ГИДРОЦИЛИНДР Российский патент 2006 года по МПК F15B15/12 F15B15/16 

Изобретение относится к объемным гидродвигателям, предназначенным для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно. Предлагаемое устройство может использоваться в конструкции многофункциональных гидрофицированных машин, а также роботов и манипуляторов.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия с возвратно-поступательным перемещением штока, содержащий корпус с крышками и элементами крепления, поршень с направляющим и уплотнительным элементами, шток и направляющее устройство штока с уплотнительным элементом, установленными на неподвижной крышке (см. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1971. С.318, рис.177а).

К недостатку известного аналога можно отнести его низкие функциональные возможности, выражающиеся в относительно небольшом пути перемещения штока, ограниченном длиной корпуса гидроцилиндра.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия, содержащий корпус с крышками и элементами крепления, установленную в нем систему телескопических труб с крышками и поршнями, направляющими и уплотнительными элементами, поршень с направляющим и уплотнительным элементами, полый шток и направляющее устройство штока с уплотнительным элементом (см. Марутов В.А., Павловский С.С. Гидроцилиндры. Конструкции и расчет. - М.: Машиностроение, 1966. С.98, рис.84 и с.99, рис.85).

К недостатку известного прототипа можно так же отнести его низкие функциональные возможности, выражающиеся в одностороннем возвратно-поступательном перемещении штока и невозможность преобразования возвратно-поступательного движения штока в плоско-параллельное.

Технический результат - повышение функциональных возможностей гидроцилиндров многофункциональных гидрофицированных машин, роботов и манипуляторов, а также упрощение конструкции привода их рабочих (исполнительных) элементов.

Технический результат достигается тем, что в гидроцилиндре, содержащем корпус с крышками и элементами крепления, установленную в нем телескопическую трубу, имеющую внешнюю крышку с элементом крепления и поршнем с направляющим и уплотнительным элементами, расположенные в трубе полый шток с поршнем, направляющими и уплотнительными элементами, телескопическая труба дополнительно имеет внешний подвод жидкости и неподвижную внутреннюю крышку с направляющим и уплотнительным элементами, полый шток с поршнем имеет внешний подвод и внутренний отвод жидкости и установлен в противоположном выдвижению телескопической трубы направлении и проходит через заднюю неподвижную крышку корпуса гидроцилиндра, дополнительно снабженную направляющими и уплотнительными элементами, а продольные оси штока, телескопической трубы и корпуса гидроцилиндра совпадают и при полном выдвижении штока или телескопической трубы образуют замкнутую окружность.

На фиг.1 изображен заявляемый гидроцилиндр в развернутом (с прямой осью) виде; на фиг.2 изображена схема его подключения к штатной гидросистеме; на фиг.3 показан собственно заявляемый гидроцилиндр; на фиг.4 и 5 показан заявляемый гидроцилиндр при максимальном выдвижении штока и телескопической трубы; на фиг.6-11 приведены примеры использования заявляемого гидроцилиндра.

Гидроцилиндр (фиг.1 и 3), содержащий корпус 1 с крышками и элементами крепления, установленную в нем телескопическую трубу 2, имеющую внешнюю крышку с элементом крепления и поршнем с направляющим и уплотнительным элементами, расположенные в трубе полый шток 3 с поршнем, направляющими и уплотнительными элементами. Корпус имеет подводы 4 и 5 жидкости в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра. Телескопическая труба 2 дополнительно имеет внешний подвод 6 жидкости и неподвижную внутреннюю крышку 7 с направляющим и уплотнительным элементами, полый шток 3 с поршнем имеет внешний подвод 8 и внутренний отвод 9 жидкости и установлен в противоположном выдвижению телескопической трубы направлении и проходит через заднюю неподвижную крышку корпуса 1 гидроцилиндра, дополнительно снабженную направляющими и уплотнительными элементами, при этом продольные оси штока 3, телескопической трубы 2 и корпуса 1 гидроцилиндра совпадают и при полном выдвижении штока (фиг.4) или телескопической трубы (фиг.5) образуют замкнутую окружность.

Гидроцилиндр работает следующим образом.

Гидроцилиндр 10 подключается через распределители 11 и 12 к источнику питания (насосу) 13 и сливу 14 штатной гидросистемы (фиг 2).

При подаче жидкости в поршневую полость гидроцилиндра через подвод 4 (фиг.1) жидкость вытесняется через отверстие 5 из штоковой полости и телескопическая труба 2 выдвигается из корпуса 1 гидроцилиндра. При закрытых подводах 6 и 8 жидкости этот процесс сопровождается вдвижением штока 3 в корпус 1. При одновременной подачи жидкости через подвод 6 шток 3 будет одновременно выдвигаться из трубы 2. В зависимости от скорости подачи (расхода) жидкости шток 3 будет либо выдвигаться из корпуса 1, либо находиться в состоянии покоя относительно последнего.

При подаче жидкости в штоковую полость гидроцилиндра через подвод 5 (фиг.1) жидкость вытесняется через отверстие 4 из поршневой полости и телескопическая труба 2 вдвигается в корпус 1 гидроцилиндра. При закрытых подводах 6 и 8 жидкости этот процесс сопровождается выдвижением штока 3 из корпуса 1. При одновременной подачи жидкости через подвод 8 шток 3 будет одновременно вдвигаться в трубу 2. В зависимости от скорости подачи (расхода) жидкости шток 3 будет либо вдвигаться в корпус 1, либо находиться в состоянии покоя относительно последнего.

Выдвижение штока 3 гидроцилиндра достигается подводом жидкости в поршневую полость телескопической трубы 2 через отверстие 6. При этом жидкость через отверстия 8 и 9 (фиг.1) поступает на слив 14 штатной гидросистемы (фиг.3).

Одновременное выдвижение из корпуса 1 гидроцилиндра телескопической трубы 2 и штока 3 достигается подачей жидкости через отверстия 4 и 6. Аналогично, одновременное вдвижение этих элементов осуществляется в результате подвода жидкости через отверстия 5 и 8 (фиг.1).

Во всех вышеперечисленных случаях скорости движения подвижных элементов 2 и 3 регулируются расходом подводимой жидкости. Эта операция позволяет также осуществить раздельное, синхронное или одновременное, но с различными скоростями движение подвижных элементов, тем самым достичь эффект дифференциального гидроцилиндра.

Заявляемый гидроцилиндр может использоваться в конструкции многофункциональных гидрофицированных машин, а также роботов и манипуляторов, например, в качестве гидромеханической руки (фиг.4 и 5), по простоте имеющей преимущества перед известными зажимами, широко используемыми в роботизированных производственных системах (см. Справочник по промышленной робототехнике. Книга 1. Под редакцией Ш.Нофа. - М.: Машиностроение, 1989. С.421, рис.25.37 и рис.25.39).

Кроме этого, заявляемый гидроцилиндр может использоваться в летательных и плавательных аппаратах в качестве привода многофункциональных рулей, в том числе высоты, направления и крена, состоящих из двух несущих подвижных поверхностей, которые могут поворачиваться раздельно и вместе, как одно целое (фиг.6-8).

Аналогично - в качестве элемента ходового оборудования шагающих машин, манипуляторов и роботов - гидромеханической стопы с одним или несколькими расположенными параллельно заявляемыми гидроцилиндрами (фиг.9-11).

Гидроцилиндр предназначен для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно. Гидроцилиндр содержит корпус с крышками и элементами крепления, установленную в нем телескопическую трубу, имеющую внешнюю крышку с элементом крепления и поршнем с направляющим и уплотнительным элементами, расположенные в трубе полый шток с поршнем, направляющими и уплотнительными элементами, телескопическая труба дополнительно имеет внешний подвод жидкости и неподвижную внутреннюю крышку с направляющим и уплотнительным элементами, полый шток с поршнем имеет внешний подвод и внутренний отвод жидкости и установлен в противоположном выдвижению телескопической трубы направлении и проходит через заднюю неподвижную крышку корпуса гидроцилиндра, дополнительно снабженную направляющими и уплотнительными элементами, а продольные оси штока, телескопической трубы и корпуса гидроцилиндра совпадают и при полном выдвижении штока или телескопической трубы образуют замкнутую окружность. Технический результат - повышение функциональных возможностей гидроцилиндров многофункциональных гидрофицированных машин, роботов и манипуляторов, а также упрощение конструкции привода их рабочих (исполнительных) элементов. 11 ил.

Гидроцилиндр, содержащий корпус с крышками и элементами крепления, установленную в нем телескопическую трубу, имеющую внешнюю крышку с элементом крепления и поршнем с направляющим и уплотнительным элементами, расположенные в трубе полый шток с поршнем, направляющими и уплотнительными элементами, отличающийся тем, что телескопическая труба дополнительно имеет внешний подвод жидкости и неподвижную внутреннюю крышку с направляющим и уплотнительным элементами, полый шток с поршнем имеет внешний подвод и внутренний отвод жидкости и установлен в противоположном выдвижению телескопической трубы направлении и проходит через заднюю неподвижную крышку корпуса гидроцилиндра, дополнительно снабженную направляющими и уплотнительными элементами, при этом продольные оси штока, телескопической трубы и корпуса гидроцилиндра совпадают и при полном выдвижении штока или телескопической трубы образуют замкнутую окружность.