Силовой пневмоцилиндр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„14()4Q дп 4 F 15 В !5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / „3j н двторСНоью свиДКТВПьСТВМ

4h

4:>

4Ь

Cb

СФ

72 (21) 4! 46568/25-06; 4 ) 4573! /25-06;

4145876/25-06; 4164898/25-06 (22) 12.11.86 (46) 23.06.88.Бюл. Р 23 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) IO.М.Артемов, M.À.Êðè÷êîâ, М.П.Суетина и В.А.Лисин (53) 621 .225 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 881384, кл. F 15 В .15/14, 1980. (54 ) СИЛОВОЙ ПНЕВМОЦИЛИНДР (57) Изобретение позволяет повысить быстродействие пневмоцилиндра (ПЦ).

Механизм поворота штока 5 ПЦ выполнен в виде гидравлического серводвигателя (СД) 6, камеры ? и 8 управления к-рого через клапаны 9 и 10 сообщены с рабочими полостями 2 и 3

ПЦ и непосредственно с каналами Il и 12 подвода. Клапаны 9 и 10 выполнены управляемыми по положению выходного звена 13 СД 6. Сд м.б. выполнен в виде двух ПЦ, каждый из к-рых установлен в.плоскости, перпендикулярной оси ПЦ с возможностью взаимодействия с одним из рычагов 16 или 17 штока 5 в крайнем положении его поршня 4.

СД м.б. выполнен также в виде подпружиненных поворотных цилиндров, установленных на торцах корпуса, при этом их выходные звенья 13 снабжены шлицевыми муфтами для взаимодействия с шлицевыми втулками штока 5. СД м.б. выполнен в виде сопл Лаваля, установленных на обоих торцах поршня 4 тангенциально его наружной поверхности.

Кроме того, СД м,б. выполнен в виде закрепленных на торцах поршня 4 радиальных лопастей и сопел, установленных на корпусе I с возможностью взаимодействия с лопастями в крайних положениях поршня 4. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

1404696

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к исполнительным механизмам гидросистем, и может быть использовано в приводах различных механизмов для повышения быстродействия рабочих органов.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

На фиг.1 представлена схема силового пневмоцилиндра с серводвигателем, выполненным в виде поступательных цилиндров; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — силовой пневмоци-. линдр с серводвигателем, выполненным в виде поворотных цилиндров; на фиг.4 — схема подключения поворотных цилиндров серводвигателя; на фиг.5 схема силового пневмоцилиндра с серводвигателем, выполненным в виде

Ф сопл Лаваля; на фиг. б — разрез Б-Б на фиг.3 и 5; на фиг.? — силовой пнев моцилиндр с серводвигателем, выпол-ненным в виде лопастей на торцах . поршня; на фиг.8 — разрез В-В на фиг.7.

Пневмоцилиндр содержит корпус 1, в котором с образованием рабочих полостей 2 и 3 установлен поршень 4 со штоком 5, механизм поворота штока 5, выполненный в виде гидравлического серводвигателя 6, камеры 7 и 8 управления которого через клапаны 9 и 10 сооб)цены с рабочими полостями

2 и 3. К камерам 7 и 8 управления подключены каналы 11 и 12 подвода, а сами клапаны 9 и 10 выполнены управляемыми по положению выходного звена

13 серводвигателя б. Серводвигатель

6 механизма поворота может быть выполнен в виде двух дополнительных пневмоцилиндров 14 и 15, каждый из которых установлен в плоскости, перпендикулярной оси пневмоцилиндра с возможностью взаимодействия с одним из рычагов 1б или 17 штока 5 в край— нем положении поршня 4. Серводвигатель 6 механизма поворота может быть выполнен с виде двух поворотных цилиндров 18 и 19 с пружинами 20, установленных на обоих торцах корпуса 1, при этом выходное звено 13 каждого из них снабжено шлицевой муфтой 21 для взаимодействия с одной из шлицевых втулок 22 и 23 штока 5, Управление пневмоцилиндров в обоих вариантах осуществляется с помощью распределителей 24. Кроме того, серв двигатель механизма поворота может быть выполнен в ниде сопл 25 Лаваля, установленных на торцах 26 и 27 поршня 4 и направленных тангенциально по отношению к наружной поверхности 28 последнего, Управление пневмоцилиндром в данном варианте осуществляется клапанами 9,10,29 и 30. Серводвигатель механизма поворота может быть

t0 также выполнен в виде закрепленных . на торцах поршня 4 радиальных лопастей 31 и сопл 32, установленных на корпусе 1 с возможностью вэаимодей— ствия с лопастями 31 в крайних поло15 жениях поршня 4. Цилиндр управляется распределителями 33 и 34. K распределителям 24,33,34 и клапанам 9,10,29, 30 подключены напорные 35 и выхлоп- . ные 36 магистрали.

20, Силовой пневмоцилиндр работает сле дующим образом.

В варианте, изображенном,на фиг.) и фиг.2, в исходном положении перед началом рабочего хода поршень 4 со штоком 5 находится в крайнем левом положении. После включения распределителя 24 напорная магистраль 35 соединяется с камерой 8 одного из дополнительных пневмоцилиндров 15. Перемещаясь, выходное звено )3 взаимодействует с закрепленными на конце штока 5 рычагов 16 и поворачивает шток 5 вместе с поршнем 4 вокруг своей оси.

После открытия клапана 10 напорная

35 магистраль 31 соединяется с полостью

2 цилиндра и происходит перемещение поршня 4 со штоком 5 вправо. При этом правая полость цилиндра 1 через обратный клапан и распределитель 24

40 соединена с выхлопной магистралью

36. При возвратном ходе пневмоцилиндра после переключения распределителя

24 напорная магистраль 35 соединяется в такой же последовательности с

45 правой полостью 3 цилиндра через камеру 7 другого дополнительного пневмоцилиндра, воздействующего на рычаг

16, закрепленный на втором конце штока 5 и поворачивающего шток 5 с поршнем 4 в противоположном направлении.

При повороте поршня 4 со штоком 5 перед началом поступательного перемещения статическое трение в уплотнениях сменяется трением движения с более низкими значениями сил сопротивления. При этом вектор скорости и соответствующее ему направление сил сопротивления направлечы перпендикулярно перемещению поршня 4. Вследст14046 вие этого отсутствует время увеличения давления в полости, необходимое для преодоления сил статического сопротивления при продольном перемеще5 нии в начальный момент движения.

В варианте пневмоцилиндра, изображенном на фиг.3 и фиг.4, в исходном положении поршень 4 находится, например, в левом положении, рабочие . 10 полости 2 и 3 камеры 7 и 8 соединены с выхлопной магистралью 36. При включении распределителя 24 сжатый воздух из напорной магистрали 35 че-. рез канал 12 поступает в левую ка- 15 меру 8 и, воздействуя на выходное звено 13, поворачивает его вместе со связанным с ней шлицевым соединением штоком 5 и поршнем 4 влево. После того, как откроется клапан 10, 211 сжатый воздух поступает в левую рабочую полость 2 и перемещает поршень

4 со штоком 5 вправо. Воздух из правой полос.ти в это время через клапан

9 поступает в выхлопную магистраль 25

36. В конце рабочего хода шлицы на втулке 23 штока 5 входят в зацепление со шлицами на муфье 21 правого поворотного пневмоцилиндра.

При совершении возвратного хода воздух из напорной магистрали 35 пос-. тупает через правый поворотный пневмоцилиндр в камеру 6 и поворачивает шток 5 с поршнем 4 влево. Далее процесс протекает аналогично описанному при прямом ходе.

96

25 с возвратной полостью 3, а другая, полость — через клапан 29 с выхлопной магистралью 36.

В варианте пневмоцилнндра, изображенном на фиг.7 и фиг.8, в исходном положении поршень 4 находится, например, в левом положении. При включении распределителя 34 сжатый воздух из напорной магистрали 35 поступает в левую полость 2 через сопло 32, на выходе иэ которого скорость потока максимальна. Вытекая с большой скоростью, струя воздуха оказывает давление на лопасти 31 и заставляет их вращаться вместе с поршнем 4 и штоком 5. При нарастании давления воздуха поршень 4 со штоком 5 перемещается поступательно.

При этом правая полость 3 через распределитель 33 соединена с выхлопной магистралью 36.

В дальнейшем при увеличении давления скорость потока уменьшается, вращение лопастей 31 с поршнем 4 замедляется и прекращается. Вследствие смены в начальный момент статического трения в уплотнениях трением движения время нарастания давления воздуха до начала поступательного перемещения и величины этого давления снижаются. Этим обеспечивается сокращение времени хода поршня 4 и штока 5. При переключении распределителей 33 и 34 аналогичные процессы проходят при возвратном ходе.

В варианте пневмоцилиндра, изображенном на фиг.5 и фиг.6, при включении, например, клапана 9 воздух 4О иэ напорной магистрали 35 через канал 11 в штоке 5 сопла 25 поступает в левую полость 3 цилиндра. В начальный момент при большом перепаде давления скорость его на выходе иэ сопл

25 максимальна. Реактивными силами в противоположном скорости направлении.осуществляется поворот поршня

4 со штоком 5. Воздух из другой полос. ти в это время через клапан 30 уходит в выхлопную магистраль 36.

После начала лоступательного перемещения давление воздуха в полости 2 растет, скорость потока уменьшается и вращение поршня 4 со .штоком прекращается.

При возвратном ходе напорная магистраль 35 соединяется через клапан, 10, через канал 12 в штоке и сопла формула изобретения

1.Силовой пневмоцилиндр, содержащий корпус, в котором с образованием рабочих полостей установлен поршень со штоком, механизм поворота штока, выполненный в виде гидравлического серводвигателя, камеры управления которого через клапаны сообщены с рабочими полостями цилиндра, и каналы подвода и отвода рабочей среды, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, каналы подвода. подключены к камерам управления серводвигателя, а клапаны выполнены управляемыми по положению выходного звена серводвигателя.

2. Пневмоцилиндр по п.l, о т л ич а и шийся тем, что шток пневмоцилиндра снабжен рычагами, а серводвигатель механизма поворота штока

1404696 выполнен в виде двух дополнительных пневмоцилиндров, каждый из которых установлен,в плоскости, перпендикулярной оси пневмоцилиндра, с возможностью взаимодействия с одним из рычагов штока в крайнем положении поршня, l

3, Пневмоцилиндр по п.l о т л и- g ч а ю шийся тем, что шток пневмоцилиндра снабжен шлицевыми втулками, а серводвигатель механизма поворота штока выполнен в виде подпружиненных поворотных цилиндров, установлен- 15 ных на.обоих торцах корпуса, при этом выходное звено каждого из поворотных цилиндров снабжено ответной шлицевой муфтой для взаимодействия со втулкой штока в крайнем положении поршня.

4. Пневмоцилиндр по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что серводвигатель механизма поворота штока выполнен в виде сопл Лаваля, установленных иа обоих торцах поршня тангенциально наружной поверхности последнего.

5.Пневмоцилиндр поп.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что серводвигатель механизма поворота выполнен в виде закрепленных на торцах поршня радиальных лопастей и сопл,:установленных на корпусе с возможностью взаимодействия с лопастями в крайних положениях поршня, )ч04696

I 404696

Составитель М.Стыскин

Редактор Л.Зайцева Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 3073/35 Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ ГЬсударствейново комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4