ГИДРОЦИЛИНДР Российский патент 2003 года по МПК F15B15/20 

Изобретение относится к объемным гидродвигателям, предназначенным для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно. Предлагаемое устройство может быть применено в конструкции гидрофицированных машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем органе при наличии значительного количества абразивной пыли в окружающей среде.

Известен гидроцилиндр, содержащий опору плунжера, выполненную в виде размещенных в обойме шариков, а обойма выполнена в виде двух шайб, одна из которых неподвижно установлена на плунжере, а другая снабжена пружиной прижатия к плунжеру и установлена подвижно относительно последнего (см. а.с. СССР 1333890, МКИ F 15 В 15/14. Гидроцилиндр. Н.О. Климкин и А.И. Иванов, 1987).

К недостаткам известного аналога следует отнести низкий ресурс работоспособности из-за возможности накатки уплотняемой поверхности шариками, ограниченными в перемещении по периметру плунжера, возможность снижения качества уплотняемой поверхности из-за заклинивания шариков в обойме и проскальзывания их по движущейся уплотняемой поверхности, а также захвата опорой частиц абразива, находящихся в рабочей жидкости, и царапанья ими уплотняемой поверхности.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гидроцилиндр, опоры качения поршня и штока которого выполнены разборными, состоящими из двух неподвижных самоустанавливающихся стаканов с вкладышами, подвижных полумуфт, попарно соединенных центрирующими пружинами, сепараторов с подпружиненными направляющими роликами, а также упорных размерных шайб, содержит неподвижные удерживающие ободы с защитными шайбами и шарики (см. а. с. 1807256, МКИ F 15 В 15/14. Гидроцилиндр. Д.Ю. Кобзов и др., 1993.)
К недостаткам известного прототипа следует отнести появление накатки на уплотняемых поверхностях в местах касания с шариками последних, низкую технологичность разборки-сборки при проведении технического осмотра и ремонта (возможная потеря шариков)б значительное увеличение стоимости конструкции из-за ее составляющих (шарики), сложность изготовления полумуфт с рекомендуемым углом А между опорными наклонными поверхностями последних и стаканов поршневой и штоковой опор качения.

Технический результат - повышение надежности, обеспечение работоспособности, упрощение конструкции и улучшение условий функционирования гидроцилиндра.

Технический результат достигается тем, что у гидроцилиндра, содержащего поршень со штоком, размещенные в корпусе с образованием рабочих полостей, торцевые крышки, многорядные опоры качения поршня и штока, тела качения опор качения поршня и штока выполнены в виде спиральных пружин, размещенных в канавках, расположенных по всему периметру поршня и штока гидроцилиндра.

На фиг.1 изображена опора качения поршня; на фиг.2 - опора качения штока; на фиг. 3 - общий вид заявляемого гидроцилиндра; на фиг.4 - пятно контакта поршень-пружина-гильза; на фиг.5 - положение пружины в канавках; на фиг. 6 - пятно контакта шток-пружина- втулка; на фиг.7 - естественное смещение пятен контакта пружины.

Гидроцилиндр, содержащий корпус с элементами крепления, состоящий из передней торцевой крышки 1 с опорой штока 7 и задней крышек, снабженных уплотнителями и элементами их крепления на корпусе, и шток 2 с закрепленным на нем поршнем с уплотнителями 3, и 5 и элементами крепления гидроцилиндра, имеет опору поршня 8 и опору качения штока 7, одновременно выполненных разборными, в канавки которых уложены пружины 17. Штоковая опора качения 7 устанавливается в гильзу 12 гидроцилиндра до упора. Пылезащитный уплотнитель 6 штока 2 крепится шайбой 14. Поршневая опора качения крепится на штоке 2 гайкой 21.

Для обеспечения правильного функционирования гидроцилиндра опоры качения поршня и штока образуют между движущейся уплотняемой поверхностью, соответственно гильзы и штока, с неподвижными ободами гарантированный кольцевой зазор, минимально превышающий максимально допустимый размер абразивных частиц, находящихся в гидравлической жидкости. Это обеспечивает условие невовлечения частиц в движение с последующим царапанием уплотняемой поверхности.

Гидроцилиндр работает следующим образом.

Центрирование штока 2 относительно продольной оси гидроцилиндра осуществляется за счет того, что пружины 17 изготавливаются по одному размеру, а при установки их в канавки поршня 8 и втулки 7 обеспечивают гарантированный зазор последних с уплотняемыми поверхностями. При движении штока в местах касания пружин с уплотняемой поверхностью возникает пара сил в продольной плоскости и пара сил на витке пружины, что приводит к смещению пятен контакта и изменению их формы и возникновению требуемого момента вращения.

Конструкционная особенность пружины создает естественное смещение пятен контакта по всему периметру витка, что также способствует повороту пружины и препятствует образованию накатки уплотняемых поверхностей.

При встрече пружины с частицей абразива, находящейся на движущейся уплотняемой поверхности, пружина из-за имеющихся зазоров "вбирает" таковую в себя или же отталкивает ее, или же измельчает (а.с. СССР 1443958. Измельчитель. В.И. Баловнев и др., 1988), но ни в коем случае не вовлекает ее в совместное движение. При этом частица абразива, двигаясь по гарантированному кольцевому зазору 16, проникает через уплотнители 4 и 6 и защитные кольца 10, выполненные из менее жестких материалов, нежели уплотняемая поверхность, не оставляя нежелательных следов на последней.

Таким образом, все вышеперечисленное позволяет повысить надежность, сократив количество отказов элементов уплотнения сопряжении гидроцилиндра, увеличить ресурс работоспособности гидроцилиндра, понизив интенсивность изнашивания его движущихся уплотняемых поверхностей и предотвратив снижение их качества, и исключить возможность резания и порыва уплотнительных манжет.

Гидроцилиндр предназначен для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно. Гидроцилиндр содержит поршень со штоком, размещенные в корпусе с образованием рабочих полостей, торцевые крышки, многорядные опоры качения поршня и штока, при этом тела качения опор качения поршня и штока выполнены в виде спиральных пружин, размещенных в канавках, расположенных по периметру поршня и штока гидроцилиндра. Технический результат - повышение надежности. 7 ил.

Гидроцилиндр, содержащий поршень со штоком, размещенные в корпусе с образованием рабочих полостей, торцевые крышки, многорядные опоры качения поршня и штока, отличающийся тем, что тела качения опор качения поршня и штока выполнены в виде спиральных пружин, размещенных в канавках, расположенных по периметру поршня и штока гидроцилиндра.