Гидроцилиндр Советский патент 1981 года по МПК F15B15/22 

(54) ГИДРОЦИЛИНДР

Изобретение относится к гидравлическим машинам, а именно к гидродвигателям прямолинейного движения, и может быть использовано в устройствах, требующих четкой фиксации подвижных элементов в заданном положении при наличии больших перемещаемых масс или значительных ударных нагрузок, направленных по линии перемещения. Известен гидроцилиндр, содержащий корпус с рабочими полостями, образованными крышками и поршнем со штоком и по Я11невой газовый амортизатор 1. Однако этот гидроцилиндр, снижая нагрузки от прямого удара, не гасит энергии ударной нагрузки и поэтому после прекращения действия этой наг.рузки подвижные элементы гидроцилиьщ ра приходят в колебательное движение что ведет к медленному возвращению подвижных частей в предударное положение и к повышенному износу уплотне ний и пар трения. Кроме того, переме щение поршня со штоком под действием ударной нагрузки создает в полости, не воспринимаюдей эту нагрузку, разрежение, являющееся причиной возникновения кавитации в этой области и. .следовательно, кавитационного износа элементов гидроцилиндра. Цель изобретения - демпфирование колебаний поршня при действии ударной нагрузки. Указанная цель достигается тем, что гидроцилиндр снабжен гидравличес кими камерами, а поршяи амортизатора выполнены в виде полых стаканов, соединенных между собой толкателем, имеющих калиброванные внутренние кромки и смонтированных в гидравлических камерах с возможностью перемещения, причем на крышках корпуса концентрично стаканам расположены профилированные стержни, образующие с калиброванными кромками стаканов зазоры переменного сечения, газовый амортизатор выполнен в виде крышек, образующих замкнутую газовую полость, установленных с возможностью перемицения на толкателе и расположенных у закрытых торцов стаканов. Отнсянение диаметров стаканов амортизатора равно отношению сечений поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра. На чертеже изображен гидроцилиндр с амортизатором, продольный разрез. Гидроцилиндр содержит корпус 1 с рабочими полостями 2 и 3, образованными крышками 4 и 5 и поршнем б со штоком 7, и поршневой газовый амортиз тор, выполненный в виде образующих замкнутую газовую полость 8 и установленных с возможностью перемещения на толкателе 9 крышек 10. Гидроцилиндр имеет также гидравлические камеры 11 и 12. Поршни амор тизатора выполнены в виде полых стаканов 13 и 14, соединенных между собой толкателем, имеющих калиброванные внутренние кромки 15 и 16 и смон тированных в гидравлических камерах с возможностью перемещения. На крыш ках 4 и 5 корпуса 1 концентрично ст канам расположены профилированные стержни 17 и 18, входящие в полости 19 и 20 стаканов 13 и 14 и образующи с калиброванными кромками зазсры 21 и 22 переменного сечения. Крышки 10 расположены у закрытых торцов 23 и 24 стаканов. При этом от ношение диаметров стаканов амортизатора равно отношению сечений поршневой 2 и штоковой 3 рабочих полосте гидроцилиндра. Полости 19 и 20 сообщаются с поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра посредством каналов 25 и 26. Гидроцилиндр через гидрозамок 27 (на чертеже показан схематично) питается рабочей жидкостью. Газовая по лость 8 заполнена сжатым газом под давлением, превышающим давление рабочей жидкости в гидроцилиндре, необходимое для перемещения поршня 6 со штоком 7 при отсутствии ударных нагрузок. Гидроцилиндр работает следующим образом. В режиме перемещения поршня 6 со штоком 7 гидроцилиндр работает обычным образом. Рабочая жидкость, посту пая в одну из полостей 2 или 3 откры вает гидрозамок 27, двигает поршень со штоком и вытесняет жидкость из противоположной полости в сливную магистраль. Так как в газовой полости 8 амортизатора давление выше, чем давление рабочей жидкости, амортизатор в работе не участвует. При пре ращении подачи рабочей жидкости гидрозамок закрывается и поршень 6 со штоком 7 фиксируется в заданном положении. Приложение ударной нагрузки к што ку 7 в направлении на поршневую полость 2 повышает давление жидкости в этой полости. Через канал 25 в крышке 4 давление передается в полость 1 стакана 13. Последний, как только давление жидкости превышает давление газа в полости 8, перемещается, толкая дном подвижную крышку 10 и через толкатель 9 - стакан 14, и сжимая газ в полости 8. Одновременно со cta каном 13 движется и поршень б со штоком 7. При этом жидкость из поршневой полости 2 по каналу 25 вытесняется во внутреннюю полость 19 и из нее через кольцевой зазор 21 попадает в камеру 11. . Стакан 14, перемещаясь под действием толкателя 9, вытесняет жидкость из камеры 12 через кольцевой зазор 22 в внутреннюю полость 20, а из нее по каналу 26 в штоковую полость 3 гидроцилиндра. Это предотвращает возникновение разрежения в этой полости, а следовательно, и развитие кавитации. Дросселирование жидкости через кольцевые зазоры 21 и 22 ведет к поглощению кинетической энергии масс, связанных со штоком 7, т.е. энергии, полученной этими массами при ударном воздействии. Так как профиль наружной поверхности стержней 17 и 18 выполнен таким, чтобы давление жидкости в полостях 2 и 3 в течение всего хода демпфирования оставалось постоянным, то ход демпфирования не зависит от энергии удара. По окончании прямого хода демпфи рования, т.е. после прекращения движения поршня 6 в направлении на поршневую полость, расширяющийся газ полости 8, толкая подвижную крышку 10, перемещает стакан 13 в противоположном направлении. Последний, вытесняя жидкость из камеры 11 в полость 19, повторно дросселирует ее через кольцевой зазор 21. Далее жидкость из внутренней полости 19 по каналу 25 вытесняется в поршневую полость 2 гидроцилиндра. Увеличенный объем жидкости в поршневой полости перемещает поршень со штоком в сторону штоковой полости 3 и вытесняет жидкости из нее по каналу 26 во внутреннюю полость 20 стакана 14. Из этого стакана часть жидкости, дросселируясь на кольцевом зазоре 22, перетекает в камеру 12. Указанное движение происходит до тех пор, пока подвижная крышка 10 не встанет на первоначальное место и -не упрется периферийной частью вi уступ амортизатора. Вся система возвращается в предударное положение и готова к восприятию следующего ударного импульса. Восприятие ударного импульса с направлением, противоположным описанному, происходит аналогично. Гидроцилиндр с амортизатором позволяет демпфировать ударные нагрузки на постоянном, заранее заданном и не зависящем от энергии удара пути с одинаковым на всем пути демпфирования усилием на штоке. После гашения энергии ударного импульса шток 7 и связанные с ним подвижные элементы возвращаются в предударное положение. Кроме того, предотвращается возмож