Силовой цилиндр Советский патент 1982 года по МПК F16J1/02 

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике.

Известен силовой цилиндр, в котором снижение силы трения между уплотнением и гильзой цилиндра достигается уменьшением ширины контактной поверхности уплотнения и выполнением смазочных каналов в теле кольцевого эластичного уплотнения 1.

Однако этот силовой цилиндр имеет сложную конструкцию герметизирующего уплотнения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является силовой цилиндр, содержащий закрепленные на штоке кольцо-поршень и опорные втулки, расположенные с обеих сторон кольца-поршня, и уплотняющие манжеты, установленные на втулках 2.

Однако в известной конструкции цилиндра при подводе рабочей жидкости, например под максимальным рабочим давлением, она отжимает герметизирующую кромку неработающего уплотнения и в процессе реверсирования движения поршня сохраняется первоначальное давление в камере, образованной уплотнениями, повернутыми герметизирующей кромкой навстречу друг другу, что повышает потери на трение даже при малом давлении на поршень и снижает надежность работы.

Целью изобретения является повышение надежности путем гидродинамического центрирования поршня и снижения силы трения уплотнения и

10 поршня в зоне контакта с гильзой.

Поставленная цель достигается тем, что на наружной поверхности кольца-поршня выполнены двусторонние скосы, направленные от центра

15 к периферии и образующие с внутренней поверхностью цилиндра конфузорные зазоры, а в кольце-порвине выполнены сквозные осевые отверстия.

Кроме того, на наружной поверх20ности каждой КЗ опорных втулок выполнен односторонний скос, направленный в сторону ближайшей ко втулке полости: цилиндра.

При этом в опорной втулке, рас25 положен«с й со стороны поршневой полосы цилиндра, выполнено дроссельное отверстие, сообщгиощее эту полость с полостью между манжетами.

На чертеже изображен силовой ци30линдр.

Цилиндр состоит из кольца-поршня 1 и опорных втулок 2, на посадояных поверхностях которых установлены эластичные уплотняющие манжеты 3 развернутые герметизирующей кромкой в сторону кольца-поршня. Для лучшей работы уплотнений они поджимаются манжетодержателями 4. Перетечки жидкости вдоль штока устраняются за счет установки эластичных колец 5 в канавки опорных втулок. rioptueHb в сборе насаживается на посадочную поверхность штока 6, затягивается гайкой 7 и фиксируется шплинтом 8.

На опорной втулке, работающей в более нагруженной полости (обычно это порланевая полость) выполнено сквозное дроссельное отверстие 9, соединяющее поршневую полость с полостью между манжетами.

На наружной поверхности кольцапогхпяя 1 выполнены двусторонние скосы 10, направленные от центра к периферии и образующие с внутренне поверхностью цилиндра 11 конфузорны зазоры. В кольце-noptiiHe 1 выполнены сквозные осевые отверстия 12. На наружной поверхности втулок 2 выполнены односторонние скосы 13, напраленные в сторону ближайшей ко втулк полости цилиндра.

Принцип работы цилиндра заключаеся в следующем.

При подаче в поршневую полость рабочей жидкости под давлением, последняя смещает поршень в правую сторону, причем давление жидкости распространяется до правой манжеты 3, которая обеспечивает разделение полостей высокого и низкого давления . При этом отжимается тыльная сторона Левой манжеты от поверхности цилиндра и при движении поршня вправо не оказывает ему дополнительного сопротивления, что позволяет увеличить срок службы уплотнения за счет исключения трения его о . внутреннюю поверхность цилиндра и снижения температуры на уплотняющей кромке. Скосы 10 обеспечивают создание гидродинамического эффекта Благодаря динамическому подпору масляного слоя при быстром скольжении конусной поверхности кольца-поршня 1, несущей гидродинамический клин, обеспечивается отжим и центрировани поряоня по поверхности цилинд1 а, при этсм преодолевается прилагаемая к нейу р адиальная нагрузка, связанная с наличием изгибающего момента на ш-йрке.

Повышение давления в зоне гидродинамического эффекта способствует продавливанию жидкости во вторую расширяющуюся кольцевую дифузорную полость, обеспечивая тем самым жидкостное трение центрирующей поверхности кольца-поршня о гильзу. Из-за образующегося пониженного давления

в камере левой манжеты и повышенного давления в зоне гидродинамического эффекта, жидкость будет пополняться через осевые сквозные отверстия 12. При этом поступательное движение поршня обеспечит постоянный перепад давления и нормальное течение гидродинамического эффекта .

Скосы 13 выполнены для усиления гидродинамического эффекта. При движении поршня вправо в конфузорном зазоре, образованном левой опорной втулкой и поверхностью цилиндра создается гидродинамическая сила, способствующая центрированию поршня в цилиндре. Кроме того, избыточное гидродинамическое давление, возникающее в кольцевой конфузорной полости правой опорной втулки, уменьшает выдавливание тела уплотнения в зазор между опорной втулкой и поверхностью цилиндра, чем и повышается срок службы уплотнения. Гидродинамическое центрирование при движении поршня возможно осуществить, используя формы зазора между кольцом-поршнем, опорной втулкой и по-верхностью цилиндра, такие как ступенчатую, криволинейную и другие.

Наличие отверстия 9 в опорной втулке, исполняющего роль линейного нерегулируемого дросселя, обеспечит сброс давления из камеры, образованной повернутыми уплотнениями навстЕ €чу друг другу, в момент реверсирования движением поршня, либо при уменьшении давления в поршневой полости. При подводе рабочей жидкости в штоковую полость под давление например меньшим ранее подаваемого в поршневую полость, давление в полости между манжетами снизится до минимального, равного давлению слива жидкости из поршневой полости.

Следовательно, жидкость отжимает тыльную сторону герметнзирукЯцей кроки правой манжеты, в результате чего она не оказывает дополнительное сопротивление при движении поршня, а левая манжета обеспечивает разделение полостей.высокого и пониженного давлений.

Отверстие в опорной втулке обеспечивает не только сброс давления, но и потеряо некоторой части рабочей жидкости при поступательном движении поршия влево. Однако для сброса давления жидкости иэ малого объема проходной диаметр отверстия может быть выполнен достаточно малым, что не повлияет на герметичность штоковой Полости. Для поршневой полости утачки рабочей жидкости полностью исключаются.

При подводе рабочей жидкости под давлением в штоковую полость выше ранее подводимого в поршневую принцип работы цилиндра будет аналогичен ,

Предлагаемая конструкция цилиндра обеспечивает повышение герметизации полостей гидроцилиндра, срока службы сборного поршня и поддержание более длительное время расчетного КПД за счет гидродинамической центровки и снижения сил трения сборного порш)ня о гильзу.

Формула изобретения

1. Силовой цилиндр, содержащий закрепленные на штоке кольцо-поршень и опорные втулки, расположенные с обеих сторон кольца-поршня, и уплотняющие манжеты, установленные на втулках, отличающийс я тем, что, с целью повышения его надежности путем обеспечения гидродинамического центрирования поршня, на наружной поверхности кольца-поршня выполнены двусторонние скосы, направленные от центра к периферии и образующие с внутренней поверхностью Цилиндра конфузорные зазоры,а в кольце-поршне выполнены сквозные осевые отверстия,

2.Цилиндр по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что на наружной поверхности каждой из опорных втулок выполнен односторонний скос, направленный в сторону ближайшей ко втулке полости цилиндра.

3.Цилиндр по пп. 1 и 2, о т л ичающийс я тем, что в опорной втулке, расположенной со стороны поршневой полости цилиндра, выполнено дроссельное отверстие, сообщаю5 шее эту полость с полостью между манжетами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 631722, кл. F 16 J 1/00, 1978.

2. Житомирский В.К. Уплотнения. М., Машиностроение , 1964, с. 154, фиг. Зб.

8