гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов

Формула изобретения

1. Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов, содержащий профилированный корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, путевую опору гильзы, отличающийся тем, что упомянутая гильза снабжена, по крайней мере, одной полой цилиндрической вставкой, которая установлена соосно с ней, жестко связана с гильзой и путевой опорой гильзы и выполнена с возможностью перемещения относительно поршня и штока, а ограничители хода гильзы выполнены в виде разнонаправленных выступов на торцах цилиндрической вставки, выполненных с возможностью зацепления за поршень и за гильзу.

2. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что каждая цилиндрическая вставка жестко связана с соответствующей ей путевой опорой гильзы.

3. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что соотношение длин цилиндрической вставки и гильзы составляет (0,5-1,0).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области силовых объемных гидравлических двигателей двухстороннего действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известны силовые гидроцилиндры двухстороннего действия, содержащие корпус с крышками, поршень со штоком, установленный в корпусе с образованием поршневой и штоковой полостей, каналы подвода и отвода рабочей жидкости [Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. М.: Машиностроение, 1966, с.89, 91, фиг.76, 77].

Недостатком известных гидроцилиндров является сложность технологии изготовления из-за необходимости «зеркальной» обработки внутренней поверхности корпусов гидроцилиндров, особенно длинноходовых.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей [СССР, а.с. №985482, МПК F15В 15/16, 1980].

Недостатком известного гидроцилиндра является низкая эффективность его использования на подводных технических средствах из-за недостаточности реализуемого хода, обусловленной ограниченной длиной обрабатываемых внутренних поверхностей цилиндров при их изготовлении.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия для подводных технических средств, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленной с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей [РФ, патент №2118721, МПК F15В 15/16, 1996].

Недостатком известного гидроцилиндра является сложность выполнения ограничителей хода (кольцевых выступов) из-за необходимости обработки (с последующим техническим контролем размеров) канавок под резиновые кольца, которые размещены в труднодоступных местах - на внутренней поверхности протяженной гильзы, в середине ее длины.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, выполненные в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и гильзы, которая снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения - со штоком, при этом расстояние между опорами гильзы составляет величину, большую или равную половине ее длины [РФ, патент №2187721, МПК F15В 15/16, 2000 г.].

Недостатком известного гидроцилиндра является повышенная сложность выполнения ограничителей хода (кольцевых выступов) из-за необходимости обработки (с последующим техническим контролем размеров) канавок под резиновые кольца, которые размещены в труднодоступных местах - на внутренней поверхности протяженной гильзы, в середине ее длины.

Известный гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения состоит в снижении трудоемкости изготовления гидроцилиндра за счет оптимизации конструкции выдвижной части устройства.

Задача решена тем, что в гидроцилиндре двухстороннего действия для больших ходов, содержащем профилированный корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, путевую опору гильзы, в соответствии с изобретением, упомянутая гильза снабжена, по крайней мере, одной полой цилиндрической вставкой, которая установлена соосно с ней, жестко связана с гильзой и путевой опорой гильзы и выполнена с возможностью перемещения относительно поршня и штока, а ограничители хода гильзы выполнены в виде разнонаправленных выступов на торцах цилиндрической вставки, выполненных с возможностью зацепления за поршень и за гильзу.

Кроме того, каждая цилиндрическая вставка жестко связана с соответствующей ей путевой опорой гильзы.

Кроме того, соотношение длин цилиндрической вставки и гильзы составляет (0,5-1,0).

Технический результат изобретения состоит в получении больших ходов за счет дополнения гильзы ступенями меньшей длины, а также в исключении технологических ограничений на обработку труднодоступных внутренних участков цилиндрических поверхностей при изготовлении гидроцилиндров.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-5, на которых представлены: фиг.1 - продольный разрез гидроцилиндра двухстороннего действия для больших ходов; фиг.2 - схема гидроцилиндра в убранном положении; фиг.3 - схема гидроцилиндра в выдвинутом положении; фиг.4 - схематичный пример выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в убранном положении; фиг.5 - схематичный пример выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в выдвинутом положении.

Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов (фиг.1-5) содержит корпус 1, выполненный профилированным из двух полых цилиндрических частей с уплотнением между ними, крышку 2 корпуса 1, поршень 3, выполненный в виде плунжера-скалки и жестко связанный со штоком 4, который проходит через крышку 2 и выполнен с возможностью перемещения относительно крышки 2 и корпуса 1 на величину полного хода, определяемого длиной корпуса 1, а также гильзу 5, выполненную в виде полого плунжера и размещенную внутри корпуса 1 с возможностью продольного перемещения и охвата поршня 3 и части штока 4 (фиг.1).

Шток 4 закреплен на неподвижном элементе, а профилированный корпус 1 закреплен на подвижном элементе внешней конструкции (не показаны).

Гильза 5 снабжена жестко связанной с ней цилиндрической вставкой 6 в виде полого стакана, который расположен внутри и соосно с ней, причем вставка 6 имеет длину больше, чем половина длины гильзы 5, или равную ей, т.е. соотношение длин вставки 6 и гильзы 5 составляет (0,5-1).

Корпус 1 имеет ограничитель хода 7, выполненный в виде кольцевого выступа на его внутренней поверхности. Гильза 5 также имеет ограничитель хода 8, который выполнен в виде выступа на торце вставки 6 на ее внутренней поверхности. На противоположном торце вставки 6 снаружи выполнен выступ 9, который обеспечивает зацепление вставки 6 за гильзу 5 и является другим ограничителем хода гильзы 5. Поверхность выступа (ограничителя хода 8) сопряжена с поверхностью поршня 3 и обеспечивает зацепление за поршень 3 с охватом части его поверхности, и одновременно сопряжение гильзы 5 с поршнем 3 по внутреннему наименьшему диаметру. Своим наибольшим диаметром гильза 5 сопряжена с ограничителем хода 7 на внутренней поверхности корпуса 1. На сопрягаемых поверхностях корпуса 1 с гильзой 5 и вставки 6 с поршнем 3 размещены уплотнения 10 и 11 соответственно. Поршень 3 имеет кольцевой упор 12, размещенный на его торце. Шток 4 оснащен ввертными штуцерами 13, 14 для подвода рабочей жидкости и имеет центральный канал 15, связанный со штуцером 13, и кольцевой зазор 16, связанный со штуцером 14 через периферический канал 17. Цилиндрический корпус 1 имеет подпоршневую полость 18 и штоковую полость 19.

Гильза 5 снабжена путевой опорой 20, жестко связанной со вставкой 6 и ее выступом 9 с возможностью охвата штока 4 и относительного перемещения между опорами гильзы 5 на поршне 3 и штоке 4. Минимальное расстояние между опорами составляет половину длины гильзы 5.

Путевая опора 20 выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным отверстием для штока и, по крайней мере, с одним периферийным (смещенным от центра) отверстием 21 для обеспечения прохода рабочей жидкости. В зависимости от величины полного хода длина путевой опоры 20 составляет до 3% от величины полного хода. Таким образом, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса 1 в пределах хода и длины гильзы 5 с путевой опорой 20 составляет не менее 0,72 [РФ, пат. №2187721].

В частном случае гильза 5 с путевой опорой 20 может быть выполнена с увеличенным числом цилиндрических вставок разных диаметров 22, 23 (фиг.4, 5), размещенных соосно одна внутри другой, которые снабжены каждая своей путевой опорой 24, 25 соответственно (фиг.4, 5). В зависимости от требований к конструктивному выполнению число ступеней гидроцилиндра, определяемое числом цилиндрических вставок, может быть различным.

Устройство работает следующим образом (фиг.2, 3). При подаче рабочей жидкости от источника давления (на фиг.2-3 не показан) через штуцер 13 по центральному каналу 15 штока 4 в подпоршневую полость 18 корпуса 1, корпус 1 начинает перемещаться вдоль штока 4, закрепленного на неподвижной опоре, до упора крышки 2 в торец вставки 6 гильзы 5 и путевую опору 20, а затем вместе с гильзой 5 и путевой опорой 20 до упора в торец поршня 3. На этом заканчивается рабочий ход гидроцилиндра на полную величину хода. При перемещении корпуса 1 и гильзы 5 с путевой опорой 20 на вставке 6 в рабочем ходе рабочая жидкость сливается из штоковой полости 19 корпуса 1 по кольцевому зазору 16 и по периферийному кольцевому каналу 17 штока 4 через штуцер 14, частично проходя при этом и через периферийные отверстия 21 в путевой опоре 20.

Для возврата корпуса 1 в исходное положение рабочая жидкость от источника давления подается через штуцер 14 по периферийному каналу 17 и кольцевому зазору 16 штока 4 в штоковую полость 19 корпуса 1, при этом часть жидкости проходит через периферийные отверстия 21 в путевой опоре 20. Корпус 1 начинает перемещаться из выдвинутого положения в обратную сторону, до упора кольцевого выступа 7 корпуса 1 в кольцевой упор 9 на торце вставки 6 в гильзе 5, после чего корпус 1 совместно с гильзой 5 продолжает перемещение до упора кольцевого выступа 8 на вставке 6 в кольцевой упор 12 на торце поршня 3. На этом заканчивается обратный ход гидроцилиндра с возвратом корпуса 1 в исходное положение. При обратном ходе корпуса 1 и гильзы 5 жидкость из подпоршневой полости 18 корпуса 1 сливается по центральному каналу 15 штока 4 через штуцер 13.

Работа гидроцилиндра для больших ходов в частном случае его выполнения с увеличенным числом вставок (больше одной) аналогична описанной выше, с учетом особенностей выполнения гильзы с путевой опорой (фиг.4, 5).

Заявляемый гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов позволяет оптимизировать конструкцию и снизить трудоемкость изготовления гидроцилиндра за счет использования цилиндрических вставок такой длины, которая позволяет исключить технологические ограничения и облегчить механическую обработку труднодоступных участков внутренних поверхностей при изготовлении гидроцилиндров.