Устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом Советский патент 1984 года по МПК E21C45/00 

И;5обретсние относится к гидрообору,4i;Bai;i)K) горных машин, а именно к устройствам д.ля гидравлического управления исполнительным звеном, например гидромонитором,

Известно устройство управления гидромонитором для разрушения горных пород, включаюш.ее систему золотников, насоспорционер 1.

Недостатком устройства является наличие разрозненных агрегатов, что снижает четкость работы всего устройства.

Известно устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом, включаюп1.ее механизм реверсирования с гидроцилиндром и золотником, механизм изменения амплитуды реверса,, механизм сдвига центра реверсирования и гидродроссель.

Данное устройство работает по принципу вытеснения жидкости в исполнительный механизм и должно помео ать в себе необходимую порцию жидкости, что является причиной его больших габаритов и высокой металлоемкости.

Кроме того, принцип вытеснения объема жидкости в исполнительный механизм не обеспечивает четкое выполнение функций его, так как для гарантийного обеспечения максимальной амплитуды реверса исполнительного механизма максимальный объем вытеснения должен быть больше максимального объема исполнительного механизма, т.е. устройства данного типа имеют низкий КПД.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства и снижение металлоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления реверсивным исполнительным механизмом, включающем механизм реверсирования с гидроцилиндром и золотником, механизм изменения амплитуды реверса, механизм сдвига центра реверсирования и гидродроссель, поршень гидроцилиндра механизма реверсирования снабжен дополнительным штоком, конец которого имеет зубчатую рейку, связывающую механизм реверсирования с гидродросселем и исполнительным механизмом посредством шестерни пробкового крана управления основным потоком жидкости, а другой шток выполнен полым для взаимодействия с валом механизма сдвига центра реверсирования, при этом поршень гидроцилиндра выполнен по наружной поверхности с расточками, образующими два сходяш,ихся наклонных кольцевых выступа и сквозным отверстием по оси поршня с канавкой, которая выполнена на половине окружности внутреннего диаметра сквозного отверстия с совпадением начала и конца канавки с зонами максимального сближения и расхождения кольцевых выступов, а в поршне выполнены радиальные и осевые сверления, которые соединяют поверхность пopuJHя между кольцевыми выступами с одной из торцовых стенок его, вал механизма сдвига центра реверсирования выполнен с винтовой протбчкой с возможностью взаимодействия с канавкой на внутреннем диаметре осевого отверстия поршня гидроцилиндра механизма реверсирования с помощью штифта, проходящего сквозь продольную прорезь полой части штока.

Кроме того, для обеспечения поршню гидроцилиндра механизма реверсирования возможности одновременного поворота и продольного смещения шток гидроцилиндра может быть выполнен с продольной прорезью в полой части в месте посадки поршня.

На фиг. 1 изображена принципиальная гидрокинематическая схема; на фиг. 2 - устройство, общий вид; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг . 6 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 7-13 - графики колебаний исполнительного звена.

Устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом (фиг. 1) состоит из пробкового крана I управления основным потоком жидкости, механизма 2 реверсирования, механизма 3 изменения амплитуды реверсирования и механизма 4 сдвига центра реверсирования, смонтированных на корпусе гидроцилиндра механизма реверсирования и образующих отдельное устройство.

В устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом входят также такие отдельные агрегаты, как пульт 5 управления, гидродроссель б и исполнительное звено 7.

Пробковый кран 1 управления основным потоком жидкости (фиг. 1) состоит из корпуса 8 (фиг. 2 и 5), в котором находятся гильза 9, а в гильзе пробка 10 с закрепленной на ней шестерней 11.

/Механизм 2 реверсирования (фиг. 1) состоит из корпуса гидроцилиндра 12 (фиг. 2) находящегося в нем поршня 13, по центру которого проходит двухсторонний шток 14. В корпусе 13 выполнено резьбовое отверстие, в котором находится винт 16 и соединительный штифт 15. В средней части двухстороннего штока 14 выполнено резьбовое отверстие, в котором находится винт 17.

В корпусе гидроцилиндра 12 выполнены отверстия 18 и 19, которые служат для подачи жидкости в полости 20 и 21, а также выполнены отверстия 22 и 23,служащие для гидрореверса двухпозиционного золотника 24, находящегося в корпусе 25, который прикреплен к корпусу гидроцилиндра 12, и подпружиненного пружиной 26. Золотник 24 связан гидролиниями 27-30 и обратными клапанами 31-33 с отверстиями 18, 19, 22 и 23 корпуса гидроцилиндра 12 механизма реверсирования. На наружном диаметре поршня 13 имеется два наклонных круговых выступа 34 и 35, которые с внутренней стенкой корпуса гидроцилиндра 12 образуют полость 36, соединенную с полостью 21 при помощи отверстия 37,, выполненного на наружном диаметре поршня 13 выступами 34 и 35, и отверстия 38, выполненного в поршне 13 со стороны полости 2.1 и соединенного с отверстием 32. На внутреннем диаметре поршня 13 имеется канавка 39 (фиг. 2 и 3), выполненная на половине окружности и обеспечиваюш.ая возможность поворота поршня 13 на 180° при изменении амплитуды реверсирования. Правая часть поршня 13 имеет цилиндрическое удлинение 40, на котором закреплено зубчатое колесо 41. Двухсторонний шток 14 выполнен с рейкой 42 на левом конце и полым справа. В месте посадки поршня 13 шток 14 имеет продольную проточку 43, в которой перемешается соединительный штифт 15 при продольном перемещении поршня 13. В центре штока 14 со стороны полого конца выполнено отверстие 59. Механизм 3 изменения амплитуды реверсирования (фиг. 1) состоит из корпуса гидроцилиндра 44 (фиг. 2 и 4), закрепленного на общем корпусе 45 механизма изменения амплитуды реверсирования и сдвига центра реверсирования и имеюшего два поршня 46, соединенных рейкой 47, входящей в зацепление с зубчатым колесом 41, обеспечивая его поворот на 180° вместе с порщнем 13. Механизм 4 сдвига центра реверсировадия (фиг. 1) состоит из корпуса гйдроцилиндра 48 (фиг. 2 и 6), закрепленного на общем корпусе 45 механизмов изменения амплитуды реверсирования и сдвига центров реверсирования, имеющего поршни 49, соединенные рейкой 50, входяшей в зацепление с зубчатым колесом 51, закрепленным на валу 52 с помощью шпонки 53 и болта 54 с шайбой 55, обеспечивая его проворот на один оборот. Вал 52 в левой части имеет винтовую проточку 56, взаимодействующую с соединительным штифтом 15 при вращении вала 52. Заканчивается вал 52 шейкой 57 С кольцевой проточкой 58, входящей в отверстие 59 щтока 14 и взаимодействующей с упором винта 17 при вращении вала. Общий корпус 45 механизмов изменения амплитуды реверсирования и сдвига центров реверсирования закрывается крышкой 60, образуя замкнутую полость 61, в которой находится смазка. Корпус 8 пробкового крана 1, корпус гидроцилиндра 12 механизма реверсирования и общий корпус 45 механизмов изменения амплитуды реверсирования и сдвига центра реверсирования скреплены Л1ежду собой, образуя устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом. Работает устройство следующим образом. При нахождении золотника гидрореверса 24 в положении I (фиг. 2) жидкость поступает из гидролинии нагнетания HI и далее через золотник по гидролинии 27 в отверстие 18 и полость 20 гидроцилиндра механизма реверсирования, перемещая порщень 13 вправо до тех пор, пока выступ 35 не перекроет отверстие 23 и жидкость из полости 21 по гидролинии 30 поступит под торец золотника 24, преодолевая усилие пружины 26 переключит его в положение П. Излищек вытесненной жидкости через обратный клапан 33 поступит в гидролинию нагнетания HI. В положении II золотника жидкость из гидролинии нагнетания HI по гидролинии 29 через обратный клапан 31 и отверстие 19 поступит в полость 21, а также в полость 36 через отверстия 37 и 38. Под действием давления жидкости поршень 13 перемещается влево. Жидкость из полости 20 по гидролинии 27 идет на слив в гидролинию С1. Перемещение порщня 13 будет происходить до тех пор, пока отверстие 22 не сообщится с полостью 36 и жидкость из полости 21 через отверстия 37, 38, 22 гидролинию 28, обратный клапан 32 поступит к золотнику, уравновешивая усилие от давления жидкости из полости 21 поступающей по гидролинии 30, и за счет пружины 26 произойдет переключение золотника 24 в положение 1 и цикл реверса повторится. Ход порщня 13 вправо-влево осуществляется вместе со штоком 14 и валом 52, связанных между собой посредством соединительного штифта 15, винтов 16 и 17, и совместно с зубчатыми колесами 41 и 51, находящимися в зацеплении с рейками 47 и 50 корпусов гидроцилиндров 44 и 48 механизма изменения амплитуды реверсирования и механизма сдвига центра реверсирования. Реверсивный ход поршня 13 вместе со штоком 14, на левом конце которого имеется рейка 42, входяшая в зацепление с шестерней 11, вызывает ее проворот вместе с пробкой 10 относительно гильзы 9. При сдвиге поршня 13 вправо пробка 10 проворачивается от вертикального положения в положение I (фиг. 2) и занимает положение II при сдвиге порщня 13, влево. Величина хода поршня 13 пропорциональна открытию нагнетательной гидролинии Н2 и гидролинии слива С2 крана управления основным потоком жидкости при поочередном соединении с гидролиниями Ц1 и Ц2 питания исполнительного звена 7 (фиг. 1). По условиям работы предлагаемого устройства при применении его в качестве авомата, управления стволом самоходного гидромонитора 12ГП-2 в процессе эксплуатации требуется влиять на характер гармонических колебаний (фиг. 7), изменяя частоту (фиг. 8 и 9), реализуя команды «Быстро и «Медленно, амплитуду (фиг. 10 и 11), реализуя команды «Шире, и «Уже и сдвигать центр колебаний (фиг. 12 и 13) исполнительного звена, реализуя команды «Вправо и «Влево. Предлагаемое устройство обеспечивает изменение параметров колебания каждого в отдельности и всех вместе в разных направлениях и сочетаниях. Скорость колебания зависит от времени реверсирования, т.е. от времени наполнения полостей 20 или 21 жидкостью, которое регулируется гидроуправляемым гидродросселем 6 (фиг. 1), реализующим открытием гидролинии HI потока управления команды «Медленно или «Быстро с пульта 5 управления. Амплитуда колебаний зависит от хода поршня 13 (фиг. 2) справа-налево, т.е. когда его выступ 35 находится в том положении, что перекрывает отверстие 23, до того положения, когда выступ 34 пройдет отверстие 22 и начнет его открывать, соединяясь с полостью 21 через отверстия 37 и 38, или слева-направо, с перекрытием отверстий в обратной последовательности. Этот ход регулируется положением выступов 34 и 35 относительно отверстий 22 и 23, которое осуществляется поворотом поршня 13 относительно его продольной оси, что приводит к одновременному смещению положения выетупов 34 и 35 относительно отверстий 22 и 23. Поворот поршня 13 осуществляется проворотом зубчатого колеса 41, закрепленного на удлиненном конце 40 поршня 13 и находящегося в зацеплении с рейкой 47, соединяющей порщни 46 корпуса гидроцилиндра 44 механизма изменения амплитуды колебаний. При подаче жидкости в левую полость корпуса гидроцилиндра 44 (фиг. 4) происходит поворот порщня 13 (фиг. 3) против часовой стрелки до упора штифта 15 в левый конец а канавки 39, а при подаче жидкости в правую полость, происходит поворот поршня по часовой стрелке до упора штифта 15 в правый конец б канавки 39. Точка а канавки 39 совпадает с зоной максимального их расхождения. Установкой разных зон расположения45 выступов 34 и 35 (фиг. 2) относительно отверстий 22 и 23 корпуса гидроцилиндра 12 добиваются изменения амплитуды- реверса порщня -13 и соответственно исполнительного звена. 7 (фиг. 1). Управление величиной амплитуды коле-50 баний осуществляется с пульта 5 (фиг. I) управления, реализуя подачей жидкости слева или справа под поршни 46 (фиг. 4) команды «Шире или «Уже. По условию работы центр колебаний исполнительного звена может быть сдвинут от его конструктивной середины. Сдвиг центра реверсирования осуш.ествляется механизмом сдвига и заключается в смещении поршня 13 относительно штока 14 вдоль оси штока вправо или влево от среднего положения (см. фиг. 2). Сдвиг осуществляется поворотом вала 52 с помощью рейки 50, входящей в зацепление с зубчатым колесом 51 и обеспечивающей его поворот на один оборот. Вал 52, проворачиваясь, взаимодействует винтовой проточкой 56 с соединительным штифтом 15 и кольцевой проточкой 58 с упором винта 17, обеспечивающим вращательное движение вала 52 относительно щтока 14. При вращении вала 52 соединительный штифт 15, взаимодействуя с винтовой проточкой 56, перемещается по продольной проточке 43, смещая вдоль оси щтока 14 порщень 13. При подаче жидкости (фиг. 6) в правую или левую полости корпуса гидроцилиндра 48 происходит сдвиг рейки 50 .„„.„..«. . ...„„..«„. «„„, ,.,.„„ „„ вправо или влево, проворот зубчатого колеса 51 по часовой или против часовой стрелки, и соответственно смещение поршня 13 вправо или влево (фиг. 2) относительного среднего положения. Управление сдвигом центра колебаний осуществляется с пульта 5 (фиг. 1) управления, реализуя подачей жидкости слева или справа под порщни 49 (фиг. 6) команды «Вправо или «Влево (фиг. 1). Предлагаемое конструктивное исполнение механизмов изменения амплитуды реверса и сдвига центра реверсирования обеспечивает два независимые друг от друга перемещения порщня 13 относительно щтока 14 механизма реверсирования: продольное смещение и проворот. Предлагаемое устройство для управления реверсивным исполнительным механизмом конструктивно проще аналогичных и прототипа, что увеличивает его эксплуатационную надежность, повышает ремонтопригодность и обеспечивает четкое выполнение функций управления исполнительным звеном, По сравнению с прототипом, применяемым на самоходном гидромониторе 12ГП-2, имеющем сухую массу 65 кг, предлагаемое устройство имеет массу 6,5 кг, т.е. уменьшается метал 1оемкость устройства и габариты.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ, включающее механизм реверсирования с гидроцилиндром и золотником, механизм изменения амплитуды реверса, механизм сдвига центра реверсирования и гидродроссель, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и снижения металлоемкости, поршень гидроцилиндра механизма реверсирования снабжен дополнительным штоком, конец которого имеет зубчатую рейку, связывающую механизм реверсирования с гидродросселем и исполнительным механизмом посредством щестерни пробкового крана упраления основным потоком жидкости, а другой шток выполнен полым для взаимодействия с валом механизма сдвига центра реверсирования, при этом порщень гидроцилиндра выполнен по наружной поверхности с расточками, образующими два сходящихся наклонных кольцевых выступа, и сквозным отверстием по оси поршня с канавкой, которая выполнена на половине окружности внутреннего диаметра сквозного отверстия с совпадением начала и конца канавки с зонами максимального сближения и расхождения кольцевых выступов, а в поршне выполнены радиальные и осевые сверления, которые соединяют поверхность поршня между кольцевыми выступами с одной из торцевых стенок его, вал механизма сдвига центра реверсирования выполнен с винтовой проточкой с возможностью взаимодействия с канавкой на внутреннем диаметре осевого отверстия (Л поршня гидроцилиндра механизма реверсирования с помошью штифта, проходяшего сквозь продольную прорезь полой части щтока. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения поршню гидроцилиндра механизма реверсирования возможности одновременного поворота и продольного смещения, шток гидроцилиндра 00 выполнен с продольной прорезью в полой N части в месте посадки поршня. 4

ЛуУ1Ь7 уЛРАв/1 Н 1Л

фиг. 1

-8

74

и

Фиг.7

фи-г.З

Фиг. 7ff