пневматический исполнительный механизм двустороннего действия
Классы МПК: | F15B15/00 Пневматические или гидравлические устройства для перемещения органов из одного положения в другое F15B15/12 с качающимися лопастями или криволинейными цилиндрами F15B15/14 с прямолинейными цилиндрами |
Автор(ы): | Заславский А.А., Фимушкин В.С., Никаноров Б.А., Лагутичев С.Г. |
Патентообладатель(и): | Конструкторское бюро приборостроения |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-08-22 публикация патента:
27.09.1998 |
Пневматический исполнительный механизм двустороннего действия относится к области машиностроения и может быть использован в летательных аппаратах. Изобретение позволяет обеспечить работоспособность пневматического исполнительного механизма при низких рабочих давлениях и упрощении его конструкции. Пневматический исполнительный механизм двустороннего действия содержит в корпусе цилиндров два поршня с общим подвижным элементом и каналы для подвода и сброса воздуха. Канал для подвода воздуха выполнен в корпусе цилиндров между поршнями. Каждый из поршней установлен с рабочим ходом между каналом для подвода воздуха и соответствующим каналом для сброса воздуха. Между поршнями и стенками цилиндров выполнен зазор площадью Sвх, определяемой зависимостью
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599t.gif)
0 < Sсбр/Sп
0,8 и 0 < Sу/Sсбр
0,5, где Sсбр - площадь отверстия канала на сбросе, Sп - площадь поршня, Sу - площадь утечек при закрытом канале на сбросе. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599t.gif)
0 < Sсбр/Sп
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
Формула изобретения
Пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, содержащий в корпусе цилиндров два поршня с общим подвижным элементом и каналы для подвода и сброса воздуха, отличающийся тем, что канал для подвода воздуха выполнен в корпусе цилиндров между поршнями, а каждый поршень установлен с рабочим ходом между каналом для подвода воздуха и соответствующим каналом для сброса воздуха, причем поршни установлены относительно стенок цилиндров с зазором, площадь которого Sвх определяется зависимостью![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599-6t.gif)
при 0 < Sсбр/Sп
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
где Sсбр - площадь отверстия канала на сбросе;
Sп - площадь поршня;
Sу - площадь утечек при закрытом канале на сбросе.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в силовых приводах, например, летательных аппаратах. В указанных приводах широко применяются исполнительные механизмы в виде силового цилиндра двустороннего действия, содержащего поршень и каналы, которые попеременно используются для подвода или сброса рабочего тела (жидкости, сжатого воздуха) [1]. Для исключения перетекания рабочего тела из одной рабочей полости цилиндра в другую, снижающего развиваемое полезное усилие на поршне, по периметру поршня устанавливаются резиновые уплотнительные манжеты. При этом для гарантированного исключения перетекания рабочего тела устанавливается несколько манжет. В результате увеличивается сила трения поршня о цилиндр, существенно снижая полезное развиваемое усилие. При низких же рабочих давлениях исполнительный механизм становится не работоспособным. В известном устройстве [2] для герметизации рабочих полостей применены незамкнутые резиновые оболочки, одним концом прижатые к фланцу с патрубком для подвода воздуха, а другим - к поршню. В указанном устройстве полностью исключено перетекание рабочего тела при снижении усилия трения о стенки цилиндра. Но при этом усложняется конструкция и имеет место зависимость усилия трения от давления рабочего тела и от хода поршня, что оказывает негативное влияние на стабильность характеристик исполнительного механизма. Другим примером исключения перетекания рабочего тела из одной рабочей полости в другую является известное устройство [3], принятое авторами за прототип, в корпусе цилиндра которого размещены два поршня, соединенные общим штоком. При этом рабочие полости со своими поршнями разделены перегородкой в виде двух неподвижных дисков с уплотнительными резиновыми кольцами, обеспечивающими качественное уплотнение дисков по образующей цилиндра. Тем не менее кольца на штоке и компрессионные одиночные кольца на поршнях создают заметное усилие трения, что затрудняет применение прототипа при низких рабочих давлениях (104...2![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119007/183.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599-3t.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599-4t.gif)
где
Sсбр - площадь отверстия канала на сбросе;
Sп - площадь поршня;
Sу - площадь утечек при закрытом канале на сбросе. При этом в первом варианте устройства поршни установлены параллельно друг другу, оси цилиндров совмещены, а подвижный элемент выполнен в виде штока, установленного в крышках корпуса по оси цилиндров с возможностью перемещения. Во втором варианте поршни установлены в одной плоскости, цилиндры выполнены в виде тросов и расположены симметрично относительно оси симметрии поршней, а подвижный элемент выполнен в виде коромысла, которое закреплено средней частью на оси, пресекающей ось симметрии поршней под прямым углом и установленной в корпусе цилиндров с возможностью угловой прокачки. При этом поперечные сечения поршней и цилиндров могут иметь круглую или прямоугольную форму. Новые полезные свойства прямоугольного устройства обеспечиваются благодаря гарантированному зазору, введенному между поршнями и стенками цилиндров и служащему входным отверстием в каждый цилиндр, что обеспечивает перемещение поршней без трения о стенки цилиндров. При этом максимальное усилие, развиваемое исполнительным устройством, обеспечивается при соотношениях его конструктивных параметров, определяемых выше приведенной зависимостью. Основополагающим для получения указанной зависимости принималась физическая модель, полученная на основе известных уравнений газодинамики 4 и базирующаяся на выделении зон с движущимся газом в камерах исполнительного пневмомеханизма и распределительного устройства и зон с неподвижным газом вблизи поршней. При этом для каждой указанной зоны законы сохранения массы и энергии были сгруппированы в единую систему, что позволило при различных сочетаниях докритического и критического течения газа в различных конструктивных зонах исполнительного механизма при математическом моделировании на ЭВМ рассчитать его статические характеристики в безразмерном виде. На фиг. 1 представлены графики полученной зависимости, где M - развиваемое усилие (момент), Mт - тормозное усилие (момент), f - отношение площади зазора между поршнем и стенкой цилиндра к площади отверстия канала на сбросе, y - отношение площади утечек при закрытом канале на сбросе к его площади. Fо - отношение площади канала на сбросе к площади поршня. При машинной обработке графиков фиг. 1 получена аппроксимирующая зависимость конструктивных соотношений исполнительного механизма для области обеспечения максимальных развиваемых усилий
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119599/2119599-5t.gif)
0 < Fо
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119011/8773.gif)
![пневматический исполнительный механизм двустороннего действия, патент № 2119599](/images/patents/352/2119007/183.gif)
1. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике, том VI-VIII. -М.: Наука, 1981, том VII, с. 341, N 3804. 2. Авторское свидетельство N 1062437, кл. 15 15/00, 1982. 3. Авторское свидетельство N 1541424, кл. 15 15/00, 1987. 4.Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. -М.: Наука, 1969, гл. V, 6, с. 217-243.
Класс F15B15/00 Пневматические или гидравлические устройства для перемещения органов из одного положения в другое
Класс F15B15/12 с качающимися лопастями или криволинейными цилиндрами
гидропривод дискретного углового хода - патент 2497027 (27.10.2013) | ![]() |
поворотный гидроцилиндр со стопорением в начале и в конце хода - патент 2458262 (10.08.2012) | ![]() |
привод гидравлический неполноповоротный - патент 2439384 (10.01.2012) | ![]() |
неполноповоротный лопастной гидропривод - патент 2377447 (27.12.2009) | |
лопастной неполноповоротный гидродвигатель - патент 2375612 (10.12.2009) | ![]() |
неполноповоротный гидродвигатель - патент 2374507 (27.11.2009) | |
универсальный гидроцилиндр - патент 2319867 (20.03.2008) | ![]() |
гидроцилиндр - патент 2272940 (27.03.2006) | ![]() |
лопастный неполноповоротный гидродвигатель - патент 2251030 (27.04.2005) | ![]() |
поворотный гидродвигатель - патент 2230234 (10.06.2004) |
Класс F15B15/14 с прямолинейными цилиндрами