EA017689B1 - Комбинированный телескопический гидроцилиндр двустороннего действия для больших ходов - Google Patents

Abstract

Комбинированный телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов включает в себя коаксиальный набор внешних и внутренних поршневых ступеней с их корпусами 1 и 3, с внешней ступенью имеющей двухсторонний шток с концами различных диаметров, закрепленный концом меньшего диаметра на днище ее корпуса 3, совмещенный с корпусом 1 внутренней ступени, и поршень-гильзу (8) с различными рабочими площадями, установленный на двухстороннем штоке, а также выполненный с разноименными полостями упомянутых ступеней, соединенными гидравлически попарно с образованием объединенных полостей, и с поршневыми полостями, которые установлены с возможностью их прихода в противоположные фазы, соответствующие максимуму и минимуму величин их объемов в крайних положениях гидроцилиндра, причем внутренняя ступень снабжена полой цилиндрической вставкой 2, установленной соосно и закрепленной жестко в части корпуса 1, имеющей больший диаметр, и гильзой 13, установленной в корпусе 1 с охватом поршня 4 и с возможностью продольного перемещения и герметичного контакта внутри - с поршнем 4, а снаружи - с цилиндрической вставкой 2 посредством кольцевой шейки (12), которая выполнена на цилиндрической вставке 2, при этом на конце гильзы 13 перед поршнем 4 жестко закреплен ограничитель его хода 14, а на другом конце гильзы 13 выполнен кольцевой упор 16, на котором жестко закреплена путевая опора 15 с возможностью перемещения относительно штока 5, причем ограничитель хода 14 самой гильзы 13 совмещен с упомянутой кольцевой шейкой 12.

Description

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.

Известны телескопические гидроцилиндры (ГЦ) двухстороннего действия с односторонними штоками для реализации больших ходов в условиях недостаточности пространства, которое мало для размещения обычного поступательного гидродвигателя (ГД), величина хода которого лимитируется длиной собранного цилиндра, и в этих условиях всегда меньше длины требуемого хода (Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М., Машиностроение, 1974, с.516-518, рис.216а). Такие многоцилиндровые гидроцилиндры содержат большой цилиндр, в котором расположен поршень большого диаметра со штоком, имеющим внутреннюю полость, в которой помещен поршень меньшего диаметра со своим штоком. Большой цилиндр, поршни и штоки расположены концентрично и имеют возможность относительного и последовательного перемещения, причем сумма их ходов равна общему ходу выходного звена. Подвод (отвод) рабочей жидкости одновременно осуществляется как к подвижному, так и к неподвижному элементам, а именно в общую поршневую полость и отдельные штоковые полости. Недостатками известных телескопических гидроцилиндров является необходимость использования гибких трубопроводов, обеспечивающих прохождение рабочей среды к подвижным частям гидроцилиндров, а также недостаточность функциональных возможностей, которая обусловлена отсутствием обеспечения, кроме последовательного, также и независимого действия ступеней ГЦ.

Известен телескопический ГЦ двухстороннего действия с односторонними штоками, обеспечивающий одновременное выдвижение всех ступеней (Подгорный Ю.П. Гидравлические приводы средств наземного обслуживания самолетов. М., Транспорт, 1980, с.63,65, рис.4.8). Гидроцилиндр состоит из корпуса и трех цилиндров, которые образуют три камеры прямого давления и три камеры противодавления, при этом камера противодавления цилиндра предыдущей ступени и камера прямого давления цилиндра последующей ступени попарно сообщены с образованием замкнутой объединенной полости, которых у гидроцилиндра две. Жидкость от насоса при прямом ходе подается в камеру прямого давления корпуса. Для заполнения гидроцилиндра жидкостью служат обратные клапаны, смонтированные в днищах поршней (кроме поршня штока). Из камеры противодавления штока жидкость отводится через шток.

Для обратного хода жидкость подается через шток в камеру противодавления штока, а из камеры прямого давления, образованной корпусом, рабочая жидкость сливается в маслобак.

При прямом и обратном ходах происходит одновременное выдвижение (убирание) всех ступеней гидроцилиндра.

Недостатками известного телескопического гидроцилиндра двухстороннего действия с одновременным выдвижением всех ступеней является необходимость использования гибких трубопроводов, обеспечивающих прохождение рабочей среды к подвижной части гидроцилиндра, а также недостаточность функциональных возможностей, которая обусловлена невозможностью обеспечения, кроме одновременного, также и независимого действия ступеней ГЦ.

Известны телескопические гидроцилиндры двухстороннего силового действия с односторонними штоками, содержащие несколько концентрично расположенных поршней (со штоками), перемещающихся один относительно другого, при этом ход выходного звена равен сумме ходов каждого (Марутов В. А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. М., Машиностроение, 1966, с.8, рис.3, с.97,99, рис.86а). Как в поршневую, так и в штоковую полости жидкость подводится через шток. Как в выдвинутом, так и в убранном положениях поршней поршневая полость представляет собой единую (объединенную) полость гидроцилиндра. В убранном положении поршней все штоковые полости сообщены между собой и образуют отдельную объединенную полость, а в выдвинутом положении поршней штоковые полости соединены с объединенной поршневой полостью, кроме штоковой полости того штока, через который производится подвод (отвод) рабочей жидкости. 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 происходит последовательное выдвижение поршней, начиная от поршня большого диаметра к поршню меньшего диаметра. При подводе жидкости в штоковую полость сначала происходит втягивание поршня самого малого диаметра, а затем последовательное складывание телескопа в обратном порядке - от поршня наименьшего диаметра к наибольшему.

В случае невозможности подвода рабочей жидкости в любую из объединенных полостей через шток необходимо использовать гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей жидкости к подвижным частям ГЦ.

Известные телескопические гидроцилиндры двухстороннего силового действия обеспечивают последовательное перемещение поршней, однако независимое действие ступеней реализовать невозможно, что можно считать недостатком устройства в аспектах оптимизации конструкции и расширения функциональных возможностей.

Известны телескопические гидроцилиндры двухстороннего действия (ТГЦД), содержащие коаксиальный набор поршневых ступеней с цилиндрическими корпусами и штоковыми полостями у каждой

- 1 017689 ступени. Такой ТГЦД содержит ступень в виде совмещенного с одним из корпусов двухстороннего штока с концами разных наружных диаметров и контактирующим с внешним корпусом поршнем, рабочие площади сторон которого неодинаковы. Разноименные полости ступеней гидроцилиндра попарно гидравлически соединены с образованием объединенных полостей. Поршневые полости каждой ступени ТГЦД установлены с возможностью их прихода в противоположные фазы, которые соответствуют максимальной и минимальной величинам их объемов, в крайних положениях гидроцилиндра. Известные ТГЦД в одном из вариантов реализованы с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра, обусловленной недостаточностью пространства. При этом у внутренней ступени двухстороннего действия ТГЦД поршень выполнен в виде плунжера (патент РФ №2153464, приоритет от 30.08.1999, публ. 27.07.2000).

При подаче (сливе) рабочей жидкости в попарно гидравлически соединенные разноименные полости ступеней ТГЦД, образующие объединенные полости, и попеременном подключении к напору всех его полостей последовательное и независимое перемещение ступеней ТГЦД осуществляется за счет дифференциального принципа взаимодействия подвижных звеньев.

Недостатком известного ТГЦД с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра является то, что в исходном (убранном) положении не менее чем одна из его посадочных (высокоточных) поверхностей открыта и не защищена от внешних воздействий. Из сказанного выше следует, что если в исходном (убранном) положении телескопического гидроцилиндра хотя бы одна из посадочных (высокоточных) поверхностей открыта и не защищена от внешних воздействий, то в условиях длительного пребывания в морской воде (агрессивной среде) и отсутствия возможности технического обслуживания, а также при отсутствии проворачивания в течение длительного времени, на открытой наружной поверхности собираются продукты коррозии, засоления, обрастания и др. (В.Плудек. Защита от коррозии на стадии проектирования. М., Мир, 1980, с.50; К. Бреббиа, С. Уокер. Динамика морских сооружений. Л., Судостроение, 1983, с. 150), которые при движении соответствующего подвижного звена гидроцилиндра будут воздействовать на его уплотнения вследствие абразивного действия, что существенно снижает надежность гидроцилиндра при работе в морской воде.

Известен ТГЦД, содержащий коаксиальный набор поршневых ступеней, с каналами подачи и слива рабочей жидкости, с внешним и внутренним корпусами, с одной из ступеней, содержащей совмещенный с внутренним корпусом двухсторонний шток, концы которого имеют различные наружные диаметры, и поршень, выполненный в виде гильзы, рабочие площади сторон которого различны, установленный на двухстороннем штоке с возможностью взаимодействия с ним и с внешним корпусом, имеющим одно днище, на котором жестко закреплен конец двухстороннего штока меньшего диаметра. ТГЦД выполнен с разноименными полостями упомянутых ступеней, соединенными гидравлически попарно с образованием объединенных полостей, и с поршневыми полостями, которые установлены с возможностью их прихода в противоположные фазы, соответствующие максимуму и минимуму величин их объемов в крайних положениях гидроцилиндра (заявка на изобретение № 2006144430 (048501) от 12.12.06, решение о выдаче патента от 20.12.07).

При подаче (сливе) рабочей жидкости в попарно гидравлически соединенные разноименные полости ступеней ТГЦД, образующие объединенные полости, и попеременном подключении к напору всех его полостей последовательное и независимое перемещение ступеней ТГЦД осуществляется за счет дифференциального принципа взаимодействия подвижных звеньев.

Недостатком известного ТГЦД с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра является недостаточность величины общего хода гидроцилиндра, обусловленного ходом выходного звена, равного сумме ходов каждого из звеньев - ступеней. Недостаток обусловлен существующими в настоящее время технологическими ограничениями на длину зеркальной обработки внутренних цилиндрических поверхностей внутренней ступени, т.е. ограничениями на величину отношения длины обрабатываемой внутренней цилиндрической поверхности к величине обрабатываемого диаметра, являющегося минимальным внутренним диаметром зеркально обрабатываемых внутренних цилиндрических поверхностей ТГЦД. Кроме того, недостатком является сложность технологии изготовления длинного продольного канала подвода рабочей жидкости в стенке корпуса внутренней ступени.

Известный телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия по заявке на изобретение № 2006144430 (048501) от 12.12.2006 выбран в качестве наиболее близкого аналога.

Задача изобретения заключается в расширении эксплуатационных возможностей гидроцилиндра, увеличении эффективности его использования за счет обеспечения большой величины общего хода гидроцилиндра при наличии существующих, в настоящее время, технологических ограничений по длине зеркально обрабатываемых внутренних цилиндрических поверхностей гидроцилиндра с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра, обусловленной недостаточностью пространства, длина которого ограничена цилиндром (корпусом) с выдвинутой только одной внутренней ступенью, которая в этих условиях обеспечивает необходимую общую величину хода. Задачей изобретения также является упрощение технологии изготовления ГЦ, в частности корпуса внутренней ступени гидроцилиндра.

- 2 017689

Задача решена тем, что в известном ТГЦД двухстороннего действия, включающем коаксиальный набор внешней и внутренних поршневых ступеней, с их корпусами, одна из которых содержит совмещенный с корпусом внутренней ступени двухсторонний шток с концами различных диаметров и поршень-гильзу, с различными рабочими площадями, установленный на двухстороннем штоке с возможностью взаимодействия с ним и с корпусом внешней ступени, на днище которого жестко закреплен конец двухстороннего штока меньшего диаметра, а также выполненном с разноименными полостями упомянутых ступеней, соединенными гидравлически попарно с образованием объединенных полостей, и с поршневыми полостями, которые установлены с возможностью их прихода в противоположные фазы, соответствующие максимуму и минимуму величин их объемов в крайних положениях гидроцилиндра, в соответствии с изобретением внутренняя ступень снабжена полой цилиндрической вставкой, установленной жестко соосно в части корпуса, имеющей больший диаметр, и гильзой, установленной в корпусе с охватом поршня и с возможностью продольного перемещения и герметичного контакта с поршнем и с цилиндрической вставкой посредством кольцевой шейки, которая выполнена на цилиндрической вставке. На конце гильзы перед поршнем жестко закреплен ограничитель его хода, а на другом конце гильзы выполнен кольцевой упор, на котором жестко закреплена путевая опора, с возможностью перемещения относительно штока. Ограничитель хода самой гильзы совмещен с упомянутой цилиндрической шейкой.

Кроме того, отношение величины полного хода внутренней ступени к длине ее корпуса, в пределах хода и длины гильзы с путевой опорой, составляет не менее 0,72.

Кроме того, протяженность области герметичного контакта поршня внутренней ступени с гильзой менее длины гильзы.

Кроме того, отношение длины гильзы к длине корпуса внутренней ступени, в пределах хода и длины гильзы с путевой опорой, составляет не менее 0,5.

Кроме того, отношение длины цилиндрической вставки к длине гильзы с путевой опорой составляет не менее 0,75.

Кроме того, путевая опора выполнена в виде кольцевого выступа или торцевой крышки с одним центральным отверстием и, по крайней мере, одним отверстием, смещенным относительно центра.

Кроме того, гильза выполнена в виде набора полых цилиндров, каждый из которых имеет путевую опору.

Кроме того, гидравлическая связь между штоковой полостью внешней ступени и поршневой полостью внутренней ступени осуществлена в виде, по крайней мере, одного радиального канала, выполненного в стенке корпуса внутренней ступени.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности использования гидроцилиндра, обеспечение получения больших величин реализуемого общего хода гидроцилиндра при наличии технологических ограничений по длине зеркально обрабатываемых внутренних цилиндрических поверхностей, т.е. обеспечение получения величин реализуемых ходов больше величин допустимых (по технологическим соображениям) длин зеркально обрабатываемых внутренних цилиндрических поверхностей гидроцилиндра с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра, обусловленной недостаточностью пространства, длина которого ограничена цилиндром (корпусом) с выдвинутой только одной внутренней ступенью, которая в этих условиях обеспечивает необходимую общую величину хода, обусловленного ходом выходного звена, равного сумме ходов каждого из звеньев - ступеней при обеспечении последовательного и независимого действия ступеней гидроцилиндра. Техническим результатом изобретения является оптимизация конструкции и снижение трудоемкости изготовления гидроцилиндра за счет использования полой цилиндрической вставки с кольцевой шейкой такой длины, которая позволяет исключить технологические ограничения и облегчить механическую обработку труднодоступных участков внутренних поверхностей при изготовлении гидроцилиндра. Техническим результатом изобретения также является упрощение технологии изготовления корпуса внутренней ступени гидроцилиндра за счет исполнения канала гидравлической связи разноименных полостей ступеней в стенке корпуса внутренней ступени коротким и радиальным вместо длинного и продольного.

Сущность изобретения пояснена чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - общий вид комбинированного телескопического гидроцилиндра двухстороннего действия для больших ходов в убранном (исходном) положении;

на фиг. 2 - схема гидроцилиндра в исходном, убранном положении (гильза выполнена в виде одного полого гидроцилиндра);

на фиг. 3 -то же, в промежуточном фиксированном положении;

на фиг. 4 - то же, в полностью выдвинутом положении;

на фиг. 5 - схема конкретного выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в исходном убранном положении (гильза выполнена в виде набора полых цилиндров).

Комбинированный телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов (фиг. 1, 2, 3, 4) содержит коаксиальный набор поршневых ступеней, в который входят цилиндрический корпус 1 внутренней (малой) ступени, состоящий из двух частей: меньшего и большего диаметра. В части корпуса 1, имеющей больший диаметр, установлена соосно и жестко закреплена полая цилиндриче

- 3 017689 ская вставка 2. В набор поршневых ступеней также входит цилиндрический корпус 3 внешней (большой) ступени, поршень 4 внутренней (малой) ступени, жестко связанный со штоком 5, содержащим каналы 6, 7 для подвода и отвода рабочей жидкости, вытянутый поршень 8 внешней, большой ступени, выполненный в виде гильзы, имеющий различные рабочие площади, установленный на двухстороннем штоке внешней (большой) ступени, который конструктивно совмещен с цилиндрическим корпусом 1 внутренней (малой) ступени. Поршень-гильза 8 установлен на двухстороннем штоке-корпусе 1 с возможностью взаимодействия с ним и с корпусом 3 внешней ступени. Корпус 1 внутренней, малой ступени имеет цилиндрические концы (части), соответственно, 9 - большего наружного диаметра и 10 - меньшего наружного диаметра. Шток 5 установлен в крышке 11, жестко скрепленной с корпусом 1, с возможностью продольного перемещения на величину полного хода внутренней ступени относительно крышки 11. Цилиндрическая вставка 2 выполнена с кольцевой шейкой 12. В корпусе 1 внутренней ступени установлена гильза 13 с охватом поршня 4. Гильза 13 установлена с возможностью продольного перемещения и герметичного контакта внутренней поверхностью (изнутри) - с поршнем 4, а внешней поверхностью (снаружи) - с цилиндрической вставкой 2 посредством кольцевой шейки 12. Протяженность области герметичного контакта поршня 4 внутренней ступени с гильзой 13 менее длины гильзы. Гильза 13 снабжена жестко с ней связанным и установленным на ее внутренней поверхности перед поршнем 4 ограничителем 14 хода поршня 4. На цилиндрической вставке 2 в виде кольцевой шейки 12 выполнен ограничитель хода гильзы 13. На штоке 5 с возможностью перемещения установлена путевая опора 15, а на конце гильзы 13 выполнен кольцевой упор 16, жестко соединенный с путевой опорой 15. Путевая опора 15 установлена с возможностью относительного перемещения со штоком 5 и выполнена в виде торцевой крышки (или кольцевого выступа на поверхности гильзы 13) с одним центральным отверстием, под шток 5, и не менее чем одним смещенным от центра отверстием 17. В зависимости от величины хода внутренней ступени длина путевой опоры 15 составляет до 3% от значения этого хода. Отсюда отношение величины хода внутренней ступени к длине ее корпуса 1, в пределах хода и длины гильзы 13 с путевой опорой 15, составляет не менее 0,72. Кроме того, отношение длины гильзы 13 к длине корпуса 1 внутренней ступени, в пределах хода и длины гильзы 13 с путевой опорой 15, составляет величину не менее 0,5, а соотношение длин цилиндрической вставки 2 и гильзы 13 с путевой опорой 15 составляет не менее 0,75. Поршень 8 выполнен с возможностью скольжения по наружной поверхности двухстороннего штока, совмещенного с корпусом 1 внутренней ступени и по внутренней поверхности корпуса 3 внешней ступени.

Телескопический набор ступеней выполнен так, что образует малую штоковую 18 и большую поршневую 19 полости внутренней (малой) ступени, малую 20 и большую 21 полости внешней (большой) ступени, при этом полость 18 сообщена с полостью 21 через каналы 22, 23, 24, а полость 19 сообщена с полостью 20 через радиальный канал 25 с образованием объединенных полостей. Радиальный канал 25, в стенке корпуса 1 внутренней, малой ступени, гидравлически связан с кольцевым зазором 26 между гильзой 13 и корпусом 1 внутренней, малой ступени, при этом зазор 26 является частью большой поршневой полости 19 внутренней, малой ступени. Малая полость 20 внешней, большой ступени по функциональному назначению соответствует штоковой полости этой ступени, а большая полость 21 внешней, большой ступени по функциональному назначению соответствует поршневой полости этой же ступени. Поршневые полости гидроцилиндра включают поршневые полости каждой ступени, соответственно, большую поршневую полость 19 внутренней, малой ступени и большую полость 21 внешней, большой ступени. Корпус 3 внешней (большой) ступени выполнен в виде стакана с одним торцевым днищем 27, на котором жестко, с помощью креплений 28, закреплен конец 10 (малого диаметра) двухстороннего штока внешней, большой, ступени, совмещенного с корпусом 1 внутренней ступени (в дальнейшем - шток-корпус 1), в то время как другой его конец 9, большего диаметра, находится вне корпуса

3. Поршень 8 внешней (большой) ступени выполнен с охватом концов 9 и 10 двухстороннего штокакорпуса 1. Поршень 8 внешней ступени выполнен с неравными рабочими (эффективными) площадями так, что рабочая площадь поршня со стороны большой полости 21 превышает рабочую площадь поршня со стороны малой полости 20, при этом, как было отмечено выше, внешний диаметр нижнего конца 9 двухстороннего штока-корпуса 1 превышает внешний диаметр верхнего его конца 10. Поршень 8 образует с двухсторонним штоком-корпусом 1 внешней, большой, ступени полость 20, ограниченную цилиндрическими шейками 29 и 30, которые сопряжены и взаимодействуют, соответственно, с цилиндрическими поверхностями концов 10 и 9 двухстороннего штока-корпуса I. Шейки 29 и 30 имеют разные диаметры в соответствии с диаметрами концов двухстороннего штока-корпуса 1. На поршне 8 выполнен также буртик 31, сопряженный с внутренней поверхностью 32 корпуса 3 внешней ступени. Поршень 8 выполнен удлиненным, протяженностью не менее величины хода внешней, большой ступени гидроцилиндра с обеспечением возможности герметичного контакта с наружными цилиндрическими поверхностями концов 9 и 10 двухстороннего штока-корпуса 1, и с внутренней поверхностью 32 корпуса 3 внешней (большой) ступени.

Протяженность области герметичного контакта на наружной поверхности удлиненного поршня 8 менее величины хода этой (внешней) ступени гидроцилиндра. В противном случае эта область будет подвержена воздействию внешней среды, что может отрицательно сказаться на эксплуатационной надежности гидроцилиндра. Поршень 8 внешней ступени выполнен в виде плавающей ступенчатой гильзы,

- 4 017689 сопряженной посредством цилиндрических шеек 29 и 30 с концами штока разных диаметров 10,9, а посредством буртика 31 - с цилиндрической поверхностью 32 внешнего корпуса 3.

Гидроцилиндр, для создания герметичного контакта, оснащен уплотнениями 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41. На поршне 8 выполнен фланец 42, обеспечивающий присоединение элементов других механизмов.

Длина (внешней) большой ступени гидроцилиндра не менее двукратной величины хода этой ступени. В полностью выдвинутом положении гидроцилиндра (фиг. 4) его длина минимальна и ограничена корпусом с выдвинутой только одной внутренней (малой) ступенью, которая в этих условиях обеспечивает необходимую общую величину хода, обусловленного ходом выходного звена, равного сумме ходов каждого из звеньев-ступеней.

Комбинированный телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия установлен таким образом, что в исходном положении (фиг. 1, 2) объем большой полости 19 внутренней, малой ступени минимален, а объем большой полости 21 внешней, большой ступени максимален, следовательно, крайние положения обеих ступеней противоположны по фазе, при этом разноименные полости гидроцилиндра попарно гидравлически соединены с образованием объединенных полостей.

В исходном положении (фиг. 1) все посадочные поверхности, обеспечивающие герметичность, конструктивно закрыты и защищены от любых внешних воздействий.

В частном случае выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом (фиг. 5) гильза 13, снабженная жестко соединенной с ее кольцевым упором 16 путевой опорой 15, выполнена в виде набора секций полых цилиндров 43, 44, при этом последние снабжены соответствующей каждому путевой опорой 45, 47, которые жестко соединены с соответствующими им кольцевыми упорами 46, 48 на полых цилиндрах 43, 44 и выполнены, любая, с одним центральным отверстием под шток 5, и не менее чем с одним смещенным от центра отверстием, соответственно, 49, 50. Причем, в зависимости от требований к конструктивному исполнению, число секций (полых цилиндров) у внутренней (малой) ступени гидроцилиндра может быть различным.

Существенным для заявляемого телескопического гидроцилиндра двухстороннего действия является крепление к неподвижному элементу, которое может быть осуществлено за шток 5 внутренней, малой ступени, либо за цилиндрический корпус 1 этой же ступени, совмещенный с двухсторонним штоком внешней, большой ступени, либо за цилиндрический корпус 3 внешней, большой ступени, либо за поршень 8 этой ступени.

В случаях крепления к неподвижному элементу (фундаменту) за шток 5 или же за поршень 8 в крайних положениях комбинированного телескопического гидроцилиндра двухстороннего действия результирующее перемещение его ступеней определяется суммированием перемещений подвижных звеньев этих ступеней гидроцилиндра, а в случае крепления за цилиндрический внешний корпус 3, жестко связанный с концом двухстороннего штока, совмещенного с цилиндрическим корпусом 1, или же за корпус 1, такая возможность исключается.

Комбинированный телескопический гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов работает следующим образом.

Рабочую жидкость под напором подают по каналу 6 в полость 19 и через кольцевой зазор 26 по каналу 25 в полость 20, а полость 21 через каналы 24, 23, 22 вместе с полостью 18 соединяют со сливом каналом 7 (фиг. 1). Под давлением жидкости корпус 1 и поршень 8 из исходного (убранного) положения последовательно-принудительно перемещаются вверх. При этом корпус 1 перемещается до упора крышки 11 в торец гильзы 13 с путевой опорой 15, а затем совместно с гильзой 13 и путевой опорой 15 до упора торца поршня 4 в путевую опору 15, причем поршень 8 перемещается внутрь корпуса 3. Гидроцилиндр устанавливается в крайнее выдвинутое положение, при котором объем большой полости 19 максимален - с напором соединена объединенная полость 19, 20, а другая объединенная полость 18, 21 соединена со сливом и объем большой полости 21 минимален, т. е. крайние положения обеих ступеней противоположны по фазе (фиг. 4).

Рабочую жидкость под напором подают по каналам 6 и 7 в полости 19 и 18, а также в полости 20 и 21 за счет соответствующих гидравлических связей-каналов 25 и 22, 23, 24 (фиг. 2, 4). Под давлением жидкости гидроцилиндр устанавливается в промежуточное фиксированное положение, при котором выдвинут только корпус 1, объемы больших полостей 19 и 21 максимальны, объединенные полости связаны с напором, т.е. крайние положения обеих ступеней однофазны (фиг. 3). Перемещение подвижных элементов происходит за счет того, что рабочая площадь поршня 4 со стороны полости 19 превышает рабочую площадь со стороны полости 18, а рабочая площадь поршня 8 со стороны полости 21 превышает рабочую площадь со стороны полости 20, т.е. осуществляется за счет дифференциального принципа взаимодействия подвижных звеньев. Таким образом:

при переходе гидроцилиндра из исходного, убранного положения (фиг. 1, 2) в промежуточное, фиксированное (фиг. 3) корпус 1 вместе с гильзой 13, снабженной путевой опорой 15, перемещается вверх до упора путевой опоры 15 в торец поршня 4, а затем корпус 1 отдельно перемещается до упора крышки 11 в путевую опору 15, причем поршень 8 остается неподвижным относительно корпуса 3;

при переходе гидроцилиндра из полностью выдвинутого положения (фиг. 4) в промежуточное фик

- 5 017689 сированное (фиг. 3) поршень 8 выдвигается из корпуса 3, а корпус 1 и гильза 13 с путевой опорой 15 остаются неподвижными относительно поршня 4.

Рабочую жидкость под напором подают по каналу 7 в полость 18 и по каналам 22, 23, 24 в полость 21, а полость 20 через канал 25 вместе с полостью 19 соединяют со сливом каналом 6 (фиг. 3, 4). Под давлением жидкости гидроцилиндр устанавливается в исходное (убранное) положение, при котором корпус 1 и поршень 8 убраны относительно неподвижного элемента - фундамента, объем большой полости 21 максимален - с напором соединена объединенная полость 18, 21, а другая объединенная полость 19, 20 соединена со сливом и объем большой полости 19 минимален, т.е. крайние положения обеих ступеней противоположны по фазе (фиг. 1, 2).

При этом последовательно-принудительное перемещение подвижных элементов происходит так, что:

при переходе гидроцилиндра из полностью выдвинутого положения (фиг. 4) в исходное (убранное) положение (фиг. 1, 2) поршень 8 выдвигается из корпуса 3, а корпус 1 отдельно перемещается до зацепа ограничителя хода гильзы 13, совмещенного с кольцевой шейкой 12 цилиндрической вставки 2, за кольцевой упор 16 гильзы 13, а затем совместно с гильзой 13 и путевой опорой 15 до упора ограничителя хода 14 поршня 4 в торец поршня 4;

при переходе гидроцилиндра из промежуточного фиксированного (фиг. 3) в исходное (убранное) положение (фиг. 1, 2) корпус 1 отдельно перемещается до зацепа ограничителя хода гильзы 13, совмещенного с кольцевой шейкой 12 цилиндрической вставки 2, за кольцевой упор 16 гильзы 13, а затем совместно с гильзой 13 и путевой опорой 15 до упора ограничителя хода 14 поршня 4 в торец поршня 4, при этом поршень 8 остается неподвижным относительно корпуса 3.

Для пассивного возвращения (опускания) гидроцилиндра в исходное положение (фиг. 1, 2) достаточно сообщить объединенные полости 19, 20 и 18, 21 со сливом через каналы 6, 7 (фиг. 3, 4), при этом гидроцилиндр переходит в убранное положение под действием внешней нагрузки, например, массы поднимаемого груза.

Работа гидроцилиндра с увеличенным ходом в частном случае его выполнения (фиг. 5) адекватна описанной выше, с учетом особенностей трансформации и исполнения гильзы с путевой опорой.

Предлагаемое техническое решение позволяет расширить эксплуатационные возможности телескопического гидроцилиндра, увеличить эффективность его использования за счет расширения диапазона задаваемых ходов, а также получить большие величины реализуемого общего хода гидроцилиндра при наличии технологических ограничений по длине зеркально обрабатываемых внутренних цилиндрических поверхностей, т.е. позволяет обеспечить увеличение общего хода выходного звена и ходов каждой из ступеней в отдельности при заданном диаметре поршня внутренней ступени гидроцилиндра с минимальной общей длиной телескопических звеньев в полностью выдвинутом положении гидроцилиндра, обусловленной недостаточностью пространства, длина которого ограничена цилиндром (корпусом) с выдвинутой только одной внутренней ступенью, которая в этих условиях обеспечивает необходимую общую величину хода, обусловленного ходом выходного звена, равного сумме ходов каждого из звеньев - ступеней при обеспечении последовательного и независимого действия ступеней гидроцилиндра.

Заявляемый гидроцилиндр позволяет оптимизировать конструкцию и снизить трудоемкость изготовления гидроцилиндра за счет использования полой цилиндрической вставки с кольцевой шейкой такой длины, которая позволяет исключить технологические ограничения и облегчить механическую обработку труднодоступных участков внутренних поверхностей при изготовлении гидроцилиндров. Кроме того, наличие гильзы в составе гидроцилиндра обеспечивает исполнение канала гидравлической связи разноименных полостей ступеней коротким и радиальным вместо длинного и продольного в стенке корпуса внутренней ступени, что существенно упрощает технологию изготовления корпуса внутренней ступени гидроцилиндра по сравнению с наиболее близким аналогом. Причем при увеличенном общем ходе выходного звена и ходов каждой из ступеней в отдельности максимальный наружный диаметр заявляемого гидроцилиндра равен максимальному наружному диаметру гидроцилиндра ближайшего аналога при одинаковых диаметрах соответствующих поршней этих ступеней.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Комбинированный телескопический гидроцилиндр двустороннего действия для больших ходов, включающий коаксиальный набор внешней и внутренней поршневых ступеней, имеющий корпус (3) внешней ступени, корпус (1) внутренней ступени, выполненный с концами различных диаметров и закрепленный концом меньшего диаметра на днище корпуса (3), поршень-гильзу (8) внешней ступени с различными рабочими объемами, установленный между корпусом (1) и корпусом (3), и поршень (4) внутренней ступени, установленный на штоке (5) в корпусе (1), при этом поршневые ступени соединены гидравлически с образованием объединенных полостей, а поршень-гильза (8) и поршень (4) установлены с возможностью прихода в противоположные фазы, соответствующие максимуму и минимуму величин объемов полостей ступеней в крайних положениях гидроцилиндра, отличающийся тем, что внутренняя ступень снабжена полой цилиндрической вставкой (2), установленной соосно и закрепленной жестко в

   - 6 017689 части корпуса (1), имеющей больший диаметр, и гильзой (13), установленной в корпусе (1) с охватом поршня (4) и с возможностью продольного перемещения и герметичного контакта внутри - с поршнем (4), а снаружи - с цилиндрической вставкой (2) посредством кольцевой шейки (12), которая выполнена на цилиндрической вставке (2), при этом на конце гильзы (13) перед поршнем (4) жестко закреплен ограничитель его хода (14), а на другом конце гильзы (13) выполнен кольцевой упор (16), на котором жестко закреплена путевая опора (15), при этом гильза (13) выполнена с возможностью перемещения относительно штока (5), причем ограничитель хода (14) самой гильзы (13) выполнен с возможностью совмещения с упомянутой кольцевой шейкой (12).
2. 2. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что отношение величины полного хода внутренней ступени к длине ее корпуса (1) в пределах хода и длины гильзы (13) с путевой опорой (15) составляет не менее 0,72.
3. 3. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что протяженность области герметичного контакта поршня (4) внутренней ступени с гильзой (13) менее длины гильзы (13).
4. 4. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что отношение длины гильзы (13) с путевой опорой (15) к длине корпуса (1) внутренней ступени составляет не менее 0,5.
5. 5. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что соотношение длин цилиндрической вставки (2) и гильзы (13) с путевой опорой (15) составляет не менее 0,75.
6. 6. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что путевая опора (15) выполнена в виде кольцевого выступа или торцевой крышки с одним центральным и по крайней мере одним отверстием (17) для крепления, смещенным от центра.
7. 7. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что гильза (13) выполнена в виде набора полых цилиндров, каждый из которых имеет путевую опору (15).
8. 8. Гидроцилиндр по п.1, отличающийся тем, что гидравлическая связь между штоковой полостью (20) внешней ступени и поршневой полостью (19) внутренней ступени выполнена в виде по крайней ме-