Гидроцилиндр Советский патент 1984 года по МПК F15B15/26 

Р

4 Изобретение относится к машиност нию, а именно к исполнительным меха низмам гидроприводов, требующим фик сацию поршня в любом положении aiTOK гидроцилиндра, и может быть использовано в различных областях техники например, в подъемно-транспортных устройствах для поднятия и удержани груза в любом положении. Известен гидроцилиндр, содержани корпус, крышку, рабочий поршень, шт со стаканом и встроенный механизм фиксации поршня, выполненный в виде самотормозящейся резьбовой пары, зи которой связан с приводом BparjieHHH, а гайка закреплена на штоке l . Недостатком данного гидродилиндр является низкая надежность его рабо ты из-за возможности заклинивания самотормозящейся пары при колебаниях или нагрузке или самой системы подъе ма, так как винт при своем вращении должен стемиться обгонять шток, а-пр движении штока рывками от колебаний нагрузки или системы последний увле кает гайку до упора в другую сторону профиля ВИНТОВОЙ нарезки и под действием рабочей жидкости прижимает винт и гайку с усилием, развиваемым гидроцилиндром,что приводит к остановке вращения винта. Цель изобретения - повышение надежности работы .гидроцилиндра. Указанная цель достигается тем,, что гидроцилиндр, содержащий корпус крышку, рабочий поршень, шток со стаканом и встроенный механизм фиксации поршня, выполненный в виде самотормозящейся резьбовой пары, винт которой связан с приводом вращения, а гайка закреплена на штоке, снабжен дополнительным винтом с подпружиненным поршнем, подвижно установленным в крышке концентрично рабочему поршню, и планетарным редуктором, солнеч ная шестерня которого жестко прикреп лена к винту самотормоз.ящейся пары г коронная шестерня - к крышке, а води ло с сателлитами - к дополнительному винту, при этом винт самотормозящейся пары установлен в корпусе подвижно и снабжен упорным буртом, а на крышке выполнены два упорных пояса для взаимодействия с упорным буртом причем стакан снабжен дополнительной гайкой, образующей с дополнительным винтом несамотормозящуюся резьбовую пару. На фиг, 1 представлен гидроцилинд продольный разрез; на фиг. 2 - гидродилиндр со ступенчатым дополнитель ным поршнем, продольный разрез, Гидроцилиндр содержит корпус 1, крышку 2, рабочий поршень 3, шток 4 с цилиндрическим стаканом 5 и встрое ный механизм фиксации, выполненный в виде самотормозящейся резьбовой па рь б, винт 7 которой связан с приводом 8 вращения, а гайка 9 закреплена на штоке 4., В корпусе 1 размещен дополнительный винт 10 с поджатым пружиной 11 поршнем 12, подвижно размещен планетарный редуктор 13,солнечьая шестерня 14 которого посредством втулки 15 жестко прикреплена к винту 7 самотормозящейся пары 6 Коронная шестерня 16 редуктора 13 неподвижно установлена в крышке 2, а водило 17 с сателлитами 18 прикреплено к дополнительному винту 10. Винт 7 устанолен в корпусе 1 подвижно и снабжен упорным буртом 19, а на крышке 2 выполнены два упорных пояса 20 и 21 для взаимодействия с упорным буртом. Стакан 5 снабжен дополнительной гайкой 22, образующей с дополнительным винтом 10 несамотормозящуюся резьбовую пару 23„ Поршень 12 зафиксирован от осевы.х перемещений относительно дополнительного винта 10 подтшипника 24. Винты 10 и 7 13 свою очередь центрируются по оси гидроцилиндра подшипниками 25 и 26 , На поршне 12 установлен плавающий поршень 27 с образованием полостей 28, 29 и 30 управления. Для подачи рабочей жидкости в корпусе 1 образованы поршневая 31 и штоковая 32 рабочие полости. Гидроцилиндр работает следующим образом. При необходимости преодоления нагрузки, приложенной к штоку 4 поршня 3, жидкость под давлением подают в полость 28 управления. При этом . поршень 12, установленный через подшипник 24 на винте 10;остается неподвижным, так как усилие, которое способен развить поршегнь 12. задают . такое, что его недостс1точно для того, чтобы винт 10 несамотормозящейся пары 23 повернул винт 7, связанный с ним через планетарный редуктор 13 и нагруженный внешней нагрузкой. После подвода жидкости в поршневую полость 31 гидроцилиндра и создания в ней давления, достаточного ,для преодоления внешней нагрузки, поршень 3 вместе со штоком 4 и стаканом 5 начинает перемещаться, осуествляя разгрузку винта 7, В результате этого поршень 12 под действием давления жидкости в полости 29 переместится до упора в плаваюий поршень 27, площадь которого ольше площади поршня 12, и винт 10, ереместившись вн:из относительно гайи 22, повернется и заставит через ланетарный редуктор 13 повернуться инт 7, который переместится вниз тносительно гайки 9, При этом бурт 19 винта 7 установится в среднем поожении между поясами 20 и 21 крышки 1. При дальнейшем выдвиженки под дейтвием давления жидкости к поршневой . полости 31 штока 4 с поршнем 3 и ста каном 5 винт 10 несамотормозящейся пары 23, взаимодействуя с движущейся вместе с поршнем 3 гайкой 22, приводится во вращение вместе с закрепленным на нем водилом 17 и сателлита ми 18, которые, обкатываясь по неподвижно устновл. ..ной в крышке 2 коронной шестерне 16, приводит во вращение солнечную шестерню 14 вместе с цилиндрической втулкой 15 и винтом Т, который отслеживает перемещение поршня 3 синхронно, так как пепедаточное отношение планетарного редуктора 13 равно отношению шагов винтов 10 и 7. При достижении поршнем 3 заданного положения прекращают подачу рабочей жидкости в поршневую полость 31 гидроиилиндра, а полость управления 28 соединяют со сливом. В результате этого поршень 3 остановится, а поршень 12 под действием пружин 11 пере местит вверх- винт 10, который, взаим eйcтвyя с гайкой 22, повернется и п вернет винт 7 относительно неподвих ной гайки 9 до упора его бурта 19 в пояс 20 крышки 2, что ведет к восприятию самотормозящимся винтом 7 внешней нагрузки. При этом свободный ход (люфт) в планетарном редукторе 13 и несамотор мозящейся паре 6, выбранный большим деформации винта 7 при его нагружении внешней нагрузкой, обеспечивает отключение привода вращения 8 винта 7 на малом перемещении вниз крыилки 2 с корпусом 1 относительно поршня Так обеспечивается надежное фиксирование поршня в заданном положении. При втягивании штока 4 вначале жидкость под давлением подают в полость 28 управления. При этом под действием поршня 12 винт 10, выбрав свободный ход (люфт) в приводе вращения В, стрегуштся повернуть винт 7 и установить его бурт 19 в среднее положение между пoяca 1и 20 и 21 . Од нако винт 7 остается неподвижным, т как усилияf развиваемого поршнем 12 недостаточно, чтобы винт 10 поверну винт 7 . Затем жидкость на малый промежуто времени подается в поршневую полост 31 гидроцилиндра. В этот момент про исходит разгрузка винта 7 от действия внешней нагрузки, и, следовател но, его растормаживание. В результа этого поршень 12 под действием давл ния жидкости в полости 28 перемести ся до упора в плаваюшяй поршень 27, и винт 10, переместившись вниз отно сительно гайки 22, повернет винт 7, который переместится вниз относител но гайки 9. При этом бурт 19 установится в среднем положении между поясами 20 и 21 крышки 1. Шток 4 получает возможность втягиваться после Переключения подачи жидкости из поршневой 31 полости в штоковую 32 и дросселирования жидкости из поршневой полости 31. При этом винт 10, взаимодействуя с движущейся вместе с поршнем 3 гайкой 22, приводит винт 7 во вращение в сторону, соответствующую втягиванию штока 4 . Фиксация поршня 3 происходит в порядке, описанном выше. В случае заклинивания привода вращения происходит амортизация вин- та 10 за счет полости 28, предотвращающая поломку привода 8 вращения. При выдвижении штока 4 гайка 22 потянет за собой заклиненный винт 10, а вместе с ним поршень 12 и плавающий поршень 27, вытесняющий жидкость из полости 28 до тех пор, пока -прекративший вращаться винт 7 не упрется своим буртом 19 в пояс 21 крышки 2 и не нагрузи-тся усилием, развиваемым гидроцилиндром. При втягивании штока 4 гайка 22 движется вместе с заклиненным винтом 10 и поршнем 12, вытесняющим жидкость из полости 28 до тех пор, пока прекративший свое вращение винт 7 не упрется своим буртом 19 в пояс 20 и не нагрузится внешней нагрузкой. В этих случаях привод 8 вращения нагружается допустимым по условиям прочности усилием, действующим на поршень 12 со стороны полости 28. В случае отказа автомата блокировки Б крайнем выдвинутом положении штока 4, когда поршень 3 упрется , Т5 корпус 1, торец гайки 22 подойдет вплотную к торцу подшипника 25, так как расстояние между ними равно ходу поршня 3,- и при сливе жидкости из полости 28 управления винты 10 и 7 остсцотся неподвижныг-ж, т.е. фиксация пор11 ня Е крайнем выдвинутом положении не произойдет, что искл1очает заклу Нивание мexaниз a фиксации поршня 3. Фиксация поршня наступает при просадке корпуса 1 гидроцилиндра из ; айнего выдвинутого положения штока 4 на осевой зазор между буртом 19 и поясом 20; необходимый для обеспечения включения в работу привода 8 вращения при сливе жид1{ости из полости 28 управления. Понятно, что и в крайнем сложенном положении штока заклинивание самотормозящейся пары винт - гайка не произойдет, Описанная выше конструкция обеспечивает фиксацию штока с поршнем D корг пусе гкдроцилиндра без просадки гндроцилиндра от внешней нагрузки, .так как площади поршня 18 со стороны поршкевой полости равны между собой, В случаях ххе, когда незкачителькая просадка гидроцилиндра допустимаf

возможно несколько иное исполнение, например, изменение управления винтом 10 несамотормозяЕцеЙся па-чы, как показано на фиг, 2.

В этом случае несколько упрощается конструкция гидрошглиндра к умень шаются габариты механизма угфавлания

Конструкция гидроцилиндра (фиг„ 2 отличается тем, что поршень 12 имеет три различающихся диаметра с уплотнениями и образует с плавающим поршнем 27, площадь которого больгаа наибольшей площади поршня 12, и крызякой 2 две связанные между собой tjoлости 28 и 30 управления и драная:ную полость 29.

Для обеспечения выдвижения штока 4 рабочая жидкость подается з поршневую полость 31 пидроцилиндра и и полости 28 и 30. При этом происходят включение привода 8 вращения в работу с установкой бурта 19 в вреднее положение между поясами 20 к 21 н вьвдвижение штока происходит подобно описанному выше.

При необходимости фиксации поршня гидроцилиндра в заданном положении поршневую полость 31 замыкают, а полости 28 и 30 соединяют со сливом, В этом случае под воз действием сил давления рабочей жидкости со стороны поршневой полости 31 поршень 12 вследствие разности своих диаметров перемащается и тянет за собой винт 10 .несамотормозящейся пары 23, который через планетарный редуктор 13 вращает винт 7. перемещаю цийся в гайке 9

до упора своим буртом 19 в пояс 20 кррлгшки 2,

В результате уменьшения объема поршневой полости 31 эа счет перемещения поршня 12 происходит осадка гидроцилиндра на величину, пропорциональную величине перемещения поршня 12 к отношению рабочих площадей поршня 12 со стороны поршневой полости 31 и поршня Зо Так как площадь поршня 12 значительно меньше площади поршня 3f то осадка гидроцилиндра составляет незначительную величину.

Порядок работы гидроцилиндра при склад лвании штока 4 и заклинивании привода В вращения винта 10 пройсйогдит подобно описанному выше.

Выполнение гидроцилиндра с механизмом фиксации и приводом вращения винта с помощью, несамотормозящейся пары винт-гайка и планетарного редуктора позволяет повысить надежность и ресурс работы гидроцилиндра при различных условиях его нагружения,- ис-г ключает возможность заклинивания штока при несрабатывании автомата блокировки в крайних положениях поршня гидроцилиидра, упрощает конструкцию, так как исключен посторонн кй привод вращения и нет необходимости изолировать загруженную лишь собственным весом аинта самотормозящуюся пару, не тре5ующую организации отдельной систеivbi смазки, а также уменьашет габаритные размеры и. вес гидроцилиндра за счет использования всего его сечения цпк развития задгшного усилия гидроцилиндра.

ГИДРОЦИЛИНДР, содержащий корпус, крышку, рабочий поршень, шток со стаканом и встроенный механизм фиксации поршня, выполненный в виде, самотормозящейся резьбовой пары, винт которой связан с приводом вращения, а гайка закреплена на штоке, отлича. ющийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен дополнительным винтом с подпружиненным поршнем, подвижно ус-тановленным в крышке концентрично ра бочему поршню, и планетарным редуктором, солнечная шестерня которого жестко прикреплена к винту самотор-. мозящейся пары, коронная шестерня - к крышке, а водило с сателлитами к дополнительному винту, при этом винт самотормозящейся пары установлен в корпусе подвижно и снабжен упорным буртом, а на крышке выполнены два упорных пояса для взаимодействия с упорным буртом, причем стакан снабжен дополнительной гайкой, образующей с дополнительным винтом несамотормо-: «g зящуюся резьбовую пару.