Силовой цилиндр для управления вращающимся штоком рабочего органа

 

пт-1е" "» 1" .-:сч q о п и с А "н яви

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<и)699240

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву Р 592210 (22) Заявлено 2401.77(21) 2445469/25-06 (51)М. Кл,2

F 15 В 15/14 с присоединением заявки М9

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытиИ (23) Приоритет (3) /PE(621, 226 (088.8) Опубликовано 251179 Бюллетень Н«З

Дата опубликования описания З0.11.79 (22) АвтОр изобретения

А.И. Епанчинцев (21) Заявитель (54) СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВРАЩАЮЩИМСЯ ШТОКОМ РАБОЧЕГО ОРГАНА

Изобретение относится к силовым цилиндрам, может быть использовано для управления вращающимся валом ведомой стенки шарового насоса переменной производительности, и является усовершенствованием изобретения по авторскому свидетельству Р 592210.

Известен силовой цилиндр для управления вращающимся рабочим органом шарового насоса переменной производительности, содержащий корпус и подпружиненный поршень. В корпусе, перпендикулярно направлению хода поршня, выполнен сквозной паэ для прохода вращающегося штока рабочего 15 органа, а в поршне под углом к его продольной оси — паэ с параллельными сторонами, между которыми размещен полэун с отверстием для размещения. вращающегося штока рабочего органа, 20 и поршень выполнен с возможностью поворота, а пружина установлена в корпусе на подшипнике (1) .

Под действием силы от давления рабочей среды на вращающейся стенке шарового насоса, шток прижимается к одной стороне паза в корпусе цилиндра, в результате чего возникают большие удельные давления на плоскость паза по образующей вала. Наибольшей величины эти давления достигают тогда, когда вращающаяся стенка шарового насоса располагается перпендикулярно оси цилиндра. В это время полная сила, действующая на шток вращающейся стенки, совпадает с осью цилиндра и направлена перпендикулярно пазу в цилиндре. Осевая составляющая сила, направленная по оси цилиндра, по углу поворота вала действует на протяжении 180 (процесс нагнетания в рабочей камере шарового насоса длится по углу поворота на протяжении 180 ), Под .действием осевой составляющей силы и больших удельных давлений в зоне контакта паза и вращающегося штока происходит быстрый износ их поверхностей, в результате чего точность работы и ресурс силового цилиндра уменьшаются, Целью настоящего изобретения является повышение точности работы и ресурса механизма управления путем исключения высоких удельных давлений

I в зоне контакта штока и паза корпуса, Поставленная цель достигается тем, что паз, выполненный в корт1усе, в сечении имеет форму четырехугольника с параллельными сторонами, а полэун

699240 с отверстием для размещения вращающегося штока установлен как в пазу поршня, так и между параллельными сторонами паза корпуса.

Па чертеже на фиг. 1 изображен общий нид силового цилиндра для управления нращающимся штоком рабочего

)органа; на фиг. 2 сечение по A-A фиг. 1 на фиг. 3 — вариант исполнения механизма управления с ромбическим ползуном; на фиг. 4 — сечение по Б-Б фиг. 2 с изображением направления сил, действующих на вращающийся шток н диапазоне 180 его поворота.

Силовой цилиндр состоит иэ корпуса 1, поршня 2 и пружины 3. В корпусе 1 выполнен паэ 4, имеющий в сече15 нии форму четырехугольника с параллельными сторонами. В средней части поршня 2 выполнен паз 5 под углом к его продольной оси с взаимно параллельными противолежащими сторонами.

Между параллельными сторонами пазов

4 и 5 размещен-ползун 6 с взаимно параллельными противолежащими сторонами. В отверстии 7 полэуна 6 находится вращающийся шток 8 рабочего органа. Для подвода жидкости в поршневые полости 9 и 10 в-поршне 2 выполнены дроссельные отверстия 11 и

12. На выходе из управляющей полости силового цилиндра установлен дрос- 30 сель 13 с..клапаном управления 14.

Поршень 2, своей нижней частью, через пружину 3 опирается на подшипник 15.

Работа силового цилиндра осуществ- 35 ляется следующим образом. Рабочая жидкость от источника питания поступает .в пазовую полость (на фиг. 2 показано стрелкой В) поршня 2 силового цилиндра, а затем по дроссельным 40 отверстиям ll и 12 в поршневые полости 9 и 10. Со стороны пружинной управляющей полости 10 на поршень

2 действует дополнительная сила от пружины 3 и поэтому ь начальный момент поршень 2 всегда находится в крайнем верхнем положении. В это: время вращающийся шток 8 рабочего органа, например, ведомой стенки шарового насоса переменной, производительности находится в положении, 50 соответствующем максимальному углу его установки (см. фиг. 2), и, следовательно, максимальной производительности насоса. Для того, чтобы переместить вращающийся шток 8 в другое заданное положение, необходимо приоткрыть клапан управления 14.

При этом происходит истечение жидкости через дроссель. 13 из пружинной поршневой полости 10, в результате gp чего создается определенный перепад давлений в поршневых полостях, зависящий от величины приоткрытия клапана.14, и поршень 2 перемещается вниз, сжимая пружину 3. В это время ползун 6, отжимаясь леной стороной паза 4, перемещает шток 8 н другое заданное положение. В заданном положении поршень 2 удерживается за счет разности давлений в поршневых полостях 9 и 10 и усилия пружины 3.

При перемещении в ноное положение шток 8.описывает дугу, вследствие чего, во время перемещения он еще и вдвигается или выдвигается в отверстие 7 ползуна б, а поршень 2 в это время поворачивается на соответствующий угол вокруг своей оси на подшипнике 15 По сравнению с действующим усилием на нращающемся штоке 8 требуется значительно меньшее усилие на торце поршня 2 для перемещения штока 8 в новое положение, Так как паз 5 разделяет тело поршня 2 на две части, образуя подобие двух обратных клиньев, то отношение силы q u q no правилу клина выразится соотношением, Q

Я» ч где o(— угол наклона оси паза 5 к оси поршня 2;

З» — усилие, действующее на тоцец поршня. 2;

9, — усилие, приложенное к вращающемуся штоку 8, а следовательно, и к ползуну б.

Здесь усилие 8» равняется давлению в поршневой полости 9 минус давление в поршневой полости 10 и минус усилие пружины 3,. Этим усилием поршень 2 у цержив ае тс я в каком- то определе н ном заданном положении. Для перемещения в новое положение поршня 2, а, следовательно, и штока 8, необходимо унеличить или уменьшить давл@»яие в поршневой полости 10 воздействием на клапан управления 14. Перемещающее усилие Я» будет тем .меньше, чем меньше наклон паза 5 к оси поршня 2.

При перемещении поршня 2 в одну сторону, ползун б со штоком 8 отжимаются одной стороной паза 5, а при движении в другую сторону., отжимаются другой стороной паза 5, скользя параллельными сторонами ползуна б по параллельным сторонам паза 4.

Распределение сил, действующих на вращающийся шток во время работы насоса осуществляется следующим образом (см. фиг. 4). На вращающийся шток действует сила Р, направление которой в каждый момент времени изменяется, ТаК как процесс нагнетания в рабочей камере насоса по углу поворота вращающейся стенки длится

180 . В начальный момент нагнетания рабочей камеры насоса сила Р направлена вдоль оси паза корпуса цилиндра.

Сила Р» показывает одно из промежуточных положений вала и раскладывается на две составляющие Q. и Q<

Так как поршень по оси цилиндра имеет степень свободы, то О будет направлена по оси цилиндра, а Я перпендикулярно ей и будет действовать через ползун и поршень на стенку цилиндра. Через 90 поворота вала поло ная сила .Р займет положение силы Р и будет действовать по оси цилиндра, а к оси паза в корпусе цилиндра перпендикулярно. Сила Р на вращающемся валу действует в конце процесса наг нетания рабочей камеры насоса H направлена в противоположную сторону °

Такая конструкция силового цилиндра для управления вращающимся штоком рабочего органа позволяет исключить высокие удельные давления в зоне контакта. вращающегося штока и паза цилиндра, а следовательно, их износ.

Формула изобретения

Силовой цилиндр для управления вращающимся штоком рабочего органа по авторскому свидетельству Р 592210, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и ресурса механизма управления путем исключения высоких удельных давлений в зоне контакта штока и паза корпуса, паэ, выполненный э корпусе, в сечении имеет форму четырехугольника с параллельными сторонами, а полэун с отверстием для реэмещения вращающегося штока установлен как в паэу поршня, так и между параллельными сторонами паза порпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

592210, кл F 15 В 15/14, 1975

Фиг. 1

В б

Б- Б

iPai 4

Составитель В. Николаев

Редактор О. ВолковТехред 3.Фанта Корректор T,Ñêâoðöoâà

Закаэ 7190/38 Тираж 870 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, K-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,. r. Ужгород, ул. Проектная,