ГИДРОСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F15B11/24 F15B11/08 F15B13/12 

Изобретение относится к гидравлическому машиностроению и может быть использовано в гидравлических системах управления дифференциальными цилиндрами.

Известна гидросистема управления, состоящая из распределителя, золотникового клапана, управляющего гидроцилиндром. Золотниковый клапан включает подпружиненный двухступенчатый золотник и подвижный толкатель, между толкателем и торцом золотника выполнена камера управления, соединенная осевым каналом с другой управляющей полостью. Кольцевые проточки в корпусе посредством кольцевой канавки, выполненной на золотнике, соединяют штоковую и поршневую полости гидроцилиндра (см. а.с. SU № 1539402 А1, МПК⁵ F15В 15/22).

Недостатком известного технического решения является низкий КПД и сложность изготовления золотникового клапана.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является гидравлическая система управления, содержащая дифференциальный цилиндр, распределитель, золотниковый клапан, корпус которого выполнен с левой боковой крышкой, отверстием с уступом и тремя кольцевыми канавками в средней части, установленный в отверстии с образованием левой и правой торцевых полостей ступенчатый золотник с двумя кольцевыми канавками и торцевыми расточками, в одной из которых установлен подвижный толкатель с образованием полости управления, а в другой - пружина, управляющую камеру, образованную ступенью золотника и уступом отверстия корпуса, первая кольцевая канавка корпуса соединена с управляющей камерой, распределителем и гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике, с полостью управления, вторая кольцевая канавка корпуса соединена со штоковой полостью дифференциального цилиндра, а третья кольцевая канавка корпуса соединена с распределителем, поршневой полостью дифференциального цилиндра и торцевыми полостями, первая и вторая кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через первую кольцевую канавку золотника, а вторая и третья кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через вторую кольцевую канавку золотника, при этом l>l₁, где l - расстояние между правой боковой стенкой первой кольцевой канавки золотника и левой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса; l₁ - расстояние между левой боковой стенкой второй кольцевой канавки золотника и правой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса (см. а.с. SU № 1760191 A1, МПК⁵ F15B 15/22).

Недостатком известного технического решения является низкая надежность работы и технологическая сложность изготовления золотникового клапана вследствие того, что наружная поверхность золотника и отверстие в корпусе выполнены с перепадом диаметров, а также трудоемкий процесс его ремонта.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности работы, улучшение технологичности изготовления золотникового клапана, а также облегчение процесса его ремонта.

Для решения поставленной задачи в гидравлической системе управления, содержащей дифференциальный цилиндр, распределитель, золотниковый клапан, корпус которого выполнен с левой боковой крышкой, отверстием, имеющим три кольцевые канавки в средней части, установленный в отверстии с образованием левой и правой торцевых полостей золотник с двумя кольцевыми канавками и торцевыми расточками, в одной из которых установлен подвижный толкатель с образованием полости управления, а в другой - пружина, управляющую камеру, первая кольцевая канавка корпуса соединена с распределителем и гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике, с полостью управления, вторая кольцевая канавка корпуса соединена со штоковой полостью дифференциального цилиндра, а третья кольцевая канавка корпуса соединена с распределителем, поршневой полостью дифференциального цилиндра и левой торцевой полостью, первая и вторая кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через первую кольцевую канавку золотника, а вторая и третья кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через вторую кольцевую канавку золотника, при этом l>l₁, где l - расстояние между правой боковой стенкой первой кольцевой канавки золотника и левой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса; l₁ - расстояние между левой боковой стенкой второй кольцевой канавки золотника и правой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса, корпус снабжен правой боковой крышкой, а его отверстие выполнено сквозным, причем взаимодействующие поверхности отверстия корпуса и золотника выполнены с постоянным диаметром, в торцевой расточке золотника между пружиной и правой боковой крышкой установлен подвижный упор, при этом управляющая камера расположена между подвижным упором и дном торцевой расточки золотника и соединена с левой торцевой полостью, распределителем, дифференциальным цилиндром и второй кольцевой канавкой корпуса гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике.

Выполнение отверстия корпуса сквозным, а взаимодействующих поверхностей отверстия корпуса и золотника с постоянным диаметром, т.е. без перепада диаметров, а также установка в торцевой расточке золотника между пружиной и правой боковой крышкой подвижного упора и расположение между подвижным упором и дном торцевой расточки золотника управляющей камеры, соединенной с левой торцевой полостью, распределителем, дифференциальным цилиндром и второй кольцевой канавкой корпуса гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике, позволяют повысить надежность работы и улучшить технологичность изготовления золотникового клапана.

Наличие в корпусе правой боковой крышки позволяет облегчить процесс ремонта золотникового клапана.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, на котором схематически изображена гидросистема управления.

Гидросистема управления содержит дифференциальный цилиндр 1, внутри которого установлен поршень 2 со штоком 3 с образованием штоковой полости 4 и поршневой полости 5, распределитель 6 и золотниковый клапан 7.

Корпус 8 золотникового клапана 7 имеет правую и левую боковые крышки и выполнен со сквозным отверстием 9, имеющим в средней части первую, вторую и третью кольцевые канавки 10, 11 и 12 соответственно. Внутри отверстия 9 расположен золотник 13 с первой и второй кольцевыми канавками 14 и 15 соответственно и торцевыми расточками 16 и 17.

Взаимодействующие поверхности отверстия 9 и золотника 13 выполнены с постоянным диаметром.

В расточке 16 установлен подвижный толкатель 18 с образованием левой торцевой полости 19 и полости управления 20, а в торцевой расточке 17 установлен подвижный упор 21 с образованием правой торцевой полости 22. Между подвижным упором 21 и дном торцевой расточки 17 образована управляющая камера 23, в которой установлена принудительно сжатая пружина 24. Управляющая камера 23 соединена с левой торцевой полостью 22, распределителем 6, дифференциальным цилиндром 1, кольцевой канавкой 11 и кольцевой канавкой 15 гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала 25. Полость 22 посредством радиального канала 26 соединена со сливом гидросистемы, но может быть соединена и с другим источником давления.

Первая кольцевая канавка 10 соединена каналом 27 с распределителем 6 и гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала 28 в золотнике 13, с полостью управления 20. Вторая кольцевая канавка 11 соединена каналом 29 со штоковой полостью 4. Третья кольцевая канавка 12 соединена каналом 30 с распределителем 6, каналом 31 с поршневой полостью 5 и каналом 32 с левой торцевой полостью 19. Кольцевые канавки 10 и 11 соединены между собой через кольцевую канавку 14, а кольцевые канавки 11 и 12 сообщены между собой через кольцевую канавку 15.

Штоковая полость 4 и поршневая полость 5 соединены между собой посредством кольцевой канавки 15.

Для обеспечения работоспособности золотникового клапана должно выполняться условие l>l₁, где l - расстояние между правой боковой стенкой первой кольцевой канавки 14 золотника и левой боковой стенкой второй кольцевой канавки 11 корпуса; l₁ - расстояние между левой боковой стенкой второй кольцевой канавки 15 золотника и правой боковой стенкой второй кольцевой канавки 11 корпуса.

Работа гидросистемы управления осуществляется следующим образом.

При нагнетании рабочей жидкости в штоковую полость 4 дифференциального цилиндра 1 жидкость от распределителя 6 через канал 27, первую кольцевую канавку 10, радиальный канал 28 подводится в полость управления 20.

С ростом давления в полости управления 20 сила от действия давления рабочей жидкости на площадь дна торцевой расточки 16 золотника 13 преодолевает приложенное к золотнику 13 усилие пружины 24 и перемещает золотник 13 вправо, при этом золотник 13 сначала разобщает штоковую полость 4 и поршневую полость 5. При дальнейшем перемещении золотника 13 открывается проход рабочей жидкости по каналу 27 через первую кольцевую канавку 10 и канал 29 в штоковую полость 4.

Рабочая жидкость из поршневой полости 5 свободно сливается через распределитель 6.

При нагнетании рабочей жидкости в поршневую полость 5 дифференциального цилиндра 1 его штоковая полость 4 через канал 29, первую кольцевую канавку 10, канал 27 и распределитель 6 соединяется со сливом. Давление рабочей жидкости в полости управления 20 устанавливается равным давлению слива. Пружина 24 возвращает золотник 13 в крайнее левое положение и удерживает его в этом положении за счет своего предварительного сжатия. При этом рабочая жидкость из штоковой полости 4 поступает в поршневую полость 5 через канал 29, вторую кольцевую канавку 15 и канал 31. Также рабочая жидкость по каналу 32 поступает в левую торцевую полость 19 и по радиальному каналу 25 поступает в управляющую камеру 23.

С ростом внешней нагрузки, приложенной к штоку 3, давление рабочей жидкости возрастает, что приводит к увеличению давления в левой торцевой полости 19 и управляющей камере 23. С ростом давления в управляющей камере 23 действие усилия пружины 24 на золотник 13 и силы от давления рабочей жидкости на площадь торца подвижного упора 21 компенсирует действие силы рабочей жидкости на золотник 13 от того же значения давления на площадь торца золотника 13 левой торцевой полости 19.

При дальнейшем нарастании давления в гидросистеме баланс приложенных к золотнику 13 сил изменяется в сторону увеличения силы, действующей на золотник 13 вправо, золотник 13 перемещается вправо.

При одном и том же усилии пружины 24 и одном и том же значении диаметра золотника 13 чем больше значение диаметра подвижного упора 21, тем при большем значении рабочей жидкости произойдет смещение золотника 13 вправо.

При своем движении вправо золотник 13 разобщает каналы 29 и 31, а при дальнейшем своем движении соединяет через первую кольцевую канавку 10, каналы 29 и 27, штоковую полость 4 с распределителем 6. Происходит сброс давления из штоковой полости 4, дифференциальный цилиндр 1 переходит на другой режим работы - движение с меньшей скоростью и большим тяговым усилием. Как только внешняя нагрузка уменьшается, давление в левой торцевой полости 19 и управляющей камере 23 также уменьшается, пружина 24 воздействуя на золотник 13, перемещает его влево. Переток рабочей жидкости из штоковой полости 4 в поршневую полость 5 возобновляется, скорость движения штока 3 возрастает.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы, улучшить технологичность изготовления золотникового клапана, а также облегчить процесс ремонта конструкции.

Предлагаемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использованием современных технологий.

Система предназначена для управления скоростью дифференциального цилиндра. Гидросистема управления содержит дифференциальный цилиндр 1 со штоковой полостью 4 и поршневой полостью 5, распределитель 6 и золотниковый клапан 7. Корпус 8 золотникового клапана 7 имеет правую и левую боковые крышки и выполнен со сквозным отверстием 9, имеющим в средней части первую, вторую и третью кольцевые канавки 10, 11 и 12 соответственно. Внутри отверстия 9 расположен золотник 13 с первой и второй кольцевыми канавками 14 и 15 соответственно и торцевыми расточками 16 и 17. Взаимодействующие поверхности отверстия 9 и золотника 13 выполнены с постоянным диаметром. В расточке 16 установлен подвижный толкатель 18 с образованием левой торцевой полости 19 и полости управления 20, а в торцевой расточке 17 установлен подвижный упор 21 с образованием правой торцевой полости 22. Между подвижным упором 21 и дном торцевой расточки 17 образована управляющая камера 23, в которой установлена принудительно сжатая пружина 24. Управляющая камера 23 соединена с левой торцевой полостью 22, распределителем 6, дифференциальным цилиндром 1, кольцевой канавкой 11 и кольцевой канавкой 15 гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала 25. Первая кольцевая канавка 10 соединена каналом 27 с распределителем 6 и гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала 28 в золотнике 13, с полостью управления 20. Вторая кольцевая канавка 11 соединена каналом 29 со штоковой полостью 4. Третья кольцевая канавка 12 соединена каналом 30 с распределителем 6, каналом 31 с поршневой полостью 5 и каналом 32 с левой торцевой полостью 19. Кольцевые канавки 10 и 11 соединены между собой через кольцевую канавку 14, а кольцевые канавки 11 и 12 сообщены между собой через кольцевую канавку 15. Штоковая полость 4 и поршневая полость 5 соединены между собой посредством кольцевой канавки 15. Расстояние между правой боковой стенкой первой кольцевой канавки 14 золотника и левой боковой стенкой второй кольцевой канавки 11 корпуса должно быть больше или равно расстоянию между левой боковой стенкой второй кольцевой канавки 15 золотника и правой боковой стенкой второй кольцевой канавки 11 корпуса. Технический результат: повышение надежности работы и улучшение технологичности изготовления золотникового клапана, а также облегчение процесса ремонта конструкции. 1 ил.

Гидравлическая система управления, содержащая дифференциальный цилиндр, распределитель, золотниковый клапан, корпус которого выполнен с левой боковой крышкой, отверстием, имеющим три кольцевые канавки в средней части, установленный в отверстии с образованием левой и правой торцевых полостей золотник с двумя кольцевыми канавками и торцевыми расточками, в одной из которых установлен подвижный толкатель с образованием полости управления, а в другой пружина, управляющую камеру, первая кольцевая канавка корпуса соединена с распределителем и гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике, с полостью управления, вторая кольцевая канавка корпуса соединена со штоковой полостью дифференциального цилиндра, а третья кольцевая канавка корпуса соединена с распределителем, поршневой полостью дифференциального цилиндра и левой торцевой полостью, первая и вторая кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через первую кольцевую канавку золотника, а вторая и третья кольцевые канавки корпуса сообщены между собой через вторую кольцевую канавку золотника, при этом l>l₁, где l - расстояние между правой боковой стенкой первой кольцевой канавки золотника и левой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса, l₁ - расстояние между левой боковой стенкой второй кольцевой канавки золотника и правой боковой стенкой второй кольцевой канавки корпуса, отличающаяся тем, что корпус снабжен правой боковой крышкой, а его отверстие выполнено сквозным, причем взаимодействующие поверхности отверстия корпуса и золотника выполнены с постоянным диаметром, в торцевой расточке золотника между пружиной и правой боковой крышкой установлен подвижный упор, при этом управляющая камера расположена между подвижным упором и дном торцевой расточки золотника и соединена с левой торцевой полостью, распределителем, дифференциальным цилиндром и второй кольцевой канавкой корпуса гидравлической связью, выполненной в виде радиального канала в золотнике.