Устройство для соединения штока с поршнем Советский патент 1977 года по МПК F16J1/10 

1

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в химической, атомной, судостроительной и других областях промышленности.

Известны устройства с рычажным соединением штока с поршнем. Рычажная система размешена внутри поршня и образована угловыми рычагами, неподвижные точки опоры каждого из которых расположены на соосной штоку втулке, опираюш,ейся на дно цилиндра, другие точки опоры расположены на поршне своей изогнутой частью, рычаги упираются в конусную шляпку штока.

Такое соединение штока с поршнем не обеспечивает постоянство усилия, которое редуцируется (увеличивается) рычагами, так как последние редуцируют усилие только в начальный момент движения штока. При дальнейшем движении штока усилие резко падает до номинального за вычетом потерь на трение и вес движущихся деталей.

В случае воздействия на подвижную систему с другой стороны (сверху) номинальное усилие уменьшается за счет потерь на трение.

Таким образом, известные соединения штока с поршнем, применяемые в устройствах (приводах), не .позволяют увеличить их мош;ность в широком диапазоне хода исполнительного органа, в противном случае необходимо увеличить радиальные и вертикальные габариты устройства.

Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве элементы, изменяющие усилие, выполнены в виде зубчатых колес, а на штоке и корпусе выполнены зубчатые рейки, входящие в зацепление с колесами.

Па чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид (поршень находится в

0 крайнем положении).

Устройство для соединения штока с поршнем содержит цилиндр 1 с полостью 2, в которую подается давление управляющей среды, поршень 3 и зубчатые рейки 4 и 5, зубчатые колеса 6, установленные на осях 7, за5крепленных на вилкообразной части штока 8, который подпружинивается пружинами 9, резьбовую втулку 10, соединенную самотормозящейся резьбой со шпинделем 1 и зафикси0рованную от осевого перемещения в корпусе 12 механического дублера.

Шпиндель фиксируется от поворота шпонкой 13, установленной на неподвижной детали.

Зубчатые рейки 4 и поршень 3 жестко сое5динены между собой, а зубчатые рейки 5 связаны через шпиндель 11 с механическим дублером.

Устройство работает следующим образом.

В полость 2 цилиндра 1 подается управля0ющее давление среды, которое перемещает

поршень 3 вместе с рейками 4 (в данном случае две рейки) в осевом направлении. Далее колеса 6 (два колеса, одно закрыто), входящие в зацепление с рейками 4 и 5, начинают перекатываться по неподвижной рейке 5, сжимая пружину 9 и перемещая шток 8. При этом потребуется в два раза меньше усилия, необходимого для сжатия пружины на заданный ход при управлении приводом (без учета потерь на трение). При управлении ручным дублером для сжатия пружины на заданный ход также потребуется осевое усилие по шпинделю в два раза меньшее, чем рабочее усилие этой пружины (без учета потерь на трение). Это объясняется тем, что усилие, приложенное к зубчатой рейке 5, передается зубчатому колесу 6 в полюсе зацепления, перекатывает его, вызывает реакцию со стороны другой неподвижной рейки 4 в полюсе зацепления, причем эта реакция - сила направлена в сторону движения зубчатого колеса 6. Таким образом, на ось 7 зубчатого колеса 6 действуют две параллельные силы, направленные в одну сторону, которые дают результирующую, равную сумме двух усилий: усилие, приложенное к зубчатому колесу 6, плюс реакция (сила).

воздействующая на зубчатое колесо 6 со стороны неподвижной зубчатой рейки 4.

При сбросе давления из полости 2 шток 8 и поршень 3 возвращаются в исходное положение под воздействием пружины 9. При работе ручным дублером, вращая резьбовую втулку 10, шпинделю 11, связанному с рейкой 5, сообщают поступательное движение. Это движение и сила передаются на колеса 6, которые перекатываются по неподвижным рейкам 4. Шток 8, соединенный с колесами 6, перемещаясь, сжимает пружину 9. При вращении резьбовой втулки 10 в обратном направлении шток 8 возвращается в исходное

положение.

Формула изобретения

Устройство для соединения штока с поршнем, содержащее элементы, расположенные в

поршне гидроцилиндра, изменяющие усилие, передаваемое поршнем на шток, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, элементы, изменяющие усилие, выполнены в виде зубчатых колес, а на штоке и

корпусе выполнены рейки, входящие в зацепление с колесами.

П