Силовой цилиндр для управления вращающимся штоком рабочего органа Советский патент 1979 года по МПК F15B15/14 

Изобретение относится к силовым цилиндрам, может быть использовано для управления вращающимся валом вед мой стенки шарового насоса переменно производительности, и является усовершенствованием изобретения по авто скому свидетельству № 592210. Известен силовой цилиндр для управления вращающимся рабочим ор.ганом шарового насоса переменной производительности, содержащий корпус и подпружиненный поршень. В корпусе, перпендикулярно направлению хода поршня, выполнен сквозной паз для прохода вращающегося штока рабочего органа, а в поршне под углом к его продольной оси - паз с параллельными сторонами, между которыми размещен ползун с отверстием для размещения, вращающегося штока рабочего органа, и поршень выполнен с возможностью по ворота, а пружина установлена в кор пусе на подшипнике 1. Под действием силы от давления р б.очей среды на вращающейся стенке шарового насоса, шток прижимается к однойстороне паза в корпусе цилинд ра, в результате чего возникают бол шие удельные давления на плоскость паза по образующей вала. Наибольшей величины эти давления достигают тогда, когда вращающаяся стенка шарового насоса располагается перпендикулярно оси цилиндра. В это время полная сила, действующая на шток вращающейся стенки, совпадает с осью цилиндра и направлена перпендикулярно пазу в цилиндре. Осевая составляющая сила, направленная по оси цилиндра, по углу поворота вала действует на протяжении 180 (процесс нагнетания в рабочей камере шарового насоса длится по углу поворота на протяжении ISO ) , Под действием осевой составляющей силы и больших удельных давлений в зоне контакта паза и вращающегося штока происходит быстрый износ их поверхностей, в результате чего точность работы и ресурс силового цилиндра уменьшаются . Целью настоящего изобретения является повышение точности работы и ресурса механизма управления путем исключения высоких удельных давлений в зоне ксэнтакта штока и паза корпуса. Поставленная цель достигается тем, что паз, выполненный в корпусе, в се.чении имеет форму четырехугольника с параллельными сторонами, а ползун с отверстием для размещенияЪращающе гося штока установлен как в пазу noptdEiH,, так и между параллельными сторонами паза корпуса. На чертеже на Лиг. 1 изображен общий вид силового цилиндра для управления вращающимся штоком рабочег jopraea на фиг, 2 сечение по А-А фиг. 1; на фиг 3 - вариант исполне механизма управления .с ромбическим ползуном; на фиг. 4 - сечение по Бфиг, 2 с изображением направления . сил, действующих на вращающийся щто в диапазоне 180 его поворота. Силовой цилиндр состоит из корпу са 1, поршня 2 и пружины 3. В корпу се 1 вьтолнен паз 4, имеющий в сече НИИ форму четырехугольника с параллельными сторонами. В средней части поршня 2 выполнен паз 5 под углом к его продольной оси с взаимно пара лельными противолежащими сторонами. Между параллельными сторонами пазов 4 и 5 размещен-ползун 6с взаимно параллельными противолежащими сторо нами, В отверстии 7 ползуна б находится вращающийся шток 8 рабочего органа. Для подвода жидкости в порш невые полости 9 и 10 в поршне 2 выполнены дроссельные отверстия 11 и 12с На выходе из управляющей полости силового цилиндра установлен дро сель 13 с., клапаном управления 14. Поршень 2, своей нижней частью, через пружину 3 опирается на подшипник 15. Работа силового цилиндра осущест ляется следУННЦИМ образом. Рабочая жидкость от источника питания поступает в пазовую полость (на фиг. 2 показано стрелкой В) поршня 2 силового цилиндра, а затем по дроссельн отверстиям 11 и 12 в поршневые полости 9 и 10, Со стороны пружинной управляющей полости 10 на поршень 2 действует дополнительная сила от пружины 3 и поэтому ь начальный момент поршень 2 всегда находится в крайнем верхнем положении. В это время вращающийся шток 8 рабочего органа, например, ведомой стенки шарового насоса переменной, производ тельности находится в положении, соответствующем максимальному углу его установки (см. фиг. 2), и, следовательно, максимальной производительности насоса. Для того, чтобы переместить вращаюсцийся шток 8 в другое заданное положение, необходи приоткрыть клапан управления 14. При этом происходит истечение жидкости через дроссель. 13 из пружинно поршневой полости 10, в результате чего создается определенный перепад давлений в поршневых полостях, зави сящий от величины приоткрытия клапана. 14, и поршень 2 перемещается вниз, сжимая пружину 3. В это время олзун б, отжимаясь левой сторо.ной аза 4, перемещает шток 8 в другое заданное положение. В заданном пооже нии поршень 2 удерживается за счет разности давлений в поршнеых полостях 9 и 10 и усилия пружины 3. При перемещении в новое положение шток 8.описывает дугу, вследствие чего, во время перемещения он еще и вдвигается или выдвигается в отверстие 7 ползуна 6, а поршень 2 в это время поворачивается на соответствующий угол вокруг своей оси на подшипнике 15. По сравнению с действующим усилием на вращающемся штоке 8 требуется значительно меньшее усилие на торЦе поршня 2 для перемещения штока 8 в новое положение. Так как паз 5 разделяет тело поршня 2 на две части, образуя подобие двух обратных клиньев, то отношение си.пы G)j и Q по правилу клина выразится соотношением угол наклона оси паза 5 к оси поршн я 2; О. - усилие, действующее на тоцец поршня. 2 ; О, - усилие, приложенное к вращающемуся штоку 8, а следовательно, и к ползуну 6. Здесь усилие Q равняется давлению в поршневой полости 9 минус давление в поршневой полости 10 и минус усилие пружины 3, Этим усилием поршень 2 удерживается в каком-то определенном заданном положении. Для перемещения в новое положение поршня 2, а, следовательно, и штока 8, необходимо увеличить или уменьшить давление в поршневой полости 10 воздействием на клапан управления 14. Перемещающее усилие G|i будет тем .меньше, чем меньше наклон паза 5 к оси поршня 2. При перемещении поршня 2 в одну сторону, ползун б со штоком 8 отжимаются одной стороной паза 5, а при движении в другую сторону, отжимаются другой стороной паза 5, скользя параллельными сторонами ползуна 6 по параллельным сторонам паза 4. Распределение сил, действующих на вращающийся шток во время работы насоса осуществляется следующим образом (см. фиг. 4). На вращающийся шток действует сила Р, направление которой в каждый момент времени изл еняется, так как процесс нагнетания в рабочей камере насоса по углу поворота вращающейся стенки длится 180. В начальный момент нагнетания рабочей камеры насоса сила Р направлена вдоль оси паза корпуса цилиндра. Сила Pf показывает одно из промежуточных положений вала и раскладывается на две составляющие О. и Q . Так как поршень по оси цилиндра имеет степень свободы, то Q будет напр лена по оси цилиндра, а О перпендикулярно ей и будет действовать через ползун и поршень на стенку цилиндра. Через 90 поворота вала полная сила -Р займет положение силы Р и будет действовать по оси цилиндра, а к оси паза в корпусе цилиндра перпендикулярно. Сила вращающемся валу действует в конце процеСса нетания рабочей камеры насоса и направлена в противоположную сторону. Такая конструкция силового цилинд ра для управления вращающимся штоком рабочего органа позволяет исключить высокие удельные давления в зоне контакта.вращающегося штока и паза . цилиндра, а следовательно, их износ. 0 Формула изобретения Силовой цилиндр для управления вращающимся штоком рабочего органа по авторскому свидетельству № 592210, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и ресурса механизма управления путем исключения высоких удельных давлений в зоне контакта штока и паза . корпуса, паз, Еьтолненный э корпусе, в сечении имеет форму четырехугольника с параллельными сторонa ш, а зун с отверстием для резмещения вращающегося штока установлен как в .пазу поршня, так и между параллельны ш cтopoнa да паза порпуса. ,, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 592210, кл. F 15 В 15/14, 1975.