлом крепления к высокотемпературному объекту, например, к поворотному соплу реактивного двигателя.

Исполнительный орган РМ включает корпус 1 со штуцерами 2 и 3 для подвода рабочей жидкости, шток 4, крышки 5 и 6 с подшипниками и уплотнительными кольцами. На штоке 4 установлена проушина. Проушина состоит из двух частей 7 и 8, соединенных стяжными болтами 9. Между частями проушины 7 и 8 установлена теплоизоляционная шайба 10, а под головками болтов 9 установлены теплоизоляционные шайбы 11. В части 8 проушины установлен шаровой подшипник 12, а часть проушины 7 закреплена на штоке 4 посредством резьбового соединения и зафиксирована контргайкой 13. Для исключения деформаций проушины теплоизоляционные шайбы 10, 11 должны быть жесткими. Между частью проушины 7, шайбой 10 и болтами 9 выполнен гарантированный зазор, а под головками болтов 9 установлены теплоизоляционные шайбы 11 соответствующей толщины для уменьшения теплопередачи с части проушины 8 на часть проушины 7 непосредственно через болты 9.

При подаче рабочей жидкости под давлением в корпус 1 через один из штуцеров 2 и 3, шток 4 смещается в одно из крайних положений, ограниченное крышками 5 и 6. При этом усилие со штока 4, определяемое величиной произведения площади поршня на перепад давлений в штуцерах 2 и 3, через части проушины 7 и 8, болты 9, жесткие теплоизоляционные шайбы 10 и 11, шаровой подшипник 12 передается на поворотное сопло реактивного двигателя. Установка сопла в среднее положение и совмещение его со средним положением штока 4 производится путем вращения последнего вокруг собственной оси, при этом проушина изменяет свое положение относительно штока, фиксация среднего положения осуществляется контргайкой 13.

Например, в случае выполнения проушины из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с коэффициентом теплопроводности [3, с.295], а теплоизоляционных шайб 10 и 11 из текстолита с коэффициентом теплопроводности [3. c. 317 ], учитывая, что площадь сечения теплоизоляционной шайбы 10 за счет отверстий под болты составляет 0,7 площади сечения проушины, пренебрегая передачей тепла от болтов 9 через воздушный зазор и теплоизоляционные шайбы 11, т.к. длина болта значительно больше толщины шайбы 10, и коэффициент теплопроводности воздуха на порядок меньше коэффициента теплопроводности текстолита, получим:

Следовательно, выполнение проушины разрезной с жесткими теплоизоляционными шайбами между составными частями проушины и под головками болтов позволяет существенно уменьшить передачу тепла от высокотемпературного объекта, например, от поворотного сопла реактивного двигателя к исполнительному органу РМ. Уменьшение количества тепла, передаваемого на исполнительный орган, обеспечивает сохранение вязкости рабочей жидкости, а соответственно и стабильность характеристик РМ, а также предохраняет уплотнительные кольца от преждевременного выхода из строя.

Литература:
1. Авторское свидетельство СССР N 684187, кл. F 16 C 11/06, 1979.

2. Н.И. Гаврилов и др. Гидравлический экскаватор ЭО-4121.-М.: Машиностроение, 1980 г.

3. В. С. Чиркин. Теплофизические свойства материалов. -М.: Физматгиз, 1959 г.

Узел крепления исполнительного органа может быть использован в устройствах управления, преимущественно в исполнительных органах, контактирующих с высокотемпературными объектами. Узел включает шток, установленный в гидроцилиндре с возможностью осевого перемещения и закрепленную на нем проушину с шаровым подшипником. Проушина выполнена из двух частей, плоскость разъема которых перпендикулярна оси штока и проходит между штоком и шаровым подшипником, соединенных стяжными болтами. Между частями проушины и под головками стяжных болтов установлены жесткие теплоизоляционные шайбы, выполненные с отверстиями под стяжные болты. Стяжные болты установлены с гарантированным зазором относительно стенок отверстий проушины и жестких теплоизоляционных шайб. Выполнение проушины из двух частей и применение теплоизоляционных шайб позволяют снизить теплопередачу узла крепления исполнительного органа. 1 з. п.ф-лы, 1 ил.

1. Узел крепления исполнительного органа, включающий шток, установленный в гидроцилиндре с возможностью осевого перемещения, и закрепленную на нем проушину с шаровым подшипником, отличающийся тем, что проушина выполнена из двух частей, плоскость разъема которых перпендикулярна оси штока и проходит между штоком и шаровым подшипником, соединенных стяжными болтами, при этом между частями проушины и под головками стяжных болтов установлены жесткие теплоизоляционные шайбы, выполненные с отверстиями под стяжные болты. 2. Узел крепления по п.1, отличающийся тем, что стяжные болты установлены с гарантированным зазором относительно стенок отверстий проушины и жестких теплоизоляционных шайб.