Силовой пневмоцилиндр Советский патент 1988 года по МПК F15B15/06 

(21)4146568/25-06; 4145731/25-06; 4145876/25-06; 4164898/25-06

(22)12.11.86

(46) 23.06.88.БЮЛ. № 23

(71)Всесоюзный заочный машино- строителъньгй институт

(72)Ю.М.Артемов, М.А.Крючков, М.П.Суетина и В.А.Лисин

(53) 621.225(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 881384, кл. F 15 В .15/14, 1980.

. (54). СИЛОВОЙ ПНЕВМОЦИЛИНДР

(57)Изобретение позволяет повысить быстродействие пневмоцилиндра (ГЩ). Механизм поворота штока 5 ПЦ выполнен в виде гидравлического серводвигателя (СД) 6, камеры 7 и 8 управления к-рого .через клапаны 9 и 1 О сообщены с рабочими полостями 2 и 3 ПЦ и непосредственно с каналами 1I

и 12 подвода. Клапаны 9 и 10 выполн.е- ны управляемыми по положению- выходного звена 13 СД 6. Сд м.б. вьшолнен в виде двух ПЦ, каждый из к-рых установлен вплоскости, перпендикулярной оси ПЦ с возможностью взаимодействия с одним из рычагов 16 или 17 штока 5 в крайнем положении его поршня 4. СД м.б. выполнен также в виде подпружиненных поворотных цилиндров, установленных на торцах корпуса, при этом их выходные звенья 13 снабжены пши- цевымн муфтами для взаимодействия с пшицевыми втулками штока 5. СД м.б. вьшолнен в виде сопл Лаваля, установ- ленных на обоих торцах поршня 4 тангенциально его-наружной поверхности. Кроме того, СД м,б. выполнен в виде закрепленных на торцах поршня 4 радиальных лопастей и сопел, установленных на корпусе 1 с возможностью взаимодействия с лопастями в крайних положениях поршня 4. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

i

(Л

U

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к исполнительным механизмам гидросистем, и может быть использовано в приводах различных механизмов для повьшеиия быстродействия рабочих органов.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг,1 представлена схема силового пневмоцилиндра с серводвигателем, выполненным в виде поступательных цилиндров; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - силовой пневмоци- линдр с серводвигателем, выполненным в виде поворотных цилиндров; на фиг.А - схема подключения поворотных цилиндров серводвигателя; на фиг.З - схема силового пневмоцилиндра с сер

водвигателем, вьшолненным в виде сопл Лаваля; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.З и 5; на фиг.7 - силовой пне моцилиндр с серводвигателем, выполненным в виде лопастей на торцах . поршня; на фиг.8 - разрез В-В на фиг.7.

Пневмоцилиндр содержит корпус 1, в котором с образованием рабочих полостей 2 и 3 установлен поршень 4 со штоком 5, механизм поворота штока 5, выполненный в виде гидравлического серводвигателя 6, камеры 7 и 8 управления которого через клапаны 9 и 10 сообщены с рабочими полостями 2 и 3. К камерам 7 и 8 управления подключены каналы 11 и 12 подвода, а сами клапаны 9 и 10 вьтолнены управляемыми по положению выходного звена 13 серводвигателя 6. Серводвигатель 6 механизма поворота может быть выполнен в виде двух дополнительных пневмоциляндров 14 и 15, каждый из которых установлен в плоскости, перпендикулярной оси пневмоцилиндра с возможностью взаимодействия с одним из рычагов 16 или 17 штока 5 в край нем положении поршня 4. Серводвигатель 6 механизма поворота может быть.выполнен с виде двух поворотных цилиндров 18,и 19.с пружинами 20, установленных на обоих торцах корпуса 1, при этом выходное звено 13 каждого из них снабжено шлицевой муфтой 21 для взаимодействия с одной из шлицевых втулок 22 и 23 штока 5. Управление пневмоцилиндров в обоих вариантах осуществляется с помощью распределителей 24. Кроме того, сервдвигатель механизма поворота может

0

5

0

быть выполнен в виде сопл 25 Лаваля, установленных на торцах 26 и 27 поршня 4 и направленных тангенциально по отношению к наружной поверхности 28 последнего. Управление пневмоцилинд- ром в данном варианте осуществляется клапанами 9,10,29 и 30. Серводвигатель механизма поворота может быть также выполнен в виде зakpeплeнныx . на торцах поршня 4 радиальных лопастей 31 и сопл 32, установленных на корпусе 1 с возможностью взаимодействия с лопастями 31 в крайних поло5 жениях поршня 4. Цилиндр управляется распределителями 33 и 34. К распределителям 24,33,34 и клапана -9,10,29, . 30 подключены напорные 35 и выхлоп- ные 36 магистрали.

0 . Силовой Пневмоцилиндр работает следующим образом.

В варианте, изображенном.на фиг.1 и фиг.2, в исходном положении перед началом рабочего хода поршень 4 со штоком 5 находится в крайнем левом положении. После включения распределителя 24 напорная магистраль 35 соединяется с камерой 8 одного из дополнительных пневмоцилй1 дров 1 5 . Перемещаясь, выходное звено 13 взаимодействует с закрепленными на конце штока 5 рычагов I6 и поворачивает шток 5 вместе с поршнем 4 вокруг своей оси. После открытия клапана 10 напорная

5 магистраль 31 соединяется с полостью 2 цилиндра и происходит перемещение поршня 4 со. штоком 5 вправо. При этом правая полость цилиндра 1 через обратный клапан и распределитель 24

0 соединена с выхлопной магистралью

36. При возвратном ходе пневмоцилиндра после переключения распределителя 24 напорная магистраль 35 соединяется в такой же последовательности с

5 правой полостью 3 цилиндра через камеру 7 другого дополнительного пневмоцилиндра, воздействую цего на pbRar 16, закрепленный на втором конце штока 5 и поворачивающего шток 5 с поршнем 4 в противоположном направлении. При повороте поршня 4 со штоком 5 перед началом поступательного перемещения статическое трение в уплотнениях сменяется трением движения с

5 более низкими значениями сил сопротивления. При этом вектор скорости и соответствующее ему направление сил сопротивления направлены перпендикулярно перемещению поршня 4. Вследст0

вне этого отсутствует время увеличения давления в полости, необходимое для преодоления сил стати еского сопротивления при продольном перемещении в начальный момент движения.

В варианте пневмоцилиндра, изображенном на фиг.З и фиг.4, в исходном положении поршень 4 находится, например, в левом положении, рабочие ; полости 2 и 3 камеры 7 и 8 соединены с выхлопной магистралью 36. При включении распределителя 24 сжатый воздух из напорной магистрали 35 через канал 12 поступает в левую камеру 8 и, воздействуя на выходное звено 13, поворачивает его вместе со связанным с ней шпицевым соединением штоком 5 и поршнем 4 влево. После того, как откроется клапан 10, сжатый воздух поступает в левую рабочую полость 2 и перемещает поршень 4 со штоком 5 вправо. Воздух из правой полости в это время через клапан 9 поступает в выхлопную магистраль 36. В конце рабочего хода шлицы на втулке 23 штока 5 входят в зацепление со шлицами на муфье 21 правого поворотного пневмоцилиндра.

При совершении возвратного хода воздух из напорной магистрали 35 пос-г тупает через правый поворотный пневмо цилиндр в камеру 6 и поворачивает шток 5 с поршнем 4 влево. Далее процесс протекает аналогично описанному при прямом ходе.

В варианте пневмоцилиндра, изображенном на фиг.5 и фиг.6, при включении, например, клапана 9 воздух из напорной магистрали 35 через канал 1t в штоке 5 сопла 25 поступает в левую полость 3 цилиндра. В начальный момент при большом перепаде давления скорость его на выходе из сопл 25 максимальна. Реактивными силами в противоположном скорости направлении, осуществляется поворот поршня 4 со штоком 5. Воздух из другой полости в это время через клапан 30 уходит в выхлопную магистраль 36.

После начала лоступательного перемеще1гия давление воздуха в полости 2 растет, скорость потока уменьшается и вращение поршня 4 со .штоком прекращается.

При возвратном ходе напорная магистраль 35 соединяе.тся через клапан. 10, через канал 12 в штоке и сопла

25 с возвратнбй полостью 3, а другая, полость - через клапан 29 с выхлопной магистралью 36.

В варианте пневмоцилиндра, изображенном на фиг.7 и фиг.8, в исходном положении поршень 4 находится, например, в левом положении. При включении распределителя 34 сжатый

0 воздух из напорной магистрали 35 поступает в левую полость 2 через сопло 32, на выходе из которого скорость потока максимальна. Вытекая с большой скоростью, струя воздуха

5 оказывает давление на лопасти 31 и заставляет их вращаться вместе с поршнем 4 и штоком 5. При нарастании давления воздуха поршень 4 со штоком 5 перемещается поступательно.

0 При этом правая полость 3 через распределитель 33 соединена с выхлопной магистралью 36.

В дальнейшем при увеличении давления скорость потока уменьшается,

5 вращение лопастей 31 с поршнем 4 замедляется и прекращается. Вследствие смены в начальный момент статического трения в уплотнениях трением движения время нарастания давле0 ния воздуха до начала поступательного перемещения и величины этого давления снижаются. Этим обеспечивается сокращение времени хода поршня 4 и штока 5. При переключении распредели2 телей 33 и 34 аналогичные процессы проходят при возвратном ходе.

Формула изобретения

0 1.Силовой пнeвмoцилиндp содержащий корпус, в котором с образованием рабочих полостей установлен поршень со штоком, механизм поворота штока, выполненный в виде гидравлического

5 серводвигателя, камеры управления которого через клапаны сообгченьг с рабочими полостями цилиндра, и каналы подвода и отвода рабочей среды, отлич ающийс я тем, что,

0 с целью повьппения быстродействия, каналы подвода, подк тючены к камерам . управления серводвигателя, а клапаны вьтолнены управляемыми по положению выходного звена серводвигателя.

55

2. Пневмоцилиндр по п.1, о т л и- чающийся тем, что шток пневмоцилиндра снабжен рычагами, а серводвигатель механизма поворота штока

,ВцдА 1

фиг.г

Фиг.З

Ю

Фие,5

36

/3 ;

/ / /

фиг.6

Фиг.З