ГИДРОЦИЛИНДР С ДВУСТОРОННИМ ШТОКОМ Российский патент 2002 года по МПК F15B15/00 F16J1/12 

Изобретение относится к гидроприводам и может быть использовано в гидроприводах станков, автоматических линий, подъемников и других гидрофицированных механизмах.

Штоки гидроцилиндров (пневмоцилиндров) при малых диаметрах могут изготавливаться за одно целое с поршнем, т.е. из одного куска металла. При достаточно больших диаметрах поршня изготовление из одного куска будет нецелесообразным ввиду большого отхода стружки при механической обработке, а в случае обработки двустороннего штока с поршнем отходы вырастут примерно в два раза (при одинаковой длине хода, если сравнивать гидроцилиндры с односторонним и двусторонним штоком).

Известны гидроцилиндры с двусторонним штоком, представленные в книге Башта Т. Н. и др. "Гидравлика, гидромашины и гидроприводы", Машиностроение, 1982 г., стр. 351, 352, рис. 3.55.б.

Недостатками указанных гидроцилиндров являются:
1. Повышенная трудоемкость изготовления цельных штоков (точение, гальваническая операция, шлифовка). Например, точение необходимо производить в несколько проходов, а шлифование двух участков штоков для обеспечения высокого качества необходимо производить с одной установки. При хромировании обоих участков штоков (разделенных поршнем) необходимо защитить поверхность поршня от нанесения на него хрома, что затрудняет операцию.

2. Неразборная конструкция поршня затрудняет монтаж-демонтаж уплотнительных манжет поршня при сборке и ремонте.

3. Большой отход металла в стружку при механической обработке цельного штока с поршнем.

4. Неэкономичность конструкции при больших диаметрах поршней и достаточно малых диаметрах штоков (например, диаметр поршня 100 мм, а диаметр штоков 20 мм).

Известен гидроцилиндр с двусторонним штоком, представленный в книге Свешникова В. К. и др. "Станочные гидроприводы". Машиностроение, 1982 г., стр. 75, в котором составной поршень и штоки представляют сборную конструкцию за счет применения штифтов и выполнения обоих штоков со ступенькой-упором (хвостовик для фиксации в осевом направлении составного поршня).

Данный гидроцилиндр принимается авторами за прототип.

Недостатками прототипа являются:
1. Увеличенная трудоемкость в изготовлении штоков (точение обоих штоков с хвостовиками, канавки под уплотнение, сверление отверстий под штифты, заштифтовка и т.д.).

2. Увеличенные габариты и вес за счет увеличенной ширины составного поршня (т.к. применены два штифта достаточно большого диаметра).

3. Сложность конструкции и, как следствие, трудности в обеспечении качественной обработки штоков, т.к. штоки будут обрабатываться не как одно целое, то большая вероятность получения увеличенных погрешностей, например биение наружной поверхности одного штока по отношению к наружной поверхности другого.

Гидроцилиндры с двусторонним штоком используются в приводах, когда требуется получить одинаковые усилия при постоянном давлении или одинаковую скорость при постоянном расходе рабочей среды при движении штоков в обе стороны.

Цилиндры с двусторонним штоком могут также использоваться в случаях, когда один из штоков является рабочим, а второй используется для включения (выключения) путевого датчика, при этом с целью унификации уплотнительных элементов штоков последние выполняются одного диаметра.

Технической задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является упрощение конструкции гидроцилиндра с двусторонним штоком, уменьшение трудоемкости его изготовления, уменьшение габаритов и веса.

Для решения поставленной технической задачи в гидроцилиндре с двусторонним штоком, включающем шток, пропущенный сквозь крышки, закрывающие торцы гильзы, составной поршень, состоящий из двух втулок и собственно поршня, уплотнительное эластичное кольцо, герметизирующее стык поршень-шток, элементы для осевой фиксации поршня на штоке, на цельном бесступенчатом штоке размещены две втулки с выполненными на них цековками, поршень с выполненной на нем фаской и уплотнительное эластичное кольцо, установленное с предварительным натягом в осевом направлении между одной из втулок и фаской поршня с образованием осевого зазора между ними, при этом цековки втулок охватывают стопорные кольца, установленные в проточках штока.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что на цельном, бесступенчатом штоке размещены две втулки с выполненными на них цековками, поршень с выполненной на нем фаской и уплотнительное эластичное кольцо, установленное с предварительным натягом в осевом направлении между одной из втулок и фаской поршня с образованием осевого зазора между ними, при этом цековки втулок охватывают стопорные кольца, установленные в проточках штока.

Таким образом, заявляемый гидроцилиндр соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.

На фиг.1 изображен гидроцилиндр с двусторонним штоком, общий вид.

На фиг.2 показан вид Б на фиг.1, поршневая группа гидроцилиндра.

Гидроцилиндр с двусторонним штоком содержит шток 1, пропущенный сквозь крышки, гильзу 2, составной поршень, состоящий из втулок 3 и 4 и собственно поршня 5, уплотнительное эластичное кольцо 6, стопорные кольца 7 и 8, установленные соответственно в проточках 9 и 10 штока 1.

На втулках 3 и 4 выполнены цековки соответственно 11 и 12, которые охватывают соответствующие стопорные кольца 7 и 8 в "замок". Для надежного удержания стопорных колец 7 и 8 в "замке" уплотнительное эластичное кольцо 6 размещено между втулкой 3 и фаской 13, выполненной на поршне 5 с предварительным натягом (сжатием его сечения) в осевом направлении, при этом между торцевой поверхностью 14 втулки 3 и торцевой поверхностью 15 поршня 5 обеспечивается осевой зазор А. Величина предварительного натяга уплотнительного эластичного кольца 6 обуславливается геометрическими размерами фаски 13 поршня 5. величиной зазора А и диаметром сечения вышеуказанного кольца 6.

Упруго сдеформированное уплотнительное эластичное кольцо 6 обеспечивает, кроме вышесказанного, безлюфтовое в осевом направлении расположение всех элементов составного поршня, который разделяет внутренний объем гидроцилиндра на две гидравлические полости 16 и 17.

Гидроцилиндр с двусторонним штоком работает следующим образом.

При подводе давления в гидравлическую полость 16 составной поршень, включающий втулки 3 и 4 и собственно поршень 5, посредством стопорного кольца 7 вместе со штоком 1 перемещается (вправо по чертежу) до контакта, например, торца штока 1 во внешний упор (не показан). Обратный ход штока 1 происходит при подаче давления в гидравлическую полость 17.

Уплотнительное эластичное кольцо 6 выполняет две функции:
1. Служит герметизирующим элементом (как и у прототипа) штока 1 с поршнем 5 при подводе давления в одну из гидравлических полостей 16 или 17.

2. Служит, как упоминалось выше, упругим элементом для надежного удержания составного поршня на штоке 1 путем удержания стопорных колец 7 и 8 в "замке" цековками 11 и 12 соответственно втулок 3 и 4.

Осевой зазор А, образуемый торцевой поверхностью 14 втулки 3 и торцевой поверхностью 15 поршня 5 позволяет произвести демонтаж составного поршня со штока 1, например, для замены уплотнительных элементов, герметизирующих гильзу 2 с составным поршнем 5.

Для этого необходимо принудительно нажать вдоль оси на втулку 3, под воздействием усилия уплотнительное эластичное кольцо 6 дополнительно к уже имеющему место предварительному сжатию его сечения деформируется, при этом втулка 3 перемещается (влево по чертежу) и своей торцевой поверхностью 14 упирается в торцевую поверхность 15 поршня 5, освобождая таким образом цековкой 11 стопорное кольцо 7. Далее с помощью специального инструмента стопорное кольцо 7 извлекается с проточки 9 и со штока 1, изношенное уплотнение меняется на новое.

Таким образом, в предлагаемой конструкции гидроцилиндра с двусторонним штоком, имеющего меньшие габариты и вес, выполнение штока цельным и бесступенчатым значительно уменьшает погрешности в изготовлении, повышает качество, упрощает конструкцию и, как следствие, уменьшает трудоемкость изготовления гидроцилиндра.

Гидроцилиндр предназначен для гидроприводов станков автоматических линий, подъемников и других гидрофицированных механизмов. Гидроцилиндр включает шток, пропущенный сквозь крышки, закрывающие торцы гильзы, составной поршень, состоящий из двух втулок и собственно поршня, уплотнительное эластичное кольцо, герметизирующее стык поршень-шток, элементы для осевой фиксации поршня на штоке, при этом на цельном бесступенчатом штоке размещены две втулки с выполненными на них цековками, поршень с выполненной на нем фаской и уплотнительное эластичное кольцо, установленное с предварительным натягом в осевом направлении между одной из втулок и фаской поршня с образованием осевого зазора между ними, при этом цековки втулок охватывают стопорные кольца, установленные в проточках штока. Технический результат - упрощение конструкции гидроцилиндра, уменьшение габаритов и веса. 2 ил.

Гидроцилиндр с двусторонним штоком, включающий шток, пропущенный сквозь крышки, закрывающие торцы гильзы, составной поршень, состоящий из двух втулок и собственно поршня, уплотнительное эластичное кольцо, герметизирующее стык поршень-шток, элементы для осевой фиксации поршня на штоке, отличающийся тем, что на цельном бесступенчатом штоке размещены две втулки с выполненными на них цековками, поршень с выполненной на нем фаской и уплотнительное эластичное кольцо, установленное с предварительным натягом в осевом направлении, между одной из втулок и фаской поршня с образованием осевого зазора между ними, при этом цековки втулок охватывают стопорные кольца, установленные в проточках штока.