гидроцилиндр

Формула изобретения

1. Гидроцилиндр двухстороннего действия для перемещения единичной, и в частности второй, выдвижной секции многозвенной телескопической стрелы крано-манипуляторной установки, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы с приварным дном, съемной сквозной крышкой и фланцевым концевым присоединителем, односторонний полый шток с поршнем и концевыми присоединителями пальцевого типа, опорно-уплотнительные элементы подвижных и неподвижных соединений, грязесъемник и каналы подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости с приварными уголковыми резьбовыми присоединительными штуцерами, отличающийся тем, что в нем съемная сквозная крышка корпуса сопряжена с его гильзой посредством резьбового соединения, поршень выполнен в виде ступенчатой втулки с заниженной по отношению к его рабочему диаметру удлиненной шейкой, снабженной внутренней резьбой для сочленения с концом штока и несколькими равнорасположенными по окружности, либо одним установочным винтом для дополнительной контровки по месту соединения, застопоренным кернением в шлиц в резьбу в двух или трех точках глубиной 1,0-1,5 мм под углом 30-45, на противоположном конце штока посредством резьбового соединения жестко закреплен, с обеспечением необходимой герметичности при помощи соответствующего кольцевого уплотнителя, призматический хвостовик с аналогичной дополнительной контровкой, концевые присоединители штока размещены на боковых стенках его хвостовика, внутри штока установлен с формированием концентрически расположенной кольцевой камеры открытый с обеих сторон трубчатый тонкостенный сердечник, с базирующимися в соответствующих расточках поршня и хвостовика штока гладкими цилиндрическими закон-цовками, герметизированными по месту сопряжения с ними при помощи кольцевых уплотнителей, сообщающий напроход через соответствующее сверление в теле хвостовика поршневую полость с приваренным к нему гнутым трубопроводом, оканчивающимся приварным прямым резьбовым присоединительным штуцером, при этом кольцевая камера, образованная между стенкой штока и сердечником, сообщена с одной стороны сквозным радиальным отверстием в шейке поршня со штоковой полостью, а с противоположной, через аналогичное сверление в теле хвостовика с приваренным к нему в одной плоскости другим гнутым трубопроводом, оканчивающимся точно таким же приварным прямым резьбовым присоединительным штуцером, для радиальной фиксации поршня и штока, с возможностью их перемещения, использованы разрезные опорно-направляющие кольца с косым замком из высокопрочного и износостойкого композиционного полимерного антифрикционного материала, например, угленаполненного полиамида, а для герметизации подвижных соединений комбинированные уплотнения на основе уплотнительных колец из износостойкого композиционного полимерного материала с высокими антифрикционными свойствами, например, коксонаполненного фторопласта, и поджимных колец из упругодеформируемого маслостойкого материала, например, резины.

2. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем осевая фиксация сердечника внутри штока выполнена посредством поджатая его хвостовиком штока к сформированному в соответствующей расточке поршня кольцевому буртику через пакет компенсационных шайб.

3. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем в теле поршня со стороны приварного дна корпуса выполнено торцовое углубление соответствующих размеров и конфигурации, обеспечивающее оптимальные условия подвода рабочей жидкости к торцу поршня.

4. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем уголковый резьбовой присоединительный штуцер канала подвода рабочей жидкости в поршневую полость размещен на внешней торцовой поверхности приварного дна корпуса с ориентацией резьбового хвостовика книзу, в одной плоскости с уголковым резьбовым присоединительным штуцером канала подвода рабочей жидкости в штоковую полость и концевыми присоединителями пальцевого типа.

5. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем фланцевый концевой присоединитель размещен на его гильзе в зоне расположения съемной сквозной крышки рядом с уголковым резьбовым присоединительным штуцером канала подвода рабочей жидкости в штоковую полость и снабжен симметрично выполненным относительно штуцера технологическим вырезом, обеспечивающим доступ сварочного инструмента к месту его приварки.

6. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем прямые резьбовые присоединительные штуцеры приваренных к призматическому хвостовику штока гнутых трубопроводов пространственно вынесены в зону расположения съемной сквозной крышки корпуса, с диаметрально противоположной по отношению к уголковым резьбовым присоединительным штуцерам стороны на примерно одинаковом с ними радиальном вылете, с размещением их друг над другом параллельно продольной оси гильзы в одной плоскости, перпендикулярной плоскости расположения концевых пальцевых присоединителей, и линейно разнесены между собой в осевом и вертикальном направлениях.

7. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем все силовые элементы металлоконструкции выполнены из высококачественной среднеуглеродистой низколегированной стали, упрочненной термомеханической обработкой.

8. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что в нем геометрические размеры штока и соответствующие соотношения между ними, определяющие его гибкость, выбраны с учетом механических свойств материала, из условия минимизации габаритов и массы и гарантированного обеспечения работы при выдвижении, с приложенной к нему максимальной эксплуатационной нагрузкой в зоне упругих деформаций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения, а именно к гидроцилиндрам двухстороннего действия для перемещения единичных, и в частности вторых, выдвижных секций многозвенных телескопических стрел краноманипуляторных установок.

Известно достаточно большое количество аналогов изобретения как отечественной, так и зарубежной разработки, способных решить указанную задачу (см., например, авт. свид. SU 889986, F 16 J 10/02, 1981 г.; SU 1227593 A1, B 66 C 23/88, 30.10.88 г.; заявку ФРГ 4002558, F 15 B 15/14, 23.08.90 г.; пат. US 544968, F 01 B 31/00, 15.08.95 г.; RU 2148733, F 15 B 15/00, 10.05.2000 г.; В. А. Васильченко. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1983 г., ББК 34.447, В19, УДК 62-82/625.08 (03), стр.93, рис. 3.40; Пособие для операторов (машинистов) по безопасной эксплуатации кранов-манипуляторов. М.: НПО ОБТ, 1995, ББК 32.816Н, П62, УДК [221.856.8-5: 658.382.3]: 658.386.05, автор-составитель Н.А. Шишков, стр.52, рис.22 и стр. 53, рис.23, и др. общетехническую и специальную литературу по гидроприводу).

Для перемещения единичных выдвижных секций многозвенных телескопических стрел в большинстве случаев используют автономные одноступенчатые гидроцилиндры традиционного исполнения с парой концевых присоединителей, чаще всего шарнирного типа, и двумя присоединительными резьбовыми штуцерами для подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости, располагаемыми обычно на внешней боковой поверхности корпуса (см., например, "Пособие..." Н.А. Шишкова, стр.52, рис.22) или специальные многоступенчатые телескопического и иных типов (см., например, "Пособие..." Н.А. Шишкова, стр.53, рис.23, а также SU 1227593 A1).

В связи с особенностями компоновки и работы указанного стрелового оборудования к конструкции гидроцилиндров данного назначения наряду с традиционными предъявляется ряд специальных дополнительных требований, например, по компактности исполнения, организации соответствующей прокладки и разводки гидравлических магистралей питания, весовому совершенству, удобству монтажа, демонтажа, технического обслуживания, эстетичности и др.

Они имеют обычно относительно небольшой диаметр, но значительную длину.

Для краноманипуляторных установок большой грузоподъемности с многозвенными телескопическими стрелами разработка и изготовление таких гидроцилиндров представляют достаточно сложную техническую проблему.

Многие из известных автономных одноступенчатых гидроцилиндров традиционного исполнения стандартизованы и производятся серийно. При этом номенклатура их чрезвычайно велика. Только в Европе более 120 фирм изготавливают различные типы гидроцилиндров для самых разнообразных машин и оборудования.

Однако в ряде случаев стандартные гидроцилиндры общемашиностроительного назначения не всегда удовлетворяют разработчиков специальной техники из-за несоответствия их тем или иным из вышеперечисленных требований, а также по развиваемым усилиям, степени герметизации рабочих полостей, ресурсу и другим технико-эксплуатационным характеристикам. Для каждого из них необходима организация своих индивидуальных гидравлических трактов питания с использованием гибких шлангов и формированием соответствующих петель их провисания большой протяженности, загромождающих окружающее пространство, ухудшающих эстетичный вид телескопической стрелы и др.

Используемые же для рассматриваемой цели вышеупомянутые специальные многоступенчатые гидроцилиндры слишком сложны в конструктивном исполнении со всеми вытекающими из этого последствиями.

Из числа известных аналогов заявляемого технического решения ближайшим (прототипом) может служить гидроцилиндр двухстороннего действия для выдвижения секций многозвенной стрелы крана-манипулятора МКС-4032, изображенный на рис.22 стр.52 "Пособия..." Н.А. Шишкова.

Указанный гидроцилиндр содержит корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы с приварным дном, съемной сквозной крышкой и концевыми присоединителями пальцевого типа для шарнирного закрепления на металлоконструкции одной из секций стрелы, односторонний полый шток с поршнем и концевым присоединителем в виде ввертного уха, шарнирно сопрягаемого с другой, выдвижной, секцией стрелы, опорно-уплотнительные элементы подвижных и неподвижных соединений, грязесъемник и каналы подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости с двумя размещенными на внешней боковой поверхности гильзы резьбовыми присоединительными штуцерами уголкового типа.

Концевые присоединители данного гидроцилиндра обеспечивают шарнирное закрепление его на металлоконструкции стрелового оборудования крана-манипулятора по двухопорной схеме. При больших перемещениях выдвигаемых секций телескопических стрел в краноманипуляторных установках тяжелого класса гидроцилиндры их привода преодолевают значительное сопротивление. Подвергаясь под действием больших сжимающих усилий продольному изгибу, шток такого гидроцилиндра может потерять устойчивость и выйти из строя.

Для обеспечения необходимой устойчивости гидроцилиндра при работе в таких условиях обычно увеличивают его соответствующие геометрические размеры, что препятствует оптимизации конструкции по компактности исполнения и весовому совершенству.

Наличие в известном гидроцилиндре только двух резьбовых штуцеров для подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости и особенности конструктивного исполнения гидравлических трактов питания не позволяют реализовать перспективные схемы последовательного задействования от него гидроцилиндров перемещения остальных секций многозвенных телескопических стрел краноманипуляторных установок. К тому же выполнение указанных штуцеров уголковыми с расположением в одной с пальцевыми концевыми присоединителями корпуса плоскости и ориентацией их стыковочными хвостовиками навстречу друг другу значительно усложняет соответствующую разводку магистралей его питания по металлоконструкции стрелы.

Съемная сквозная крышка корпуса в данном гидроцилиндре закреплена во внутренней полости его гильзы при помощи разрезного пружинного кольца. Очевидно, что такие соединения способствуют компактности и улучшению весового совершенства конструкции.

Однако сборка соединений указанного типа затруднена из-за большой жесткости пружинного кольца. Для этого необходима специальная технологическая оснастка. К тому же они весьма чувствительны к различного рода неточностям изготовления, приводящим к возможности относительного смещения взаимодействующих с пружинным кольцом кромок сопрягаемых деталей.

В связи с этим, под действием больших рабочих усилий, развиваемых гидроцилиндром, в процессе эксплуатации на взаимодействующих с пружинным кольцом круглого сечения кромках сопрягаемых деталей реализуются значительные контактные напряжения, приводящие к их смятию. В результате смятия указанных кромок происходит своего рода завальцовка сопрягаемых деталей, чрезвычайно затрудняющая их разборку. В практике эксплуатации известны случаи трансформирования по этой причине подобных разъемных соединений в неразъемные.

Исполнение в прототипе поршня съемным с манжетными уплотнениями, защищенными концевыми шайбами и креплением гайкой слишком усложняет конструкцию гидроцилиндра, увеличивает ее осевые и радиальные габариты и ухудшает весовое совершенство.

Задачей настоящего изобретения являются упрощение конструкции, сокращение габаритов, повышение весового совершенства, обеспечение удобства сборки, разборки и монтажа заявляемого гидроцилиндра на металлоконструкции многозвенной телескопической стрелы краноманипуляторной установки, технического обслуживания и возможности отбора рабочей жидкости из поршневой и штоковой полостей для последовательного задействования гидроцилиндров перемещения остальных секций стрелы, а также улучшение других его технико-эксплуатационных качеств.

В соответствии с изобретением поставленная задача достигается тем, что в заявляемом гидроцилиндре двухстороннего действия для перемещения единичной, и в частности второй, выдвижной секции многозвенной телескопической стрелы краноманипуляторной установки, содержащем корпус, выполненный в виде цилиндрической гильзы с приварным дном, съемной сквозной крышкой и фланцевым концевым присоединителем, односторонний полый шток с поршнем и концевыми присоединителями пальцевого типа, опорно-уплотнительные элементы подвижных и неподвижных соединений, грязесъемник и каналы подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости с приварными уголковыми резьбовыми присоединительными штуцерами, съемная сквозная крышка корпуса сопряжена с его гильзой посредством резьбового соединения, поршень выполнен в виде ступенчатой втулки с заниженной по отношению к его рабочему диаметру удлиненной шейкой, снабженной внутренней резьбой для сочленения с концом штока и несколькими равнорасположенными по окружности, либо одним установочным винтом для дополнительной контровки по месту соединения, застопоренным кернением в шлиц в резьбу в двух или трех точках глубиной 1,0-1,5 мм под углом 30-45 градусов, на противоположном конце штока посредством резьбового соединения жестко закреплен с обеспечением необходимой герметичности при помощи соответствующего кольцевого уплотнителя призматический хвостовик с аналогичной дополнительной контровкой, концевые присоединители штока размещены на боковых стенках его хвостовика, внутри штока установлен с формированием концентрически расположенной кольцевой камеры открытый с обеих сторон трубчатый тонкостенный сердечник с базирующимися в соответствующих расточках поршня и хвостовика штока гладкими цилиндрическими законцовками, герметизированными по месту сопряжения с ними при помощи кольцевых уплотнителей, сообщающий напроход через соответствующее сверление в теле хвостовика поршневую полость с приваренным к нему гнутым трубопроводом, оканчивающимся прямым резьбовым присоединительным штуцером, при этом кольцевая камера, образованная между стенкой штока и сердечником, сообщена с одной стороны сквозным радиальным отверстием в шейке поршня со штоковой полостью, а с противоположной, через аналогичное сверление в теле хвостовика - с приваренным к нему в одной плоскости другим гнутым трубопроводом, оканчивающимся точно таким же приварным прямым резьбовым присоединительным штуцером, для радиальной фиксации поршня и штока с возможностью их перемещения использованы разрезные опорно-направляющие кольца с косым замком из высокопрочного и износостойкого композиционного полимерного антифрикционного материала, например угленаполненного полиамида, а для герметизации подвижных соединений - комбинированные уплотнения на основе уплотнительных колец из износостойкого композиционного полимерного материала с высокими антифрикционными свойствами, например коксонаполненного фторопласта, и поджимных колец из упругодеформируемого маслостойкого материала, например резины.

Достижению поставленной задачи способствует также то, что в заявляемом гидроцилиндре осевая фиксация сердечника внутри штока выполнена посредством поджатия его хвостовиком штока к сформированному в соответствующей расточке поршня кольцевому буртику через пакет компенсационных шайб, в теле поршня со стороны приварного дна корпуса выполнено торцовое углубление соответствующих размеров и конфигурации, обеспечивающие оптимальные условия подвода рабочей жидкости к торцу поршня, уголковый резьбовой присоединительный штуцер канала подвода рабочей жидкости в поршневую полость размещен на внешней торцевой поверхности приварного дна корпуса с ориентацией резьбового хвостовика книзу, в одной плоскости с уголковым штуцером канала подвода рабочей жидкости в штоковую полость и концевыми присоединителями пальцевого типа, фланцевый концевой присоединитель корпуса размещен на его гильзе в зоне расположения съемной сквозной крышки рядом с уголковым резьбовым присоединительным штуцером канала подвода рабочей жидкости в штоковую полость и снабжен симметрично выполненным относительно указанного штуцера технологическим вырезом, обеспечивающим доступ сварочного инструмента к месту его приварки, прямые резьбовые присоединительные штуцеры приваренных к призматическому хвостовику штока гнутых трубопроводов пространственно вынесены в зону расположения съемной сквозной крышки корпуса, с диаметрально противоположной по отношению к уголковым резьбовым присоединительным штуцерам стороны на примерно одинаковом с ними радиальном вылете, с размещением их друг над другом параллельно продольной оси последнего в одной плоскости, перпендикулярной плоскости расположения его концевых пальцевых присоединителей, и линейно разнесены между собой в осевом и вертикальном направлениях, все силовые элементы металлоконструкции выполнены из высококачественной среднеуглеродистой низколегированной стали, например, марки 30ХГСА, упрочненной термомеханической обработкой, а геометрические размеры штока и соответствующие соотношения между ними, определяющие его гибкость, выбраны с учетом механических свойств материала из условия минимизации габаритов и массы и гарантированного обеспечения работы при выдвижении с приложенной к нему максимальной эксплуатационной нагрузкой в зоне упругих деформаций.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - общий вид заявляемого гидроцилиндра;

на фиг.2 - вид А сверху на гидроцилиндр;

на фиг.3 - вид Б справа на гидроцилиндр;

на фиг.4 - поперечное сечение В-В хвостовика штока гидроцилиндра;

на фиг.5 - продольный вертикальный разрез Г-Г хвостовика штока гидроцилиндра;

на фиг.6 - поперечное сечение Д-Д гидроцилиндра;

на фиг. 7 - выносной элемент Е с увеличенным изображением опорно-направляющего кольца поршня гидроцилиндра;

на фиг. 8 - общий вид в плане многозвенной телескопической стрелы краноманипуляторной установки с размещенным на ней заявляемым гидроцилиндром (часть других гидроцилиндров стрелы условно не показана);

на фиг.9 - вид Ж сбоку на телескопическую стрелу со стороны заявляемого гидроцилиндра;

на фиг. 10 - выносной элемент И с изображением фрагмента узла крепления штока заявляемого гидроцилиндра на телескопической стреле;

на фиг.11 - вид К на узел крепления корпуса заявляемого гидроцилиндра на телескопической стреле;

на фиг. 12 - поперечное сечение Л-Л телескопической стрелы с заявляемым гидроцилиндром по месту закрепления на ней его штока;

на фиг. 13 - вид М на узел крепления штока заявляемого гидроцилиндра на телескопической стреле;

на фиг.14 - схематическое изображение продольного изгиба штока заявляемого гидроцилиндра в зоне упругих деформаций при работе на выдвижение с приложенной к нему максимальной эксплуатационной нагрузкой;

на фиг.15 - схема гидравлическая соединения заявляемого гидроцилиндра с гидроцилиндрами выдвижения первой и последующей выдвижных секций телескопической стрелы краноманипуляторной установки.

Заявляемый гидроцилиндр 1 двухстороннего действия для перемещения единичной, и в частности второй, выдвижной секции 2 многозвенной телескопической стрелы 3 краноманипуляторной установки содержит корпус 4, выполненный в виде цилиндрической гильзы 5 с приварным дном 6, съемной сквозной крышкой 7 и фланцевым концевым присоединителем 8, односторонний полый шток 9 с поршнем 10 и концевыми присоединителями 11, 12 пальцевого типа, опорно-уплотнительные элементы 13-20 подвижных и неподвижных соединений, грязесъемник 21 и каналы 22, 23 подвода рабочей жидкости в поршневую и штоковую полости 24, 25 с приварными уголковыми резьбовыми присоединительными штуцерами 26, 27.

Съемная сквозная крышка 7 корпуса 4 сопряжена с его гильзой 5 посредством резьбового соединения 28 с дополнительной контровкой одним или несколькими установочными винтами 29, застопоренными кернением в шлиц в резьбу в двух или трех точках глубиной 1,0-1,5 мм под углом 30-45 градусов.

Данное соединение съемной сквозной крышки с гильзой корпуса заявляемого гидроцилиндра в технологическом плане достаточно просто и обладает, по сравнению с прототипом, гораздо большей прочностью, надежностью, легкостью и удобством монтажа и разборки в процессе эксплуатации.

Поршень 10 выполнен в виде ступенчатой втулки с заниженной по отношению к его рабочему диаметру удлиненной шейкой 30, снабженной внутренней резьбой 31 для сочленения с концом штока 9 и несколькими равнорасположенными по окружности, либо одним установочным винтом 32 для дополнительной контровки по месту соединения, застопоренным кернением в шлиц в резьбу в двух или трех точках глубиной 1,0-1,5 мм под углом 30-45 градусов.

Данное техническое решение позволяет существенно упростить конструкцию штока с поршнем, сократить осевые и радиальные габариты и получить соответствующий выигрыш по ее массе.

На противоположном конце штока 9 посредством резьбового соединения 33 жестко закреплен с обеспечением необходимой герметичности при помощи соответствующего кольцевого уплотнителя 34 призматический хвостовик 35 с аналогичной дополнительной контровкой одним или несколькими равнорасположенными по окружности установочными винтами 36.

Снабжение штока таким хвостовиком повышает надежность фиксации его в окружном направлении в соответствующем посадочном месте 37 металлоконструкции второй единичной выдвижной секции 2 телескопической стрелы 3. К тому же, данное техническое решение позволяет практически полностью разгрузить его концевые присоединители 11, 12 пальцевого типа от воздействия крутящего момента относительно продольной оси гидроцилиндра 1.

Концевые присоединители 11, 12 штока 9 размещены на боковых стенках 38, 39 его хвостовика 35. Это позволяет упростить монтаж заявляемого гидроцилиндра на рабочем месте и облегчить прокладку и разводку подсоединяемых к нему магистралей питания.

Внутри штока 9 установлен с формированием концентрически расположенной кольцевой камеры 40 открытый с обеих сторон трубчатый тонкостенный тоннельный сердечник 41 с базирующимися в соответствующих расточках 42, 43 поршня 10 и хвостовика 35 штока гладкими цилиндрическими законцовками 44, 45, герметизированными по месту сопряжения с ними при помощи кольцевых уплотнителей 46, 47.

Сердечник 41 сообщает напроход через соответствующее сверление 48 в теле хвостовика 35 поршневую полость 24 с приваренным к нему гнутым трубопроводом 49, оканчивающимся приварным прямым резьбовым присоединительным штуцером 50. При этом кольцевая камера 40, образованная между стенкой 51 штока 9 и сердечником 41, сообщена с одной стороны сквозным радиальным отверстием 52 в шейке 30 поршня 10 со штоковой полостью 25, а с противоположной, через аналогичное сверление 53 в теле хвостовика 35 - с приваренным к нему в одной плоскости другим гнутым трубопроводом 54, оканчивающимся точно таким же приварным прямым резьбовым присоединительным штуцером 55.

Данное техническое решение обеспечивает возможность отбора рабочей жидкости из поршневой и штоковой полостей заявляемого гидроцилиндра для последовательного задействования гидроцилиндров перемещения остальных единичных выдвижных секций многозвенной телескопической стрелы краноманипуляторной установки. Оно позволяет отказаться при формировании соответствующих гидравлических трактов питания гидроцилиндров телескопической стрелы от использования гибких шлангов с организацией необходимых петель провисания, заменяя их повсюду жесткими трубопроводами строго определенной длины и конфигурации и на этой основе обеспечить требуемую компактность прокладки и разводки указанных трактов, удобство монтажа и демонтажа, а также существенно повысить весовое совершенство и эстетичный вид стрелового оборудования в целом.

Для радиальной фиксации поршня 10 и штока 9 заявляемого гидроцилиндра с возможностью их перемещения использованы разрезные опорно-направляющие кольца 13, 15, 16, 19 с косым замком 56 из высокопрочного и износостойкого композиционного полимерного антифрикционного материала, например угленаполненного полиамида, а для герметизации подвижных соединений - комбинированные уплотнения 14, 17, 18 на основе уплотнительных колец 57-5-59 из износостойкого композиционного полимерного материала с высокими антифрикционными свойствами, например коксонаполненного фторопласта, и поджимных колец 60-62 из упругодеформируемого маслостойкого материала, например резины, производства отечественной фирмы "AGA-ЭЛКОНТ".

Отличающиеся высоким качеством изготовления опорно-уплотнительные элементы указанной фирмы достаточно компактны, обладают относительно малым трением, большим сроком службы, могут работать в широком диапазоне температур с обеспечением сравнительно хорошей герметичности при давлении до 35 МПа и более и линейных скоростях до 2 м/с. По основным своим параметрам они соответствуют мировым стандартам.

Опорно-направляющие кольца практически исключают касание и возможность задира стальных поверхностей штока и зеркала гильзы корпуса гидроцилиндра и способствуют в совокупности с комбинированными уплотнениями увеличению ресурса его работы благодаря полированию указанных поверхностей при трении в процессе эксплуатации.

Использование в их конструкции косых замков практически полностью исключает вероятность возникновения вибраций и скрипов в опорах.

Опорно-уплотнительные элементы фирмы "AGA-ЭЛКОНТ" значительно улучшают условия смазки подвижных деталей гидроцилиндра, достаточно надежны в работе и отличаются удобством монтажа и замены. В связи с этим, указанными изделиями в настоящее время комплектуют свою продукцию более 100 машиностроительных предприятий.

Осевая фиксация сердечника 41 внутри штока 9 выполнена посредством поджатая его хвостовиком 35 штока к сформированному в соответствующей расточке 42 поршня 10 кольцевому буртику 63 через пакет компенсационных шайб 64.

Указанное техническое решение значительно упрощает изготовление сопрягаемых деталей за счет соответствующего снижения требований по точности механической обработки и их сборку.

В теле поршня 10 со стороны приварного дна 6 корпуса 4 заявляемого гидроцилиндра выполнено торцовое углубление 65 соответствующих размеров и конфигурации, обеспечивающее оптимальные условия подвода рабочей жидкости к соответствующему торцу поршня.

Данное техническое решение позволяет оптимизировать условия подвода рабочей жидкости к торцу поршня при втянутом внутрь гильзы корпуса гидроцилиндра штоке. Благодаря ему рабочая жидкость действует в этом положении сразу же практически на всю эффективную площадь поршня.

Уголковый резьбовой присоединительный штуцер 26 канала 22 подвода рабочей жидкости в поршневую полость 24 размещен на внешней торцовой поверхности 66 приварного дна 6 корпуса с ориентацией резьбового хвостовика книзу, в одной плоскости с уголковым резьбовым присоединительным штуцером 27 канала 23 подвода рабочей жидкости в штоковую полость 25 и концевыми присоединителями 11, 12 пальцевого типа.

Данное техническое решение обусловлено в основном необходимостью обеспечения компактности размещения заявляемого гидроцилиндра на стреловом оборудовании краноманипуляторной установки и удобства подсоединения к нему соответствующих трубопроводов питания.

Фланцевый концевой присоединитель 8 корпуса 4 размещен на его гильзе 5 в зоне расположения съемной сквозной крышки 7 рядом с уголковым резьбовым присоединительным штуцером 27 канала 23 подвода рабочей жидкости в штоковую полость 25 и снабжен симметрично выполненным относительно указанного штуцера технологическим вырезом 67, обеспечивающим доступ сварочного инструмента к месту его приварки.

Указанное техническое решение позволяет минимизировать расстояние между концевыми присоединителями 8 и 11, 12 заявляемого гидроцилиндра, что существенно улучшает условия его работы при эксплуатации в составе стрелового оборудования краноманипуляторной установки.

Прямые резьбовые присоединительные штуцеры 50, 55 приваренных к призматическому хвостовику 35 штока 9 гнутых трубопроводов 49, 54 пространственно вынесены в зону расположения съемной сквозной крышки 7 корпуса 4, с диаметрально противоположной по отношению к уголковым резьбовым присоединительным штуцерам 26, 27 стороны на примерно одинаковом с ними радиальном вылете, с размещением их друг над другом параллельно продольной оси гильзы 5 в одной плоскости 68, перпендикулярной плоскости расположения концевых пальцевых присоединителей 11, 12 и линейно разнесены между собой в осевом и вертикальном направлениях.

Данное техническое решение позволяет минимизировать поперечные и осевые габариты заявляемого гидроцилиндра и обеспечить компактность размещения его на стреловом оборудовании краноманипуляторной установки и удобство подсоединения к нему соответствующих трубопроводов.

Все силовые элементы металлоконструкции заявляемого гидроцилиндра выполнены из высококачественной среднеуглеродистой низколегированной стали, например, марки 30ХГСА, упрочненной термомеханической обработкой.

Указанная обработка предусматривает совмещение двух механизмов упрочнения, пластическую деформацию и закалку в единый технологический процесс.

Такое комбинированное воздействие применительно к среднеуглеродистым низколегированным сталям позволяет повысить весь комплекс их механических свойств и особенно пластичность и вязкость материала, что наиболее важно для высокопрочного состояния. По сравнению с обычной обработкой прирост прочности при термомеханической обработке составляет порядка 10-20%, а характеристики пластичности и вязкости повышаются в 1,5-2 раза.

Использование для изготовления силовых деталей заявляемого гидроцилиндра упрочненной среднеуглеродистой низколегированной стали позволяет значительно уменьшить габариты и массу, а также увеличить его долговечность. В результате могут резко сократиться простои краноманипуляторной установки и повыситься ее удельная производительность в расчете на единицу ее массы, снизиться себестоимость производимых работ и сократиться потребность в соответствующих запасных частях.

Практика эксплуатации сварных конструкций механизмов строительно-дорожных и других машин из высокопрочных среднеуглеродистых низколегированных сталей показывает, что экономически целесообразно использовать относительно более дорогую, по сравнению с низкоуглеродистой, качественную сталь, но зато значительно повысить надежность и долговечность конструкции.

В связи с повышенным содержанием углерода для сварки таких сталей применяются специальные технологии, предусматривающие оптимальные условия сварки, исключающие появление трещин и обеспечивающие требуемую пластичность, прочность и хладостойкость в околошовной зоне.

Такие технологии на сегодня хорошо освоены соответствующими специализированными машиностроительными предприятиями и позволяют получать сварные соединения со свойствами, равными или близкими к свойствам основного металла.

Геометрические размеры штока 9 и соответствующие соотношения между ними, определяющие его гибкость, выбраны в заявляемом гидроцилиндре с учетом механических свойств материала из условия минимизации габаритов и массы и гарантированного обеспечения работы при выдвижении с приложенной к нему максимальной эксплуатационной нагрузкой в зоне упругих деформаций.

Шток 9 заявляемого гидроцилиндра представляет собой стержневой элемент большой гибкости. При работе на выдвижение с максимальными эксплуатационными нагрузками он вынужден преодолевать большие сопротивления. Под действием значительных сжимающих нагрузок он подвергается продольному изгибу (см. фиг. 14). Гибкость его определяется известным соотношением:



где l - длина штока, см;

i - радиус инерции поперечного сечения штока, см.

где d - наружный диаметр штока, см;

d₁ - внутренний диаметр штока, см.

Предельное значение гибкости для штока заявляемого гидроцилиндра с учетом механических свойств его материала ограничено 150-200.

Указанное ограничение гарантированно обеспечивает работу штока при выдвижении с приложенной к нему максимальной эксплуатационной нагрузкой в зоне упругих деформаций.

Данное техническое решение позволяет минимизировать поперечные габариты и массу штока заявляемого гидроцилиндра при достаточно большой длине с обеспечением допустимых по условиям эксплуатации стрелового оборудования краноманипуляторной установки прогибов при боковом выпучивании его под действием сжимающих нагрузок.

Конструктивно корпус 4 заявляемого гидроцилиндра 1 жестко закрепляют при помощи фланцевого концевого присоединителя 8 и болтов 69 на одной из наклонных граней 70 первой выдвижной секции 71 телескопической стрелы 3 напротив гидроцилиндра 72 ее выдвижения, а шток 9 посредством хвостовика 35 с пальцевыми концевыми присоединителями 11, 12 и надетыми на них вкладышами 73, 74, зафиксированными разрезными стопорными пружинными кольцами 75 в пазах 76 приваренного к аналогичной грани 77 второй выдвижной секции 2 указанной стрелы кронштейна 78 с возможностью относительного перемещения штока в пазах.

В поршневую полость 24 заявляемого гидроцилиндра 1 рабочая жидкость подается от гидроцилиндра 72 по трубопроводу 79 через уголковый резьбовой присоединительный штуцер 26 канала 22.

Под действием развиваемого в указанной полости давления рабочей жидкости шток 9 заявляемого гидроцилиндра 1 перемещается относительно "неподвижного" корпуса 4 в крайнее левое положение. При этом шарнирно сочлененная с ним вторая выдвижная секция 2 многозвенной телескопической стрелы 3 выдвигается из полости первой выдвижной секции 71.

Одновременно с этим рабочая жидкость из поршневой полости 24 заявляемого гидроцилиндра 1 через тоннельный канал 80 сердечника 41, сверление 48 в хвостовике 35 штока 9 и подсоединенный к его резьбовому штуцеру 50 трубопровод 81 попадает в поршневую полость 82 гидроцилиндра 83 перемещения последующей (третьей) секции 84 многозвенной телескопической стрелы 3, обеспечивая его работу.

В штоковую полость 25 заявляемого гидроцилиндра 1 рабочую жидкость подают от гидроцилиндра 72 по трубопроводу 85, подсоединенному к резьбовому штуцеру 27. Под действием развиваемого в указанной полости давления рабочей жидкости поршень 10 со штоком 9 перемещается в обратном направлении в крайнее правое положение.

При этом шарнирно связанная со штоком 9 вторая выдвижная секция 2 стрелы 3 втягивается в полость ее первой выдвижной секции 71. Одновременно с этим рабочая жидкость из штоковой полости 25 заявляемого гидроцилиндра 1 через радиальное отверстие 52 в штоке 30 поршня 10, кольцевую камеру 40 штока 9, сверление 53 в его хвостовике 35 и подсоединенный к резьбовому штуцеру 55 трубопровод 86 попадает в штоковую полость 87 гидроцилиндра 83 перемещения последующей (третьей) секции 84 многозвенной телескопической стрелы 3, обеспечивая его работу.

При перемещениях штока 9 заявляемого гидроцилиндра 1 в обоих из рассмотренных направлениях он, изгибаясь под действием эксплуатационных нагрузок в зоне упругих деформаций, отслеживает ее искривление, возвращаясь каждый раз в исходное состояние после снятия прилагаемой к нему нагрузки.

В конструкции заявляемого гидроцилиндра использованы широко применяемые в машиностроении современные отечественные материалы и комплектующие изделия, оптимальные технические решения и типовая технология изготовления.

С учетом этого он может быть многократно воспроизведен по разработанной на него документации в условиях серийного производства на машиностроительных заводах, располагающих необходимым опытом и оборудованием.

В настоящее время в ОАО "Авиаагрегат" (г. Самара) на заявляемый гидроцилиндр по техническому заданию ЗАО "НК Уралтерминалмаш" разработана рабочая документация, по которой изготовлена партия соответствующих опытных образцов указанного изделия для стрелового оборудования краноманипуляторной установки "Синегорец-210" большой грузоподъемности со следующими техническими характеристиками:

Диаметр поршня, мм - 63.

Диаметр штока, мм:

- наружный - 40;

- внутренний - 20.

Рабочий ход штока, мм - 1910.

Рабочая жидкость - минеральные гидравлические масла по ГОСТ 17479.3-85 с диапазоном вязкости при эксплуатации от 10 до 500 мм²/с.

Диапазон рабочих температур, град.:

- окружающей среды - от -40 до +50;

- рабочей жидкости - от -40 до +80.

Рабочее давление, МПа:

- номинальное - 25,5;

- максимальное - 27,5.

Давление холостого хода штока, МПа - не более 0,5.

Масса, кг:

- при втянутом штоке - 40,0;

- при выпущенном штоке - 41,6.

Указанные образцы заявляемого гидроцилиндра успешно прошли автономные испытания. Результаты автономных испытаний подтвердили правильность заложенных в конструкцию заявляемого гидроцилиндра технических решений, а также возможность получения при осуществлении изобретения вышеупомянутого технического эффекта, заключающегося в упрощении конструкции, сокращении габаритов, повышении весового совершенства, обеспечении удобства сборки, разборки и монтажа его на металлоконструкции многозвенной телескопической стрелы краноманипуляторной установки, технического обслуживания и возможности отбора рабочей жидкости из поршневой и штоковой полостей для последовательного задействования гидроцилиндров перемещения остальных выдвижных секций стрелы, а также улучшении других его эксплуатационных качеств.

Комплексные испытания заявляемого гидроцилиндра в составе краноманипуляторной установки "Синегорец-210" предусматриваются в текущем году. Решение о серийном производстве заявляемого гидроцилиндра будет принято в установленном порядке после завершения его комплексных испытаний.