Телескопический гидроцилиндр и демпфер для телескопического гидроцилиндра



Телескопический гидроцилиндр и демпфер для телескопического гидроцилиндра
Телескопический гидроцилиндр и демпфер для телескопического гидроцилиндра
Телескопический гидроцилиндр и демпфер для телескопического гидроцилиндра

 


Владельцы патента RU 2562504:

Чеканов Алексей Николаевич (RU)

Группа изобретений относится к области машиностроения. Телескопический гидроцилиндр включает корпус с отверстием для подвода и отвода рабочей среды, установленные в корпусе один внутри другого полые штоки с поршнями, образующие камеру прямого хода и штоковые полости, поршень и демпферы. При этом штоки имеют по меньшей мере два отверстия для подвода и отвода рабочей среды, расположенные одно над другим на продольной оси, на свободных концах штоков и в верхней части корпуса установлены стопорные кольца, в нижней части каждого штока выполнены бурты. Под уплотнительными элементами стопорных колец закреплены демпферы в виде кольцевых элементов с выступами, выполненные в виде коронообразного кольцевого элемента, что обеспечивает поддержание дренажных отверстий в открытом состоянии и необходимо для работы автоматики системы выдвижения и складывания. Общий технический результат заключается в повышении надежности телескопического гидроцилиндра, упрощении конструкции, а также в исключении возникновения удара в конце хода каждого поршня. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Группа изобретений относится к области машиностроения, в частности к длинноходовым телескопическим гидравлическим цилиндрам гидроприводов грузоподъемных машин, к которым принадлежат передвижные краны, подъемные установки для ремонта нефтяных и газовых скважин и др.

В машиностроении имеется большой ряд машин с гидравлическими системами (тракторы, экскаваторы, погрузчики гусеничные машины и т.п.), неотъемлемой частью которых является силовой гидроцилиндр, состоящий из корпуса с закрытыми по торцам цилиндрическими отверстиями, поршня, шток которого выходит наружу и соединяется с нагрузкой, уплотнительных колец штока и поршня, гидравлического демпфера для устранения удара в конце хода поршня (см. Никольский Л.Н. Фрикционные амортизаторы удара М.: Машиностроение, 1964).

Недостатком известных технических решений является ударное воздействие при соприкосновении стопорных колец, чрезмерный износ узлов перемещаемой конструкции, особенно если она имеет большую массу и инерцию, например, в случае с грузовыми лифтами большого тоннажа.

Кроме того, из уровня техники известен гидроцилиндр с демпфирующим устройством, состоящим из корпуса, подвижного рабочего элемента, состоящего из поршня и штоков, узлов уплотнения поршня и штоков, грундбукс с выполненными в них аксиально расположенными отверстиями и кольцевой проточкой для подвода в рабочую штоковую полость и отвода из нее рабочей жидкости. На штоке концентрично его оси закреплен элемент, поджимающий узел уплотнения поршня. Гильза выполнена в виде стакана с двойными концентричными стенками и установлена с возможностью взаимодействия с подпружиненной втулкой (см. А.С. СССР №1691578 А1, опубл. 15.11.1991).

Недостатком известного устройства также является его низкая надежность, обусловленная сложной конструкцией и высокой вероятностью выхода из строя отдельных конструктивных элементов.

Также из уровня техники известно применение в качестве демпфирующих устройств гидроцилиндров пластмассовых колец, пружин, сложных систем демпфирования (см. Никольский Л.Н. Фрикционные амортизаторы удара М.: Машиностроение, 1964).

Недостатком таких устройств является сложная конструкция, а также высокая вероятность возникновения удара в конце хода поршня. Кроме того, из уровня техники известен демпфер в виде подпружиненной втулки, в которой выполнены радиальные дросселирующие прорези и осевые отверстия, сообщенные между собой кольцевой проточкой. При использовании демпфера происходит дросселирование рабочей жидкости, давление на узлах уплотнений нарастает плавно (см. А.С. СССР №1691578 А1, опубл. 15.11.1991).

Недостатком известного устройства является сложная конструкция демпфера, а также наличие дополнительных конструктивных элементов с низким сроком эксплуатации.

Задачей настоящей группы изобретений является устранение вышеуказанных недостатков.

Общий технический результат заключается в повышении надежности телескопического гидроцилиндра, упрощении конструкции, а также в исключении возникновения удара в конце хода каждого сегмента поршня телескопического гидроцилиндра.

Технический результат обеспечивается тем, что телескопический гидроцилиндр включает корпус с отверстием для подвода и отвода рабочей среды, установленные в корпусе один внутри другого полые штоки, образующие камеру прямого хода и штоковые полости, поршень и демпферы. Штоки имеют по меньшей мере два дренажных отверстия для подвода и отвода рабочей среды, телескопический гидроцилиндр содержит стопорные кольца. При этом ниже уплотнительных элементов стопорных колец закреплены демпферы в виде коронообразных кольцевых элементов. В нижней части каждого штока выполнены бурты, на концах которых закреплены уплотнительные элементы. Кроме того, демпфер обеспечивает возможность оставления открытым одного из дренажных отверстий на самом малом ходу штока в самом конце его выдвижения.

Сумма площадей дренажных отверстий для подвода и отвода рабочей среды каждого штока равна площади выполненного в корпусе отверстия для подвода и отвода рабочей среды.

Технический результат также обеспечивается тем, что демпфер для телескопического гидроцилиндра выполнен в виде коронообразного кольцевого элемента, что обеспечивает возможность поддержания дренажных отверстий в открытом состоянии.

Сущность настоящей группы изобретений поясняется следующими иллюстрациям:

фиг. 1 отображает телескопический цилиндр с убранным положением штоков и поршня;

фиг. 2 отображает телескопический цилиндр с выдвинутом положением штоков и поршня;

фиг. 3 отображает демпфер.

На иллюстрациях отображены следующие конструктивные элементы:

1 - корпус;

2 - отверстие в корпусе;

3 - шток;

4 - шток;

5 - шток;

6 - поршень;

7 - демпфер - коронообразный кольцевой элемент;

8 - дренажное отверстие;

9 - стопорное кольцо;

10 - бурт;

11 - камера прямого хода;

12 - уплотнительный элемент бурта;

13 - уплотнительный элемент стопорного кольца;

14 - зубцы;

15 - штоковая полость;

16 - штоковая полость;

17 - штоковая полость;

18 - компенсационная полость.

Телескопический гидроцилиндр включает корпус 1 с отверстием 2 для подвода и отвода рабочей среды, установленные в корпусе один внутри другого полые штоки 3, 4, 5 и поршень 6. В устройстве установлены демпферы 7, выполненные в виде коронообразных кольцевых элементов. Штоки 3,4, 5 имеют по меньшей мере два дренажных отверстия 8 для подвода и отвода рабочей среды. Штоки имеют равное количество дренажных отверстий 8. В убранном положении штоков дренажные отверстия 8 расположены одно над другим на продольной оси, то есть ступенчато. При этом выше всех (то есть на наибольшем расстоянии от нижней части корпуса 1) расположены отверстия 8 штока 5, имеющего самый маленький диаметр. Сумма площадей отверстий 8 для подвода и отвода рабочей среды каждого штока 3, 4, 5 равна площади выполненного в корпусе 1 отверстия 2 для подвода и отвода рабочей среды. На свободных концах штоков 3, 4 и в верхней части корпуса установлены стопорные кольца 9, в нижней части каждого штока выполнены бурты 10. Устройство содержит три штока 3, 4, 5, установленные в корпусе 1 один внутри другого, при этом шток 5 с меньшим диаметром выполнен в виде открытого полого цилиндра, имеющего основание.

На концах буртов 10 закреплены уплотнительные элементы 12. Кроме того, в корпусе 1 и в двух штоках имеются 3 и 4 уплотнительные элементы 13, зафиксированные в месте расположения стопорных колец 9. В корпусе 1 имеется камера прямого хода 11. Кроме того, устройство имеет штоковые полости 15,16, 17 и компенсационную полость 18. Штоковая полость 15 образована внутренней стенкой корпуса 1 и внешней стенкой штока 3, штоковая полость 16 образована внутренней стенкой штока 3 и внешней стенкой штока 4, штоковая полость 17 образована внутренней стенкой штока 4 и внешней стенкой штока 5. Штоковая полость 15 сообщается с помощью по меньшей мере двух радиальных отверстий 8 с штоковой полостью 16, штоковая полость 16 сообщается с помощью по меньшей мере двух дренажных отверстий 8 с штоковой полостью 17, которая с помощью по меньшей мере двух дренажных отверстий 8 соединена с компенсационной полостью 18, образованной внутри цилиндра, она позволяет отводить рабочую среду из штоковых полостей 15, 16, 17. Демпфер 7 для телескопического гидроцилиндра выполнен в виде коронообразного кольцевого элемента, то есть имеет форму перевернутой короны с выступами в виде зубцов 14 по окружности. Демпфер закреплен под уплотнительным элементом 13 стопорного кольца 9. Демпфер обеспечивает оставление открытым одного из дренажных отверстий на самом малом ходу штока в самом конце его выдвижения, что необходимо для работы автоматики системы выдвижения и складывания штоков. Устройство функционирует следующим образом.

Телескопический гидроцилиндр с гидравлическим демпфированием (здесь и далее - ГЦГД) напоминает телескопические гидроцилиндры двустороннего силового действия с односторонними штоками 3,4,5, содержащие несколько концентрично расположенных поршней, перемещающихся один относительно другого.

В поршневую полость 11 жидкость подводится через отверстие в корпусе 2 в стенке корпуса 1. В штоковые полости 15, 16, 17 жидкость подводится/отводится через два (или более) дренажных отверстия (ДО) 8, расположенные в нижней части каждого из штоков.

Шток наименьшего диаметра 5 выполнен полым цилиндром, внутри него ходит поршень 6 без штока, позволяя в образовавшуюся полость 18 (компенсационная полость - КП) отводить жидкость из каскада штоковых полостей 15, 16, 17. Либо же поршень 6 со штоком - тогда этот шток также совершает работу, увеличивая рабочий диапазон ГЦ. Объем КП равен сумме вытесняемых объемов каскада штоковых полостей.

В убранном положении поршней поршневая полость 11 представляет собой рабочую полость гидроцилиндра, а все штоковые полости (включая КП), объединенные каскадом посредством ДО между собой - образуют отдельную объединенную полость. Суммарное сечение каждой пары дренажных отверстий равняется сечению питающего отверстия 2 в стенке гильзы 1. При наполнении камеры прямого хода 11 от питающей магистрали происходит выдвижение пакета штоков 3, 4, 5 (штоки имеют иерархию площадей нижних буртов от большей площади (для штока 3), до меньшей (шток 5), соответственно, первым выдвигается шток 3, имеющий наибольшее сечение основания) и как следствие - происходит сокращение первой штоковой полости 15: в ней создается повышенное давление жидкости, которое через каскад дренажных отверстий 8 и штоковых полостей разгружается в компенсационную полость 18. В почти выдвинутом положении первого звена (шток 3) первое дренажное отверстие 8 штоковой полости 15 первого звена перекрывается уплотнительным кольцом предыдущего звена (в данном случае - в верхней части гильзы), что сокращает вполовину сечения дренажных отверстий 8 первой штоковой полости 15, создавая в первой штоковой полости 15 повышенное давление, тем самым замедляя скорость движения этого звена и, вследствие этого, провоцируя начало движения следующего звена (шток 4 с пакетом всех вышерасположенных штоков) еще до остановки предыдущего звена (здесь - шток 3). С началом движения следующего звена (здесь - шток 4) второе ДО 8 предыдущей штоковой полости 15 перестает сообщаться с каскадом штоковых полостей 16 и 17 и открывается для сообщения с объединенной поршневой полостью 11, давление в первой штоковой полости 15 выравнивается с давлением поршневой полости 11, звено останавливается. Аналогично работает каждое из последующих звеньев, при этом за счет замедления хода каждого предыдущего звена (с последующим остановом с упором на гидравлическую подушку) с одновременным началом хода и разгоном последующего звена не происходит жесткого контакта стопорных элементов ГЦ, ударная нагрузка отсутствует.

Таким образом, штоковые полости в процессе относительных перемещений подвижных частей попеременно-последовательно переключаются с одной объединенной полости на другую.

При подводе жидкости в поршневую полость 11 происходит последовательное выдвижение штоков, начиная от большого диаметра к меньшему.

При прекращении подачи жидкости в поршневую полость и перекрытии клапана подачи в стенке гильзы 1 выдвижение штоков прекращается. При переключении клапана подачи на слив жидкости из поршневой полости 11 под воздействием гравитации и веса груза одновременно с движением вниз поршня 6 сначала происходит втягивание штока 5 самого малого диаметра, штоковая полость 17 через дренажные отверстия наполняется маслом посредством втягивания масла из компенсационной полости 18 - сначала через одно дренажное отверстие 8 - медленное движение штока, а после высвобождения второго отверстия 8 (оно затенено уплотнительным элементом стопорного кольца) - через оба ДО - быстрое движение штока. Верхний шток 5 движется вниз до тех пор, пока он не прошел второе (нижнее) дренажное отверстие 8 следующей штоковой полости 16. Прохождение этого дренажного отверстия донной частью штока 5 перекрывает связь штоковой полости 16 с общей поршневой полостью 11 и обеспечивает начало поступления масла в штоковую полость 16 каскадом из КП (из предыдущей штоковой полости 17 каскадом из КП) - следующий шток 4 трогается с места и начинает движение вниз (однако с меньшей скоростью, нежели предыдущий шток 5). Сразу после начала движения этого штока 4 разблокируется верхнее дренажное отверстие 8 штоковой полости 16 - масло из компенсационной полости 18 начинает поступать в штоковую полость 16 беспрепятственно, скорости движения штоков 5 и 4 вниз выравниваются - прямо перед столкновения буртов этих штоков (либо иных стопорных приспособлений) - удара от столкновения не происходит, либо он сокращается разложением скоростей движения двух штоков. Дальнейшее складывание звеньев происходит аналогично, при этом верхний поршень и каждый последующий движутся одновременно с разными скоростями, что уменьшает контактное воздействие каждого из звеньев при полном складывании с последующим звеном за счет разности скоростей движения (из большей скорости вычитается меньшая, которая и является скоростью столкновения звеньев, в отличие от обычной схемы, когда движущаяся часть звеньев встречается с неподвижным последующим звеном). Последовательное складывание "телескопа" происходит в обратном порядке - от поршня наименьшего диаметра к наибольшему.

Коронообразный демпфирующий элемент при сложенном гидроцилиндре находится в верхней части штоковой полости при уплотнительном элементе 13 стопорного кольца 9.

Перегрев масла и его увеличение в объеме за счет расширения, возникающего при его трении при прохождении отверстий перетеканием из одной штоковой полости в другую, компенсируется свободным ходом поршня 6 и несколько превышающим объем каскада штоковых полостей объемом компенсационной полости 18 - с остыванием масла поршень 6 сам постепенно опускается в своем цилиндре.

1. Телескопический гидроцилиндр, включающий корпус с отверстием для подвода и отвода рабочей среды, установленные в корпусе один внутри другого полые штоки, образующие камеру прямого хода и штоковые полости, поршень и демпферы, отличающийся тем, что штоки имеют по меньшей мере два дренажных отверстия для подвода и отвода рабочей среды, телескопический гидроцилиндр содержит стопорные кольца, при этом ниже уплотнительных элементов стопорных колец закреплены демпферы в виде коронообразных кольцевых элементов, в нижней части каждого штока выполнены бурты, на концах которых закреплены уплотнительные элементы, кроме того, демпфер обеспечивает возможность оставления открытым одного из дренажных отверстий на самом малом ходу штока в самом конце его выдвижения.

2. Телескопический гидроцилиндр по п. 1, отличающийся тем, что сумма площадей дренажных отверстий для подвода и отвода рабочей среды каждого штока равна площади выполненного в корпусе отверстия для подвода и отвода рабочей среды.

3. Демпфер для телескопического гидроцилиндра по любому из пп. 1-2, выполненный в виде коронообразного кольцевого элемента, что обеспечивает возможность поддержания дренажных отверстий в открытом состоянии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силовому цилиндру одноразового действия с гидравлическим демпфером и может найти применение в тех областях техники, где требуется после длительного хранения изделий в состоянии постоянной готовности (дежурства) обеспечить срабатывания механизмов, приводимых указанным силовым цилиндром, например в ракетной технике.

Цилиндр предназначен для перемещения рабочего органа машины из одного положения в другое. Цилиндр, в котором поршневой шток (3) снабжен по меньшей мере двумя буферными втулками (4, 11), выполненными с возможностью скользящего перемещения в осевом направлении вдоль поршневого штока (3).

Пневмопривод предназначен для раскрытия посадочного устройства пилотируемого космического корабля. Пневмопривод содержит силовой цилиндр, первый и второй клапанные распределители, при этом первый клапанный распределитель связан с задатчиком команды начала движения, пневмовход через пневмомагистраль - с источником сжатого воздуха, а пневмовыход - с поршневой полостью силового цилиндра, причем второй клапанный распределитель связан с сигнализатором положения одностороннего штока, при этом клапанные распределители выполнены в виде двух электропневмоклапанов, сигнализатор положения одностороннего штока выполнен в виде электрического датчика, а второй электропневмоклапан электрически связан с сигнализатором положения одностороннего штока, при этом пневмовход второго электропневмоклапана через пневмомагистраль связан со вторым источником сжатого воздуха, а пневмовыход его через пневмомагистраль соединен с камерой торможения силового цилиндра.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех областях, в частности в космической технике для раскрытия посадочного устройства пилотируемого транспортного космического корабля, где необходимо осуществить торможение поршня пневмоцилиндра в конце его движения для избежания удара, который нежелателен или недопустим.

Изобретение относится к блоку поршень-цилиндр для пресса с поршнем, по меньшей мере, частично расположенным в цилиндре и делящим полость цилиндра вдоль оси цилиндра на две части; с установленным, по меньшей мере, в одной первой части полости компенсационным устройством для противодействия повышению давления содержащейся в первой части полости среды, вызванному движением поршня вдоль оси цилиндра, направленным в сторону первой части полости; с компенсационным пространством, а также с ограничивающим компенсационное пространство от подпространства части полости, содержащего среду, ограничительным устройством, причем, по меньшей мере, одна подобласть ограничительного устройства компенсационного пространства выполнена таким образом, что при повышении давления среды подпространство может увеличиваться в объеме, а компенсационное пространство может сокращаться в объеме, причем пространственное разграничение между подпространством и компенсационным пространством сохраняется, для чего компенсационное устройство в подобласти ограничительного устройства содержит компенсационный поршень, установленный с возможностью перемещения относительно цилиндра.

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано для управления мощными устанавливающими устройствами объектов, в частности, в конструкциях лесозаготовительных машин, наземного оборудования летательных аппаратов и различных подъемно-транспортных машин, после движения которых возникают значительные динамические воздействия на гидропривод устанавливающего устройства.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к буровой технике, и предназначено для применения в установках по бурению, освоению, текущему и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к области машиностроения и позволит повысить работоспособность и надежность гидроцилиндра с одновременным снижением его металлоемкости. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим устройствам телескопического типа для перемещения органов бурового станка из одного положения в другое.

Изобретение относится к гидравлическим механизмам телескопического типа, а именно к силовым объемным гидравлическим двигателям с прямолинейным возвратно-поступательным движением двухстороннего действия, и может быть использовано в судостроительной, машиностроительной и других областях промышленности.

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано для управления мощными устанавливающими устройствами объектов, в частности, в конструкциях лесозаготовительных машин, наземного оборудования летательных аппаратов и различных подъемно-транспортных машин, после движения которых возникают значительные динамические воздействия на гидропривод устанавливающего устройства.

Изобретение относится к гидроцилиндрам возвратно-поступательного типа и может быть использовано в летательных аппаратах, например в механизмах управления створками, опорами шасси.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к гидроцилиндрам двухходового действия для передачи возвратно-поступательного перемещения. .

Изобретение относится к силовым объемным гидравлическим двигателям двухстороннего действия. .

Изобретение относится к объемным гидравлическим приводам. .

Цилиндр содержит буферную втулку, расположенную в буферной области поршневого штока и выполненную с возможностью перемещения скольжением в осевом направлении вдоль указанного поршневой штока. В полости цилиндра между отверстием для масла в штоковой полости и конечным положением торцевой поверхности поршня, расположенной в штоковой полости, во время перемещения поршня в направлении из цилиндра расположена уплотняющая штоковую полость торцевая поверхность, которая выполнена с возможностью блокирования буферной втулки и входа в контакт с первой торцевой поверхностью буферной втулки для формирования уплотняющей поверхности. По меньшей мере один дроссельный канал для масла расположен между буферной втулкой и поршневым штоком. В течение перемещения поршня в направлении из цилиндра от момента времени, в который первая торцевая поверхность буферной втулки входит в контакт с уплотняющей штоковую полость торцевой поверхностью и формирует с указанной поверхностью уплотняющую поверхность, до момента времени, в который поршень достигает конечного положения при своем перемещении в направлении из цилиндра, гидравлическое масло, находящееся с ближайшей к поршню стороны уплотняющей поверхности, может быть выпущено в отверстие для масла в штоковой полости через дроссельный канал для масла. Гидравлический масляный цилиндр может быть использован в гидравлической буферной системе, экскаваторе и автобетононасосе. Технический результат заключается в облегчении изготовления буферной конструкции и хорошем буферном эффекте. 6 н. и 20 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх