RU128907U1

RU128907U1 - LOW FRICTION ELECTROHYDRAULIC DRIVE

Info

Publication number: RU128907U1
Application number: RU2012142500/06U
Authority: RU
Inventors: Игорь Иванович Сазонов; Сергей Владимирович Лядник; Максим Андреевич Казанский; Александр Сергеевич Денисов; Анна Мариановна Лядник
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-06-10

Abstract

Электрогидравлический привод низкого трения, содержащий цилиндрический корпус с каналами подвода-отвода рабочей жидкости и с передней основной и вспомогательной и задней крышками с уплотнениями, поршень-шток, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом уплотнение в основной крышке выполнено в виде плавающего кольца, ограниченного от осевого перемещения, отличающийся тем, что ограничитель плавающего кольца со стороны вспомогательной крышки выполнен в виде шайбы с антифрикционным покрытием, а со стороны основной крышки в виде герметично установленного торцевого профилированного уплотнительного кольца.The low-friction electro-hydraulic drive containing a cylindrical body with channels for supplying and discharging the working fluid and with a front main and auxiliary and rear covers with seals, a piston rod installed in the housing with the possibility of reciprocating movement, while the seal in the main cover is made in the form floating ring, limited from axial movement, characterized in that the limiter of the floating ring from the side of the auxiliary cover is made in the form of a washer with an antifriction coating, and from the side of the main cover in the form of a hermetically sealed end profiled sealing ring.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к гидроприводам исполнительных механизмов, и может быть использована для уплотнения штоков в следящих системах, где высокий уровень трения в гидравлических цилиндрах приводит к ошибкам управления, при тестировании конструктивных деталей, в машинах для испытания материалов и везде, где присутствует высокая динамичность, точность и имеют место значительные поперечные нагрузки.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular, to hydraulic actuators, and can be used to seal rods in servo systems, where a high level of friction in hydraulic cylinders leads to control errors when testing structural parts, in materials testing machines, and everywhere where there is high dynamism, accuracy and there are significant lateral loads.

Из уровня техники известен гидравлический привод низкого трения с плавающим уплотнением штока, где втулка охватывает уплотнительные элементы и установлена на штоке с возможностью поворота относительно сопряженных с ней двух плавающих колец, зафиксированных в виде пакета с втулкой резьбовой крышкой в корпусе вдоль оси. Втулка выполнена цилиндрической. Плавающие кольца размещены по торцам втулки и сопряжены с ней по концентрическим сферическим поверхностям (Патент РФ №2056004, F16J 15/54, 1993 г.).The prior art hydraulic low friction drive with a floating rod seal, where the sleeve covers the sealing elements and mounted on the rod with the ability to rotate relative to its two floating rings, fixed in the form of a package with the sleeve threaded cover in the housing along the axis. The sleeve is cylindrical. Floating rings are placed at the ends of the sleeve and mate with it on concentric spherical surfaces (RF Patent No. 2056004, F16J 15/54, 1993).

Недостатком данного гидравлического привода низкого трения с плавающим уплотнением штока является низкая нагрузочная способность и повышенное трение в торцевом стыке.The disadvantage of this hydraulic low friction hydraulic drive with a floating stem seal is its low load capacity and increased friction at the end joint.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический привод низкого трения, содержащий корпус с закрепленными на его торце направляющей втулки и крышки с помощью винтов через фланец, плавающего кольца, установленном на штоке в направляющей втулке, при этом между торцом плавающего кольца со стороны высокого давления и боковой поверхностью направляющей втулки устанавливается осевой зазор, величина которого значительно больше радиального зазора между уплотняемой поверхностью штока и внутренней поверхностью плавающего кольца (Патент US №4406463, F16J 15/44, 1981 г.).The closest solution to the technical nature and the achieved result is a low friction hydraulic drive comprising a housing with screws fixed to its end of the guide sleeve and cover through flanges, a floating ring mounted on the rod in the guide sleeve, while between the end of the floating ring on the side high pressure and the lateral surface of the guide sleeve sets the axial clearance, the value of which is significantly larger than the radial clearance between the sealing surface of the rod and the actual surface of the floating ring (US Patent No. 4,404,663, F16J 15/44, 1981).

Известный гидравлический привод низкого трения с плавающим уплотнением штока имеет следующие недостатки:Known hydraulic low friction actuator with floating stem seal has the following disadvantages:

- повышенные утечки масла;- increased oil leakage;

- существует риск заклинивания;- there is a risk of jamming;

- повышенное трение торцевого стыка;- increased friction of the end joint;

- низкая нагрузочная способность.- low load capacity.

Техническим результатом полезной модели является минимизация утечек рабочей жидкости через конструкционные уплотнения штока гидроцилиндра, уменьшение силы трения и увеличение нагрузочной способности уплотнения.The technical result of the utility model is to minimize leakage of the working fluid through the structural seals of the hydraulic cylinder rod, reducing the friction force and increasing the load capacity of the seal.

Поставленный технический результат решается за счет того, что в электрогидравлический привод низкого трения, содержащий цилиндрический корпус с каналами подвода-отвода рабочей жидкости, переднюю основную и вспомогательную и заднюю крышки с уплотнениями, поршень-шток, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом уплотнение в основной крышке выполнено в виде плавающего кольца, ограниченного от осевого перемещения, согласно полезной модели, ограничитель плавающего кольца со стороны вспомогательной крышки выполнен в виде шайбы с антифрикционным покрытием, а со стороны основной крышки в виде герметично установленного торцевого профилированного уплотнительного кольца.The technical result is solved due to the fact that in the electro-hydraulic drive of low friction, containing a cylindrical body with channels for supplying and discharging the working fluid, the front main and auxiliary and rear covers with seals, a piston rod installed in the body with the possibility of reciprocating movement, while the seal in the main cover is made in the form of a floating ring, limited from axial movement, according to a utility model, the limiter of the floating ring on the auxiliary side noy cover is formed as a washer with low friction coating, and from the main cover in a hermetically mounted socket profiled sealing ring.

Электрогидравлический привод низкого трения поясняется графическими материалами, где:The low-friction electro-hydraulic drive is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг.1 представлен общий вид электрогидравлического привода;- figure 1 presents a General view of an electro-hydraulic drive;

- на фиг.2 представлен продольный разрез электрогидравлического привода в зоне расположения уплотнения штока;- figure 2 presents a longitudinal section of an electro-hydraulic actuator in the area of the stem seal;

- на фиг.3 показаны основные соотношения давления на уплотнение;- figure 3 shows the main ratio of the pressure on the seal;

- на фиг.4 показаны основные соотношения давления на уплотнение, в соответствии с наиболее близким решением;- figure 4 shows the main ratio of the pressure on the seal, in accordance with the closest solution;

- на фиг.5 показана геометрия радиальной концентричной щели уплотнения с плавающим кольцом.- figure 5 shows the geometry of the radial concentric slots of the seal with a floating ring.

Электрогидравлический привод низкого трения содержит цилиндрический корпус 1 с каналами подвода-отвода рабочей жидкости и с закрепленными на его торцах передней основной крышкой 2 и задней крышкой 3 при помощи винтов 4 через фланцы 5, поршень 6 - шток 7, со встроенным измерителем 8 пути, установленный в цилиндрическом корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно него, передней вспомогательной крышки 9 с уплотнениями 10 сопрягаемых поверхностей. В полость, образованную внутренней осевой расточкой передней основной крышки 2 и торцевой поверхностью 11 передней вспомогательной крышки 9, соосно штоку 7 установлено уплотнение в виде плавающего кольца 12, имеющее на внутренней поверхности кольцевые канавки 13, с образованием радиального кольцевого зазора 14 между ними, который связан с каналом 15 для отвода утечек, выполненный в передней вспомогательной крышке 9, и шайба 16 с антифрикционным покрытием. Торцевой зазор 17 между боковой поверхностью 18 плавающего кольца 12 и боковой поверхностью 19 передней основной крышки 2 уплотнен торцевым профилированным уплотнительным кольцом 20, установленным в открытой кольцевой канавке 21, сообщающейся с рабочей камерой 22 электрогидравлического привода через кольцевую выточку 23.The low-friction electro-hydraulic drive contains a cylindrical housing 1 with channels for supplying and discharging the working fluid and with the front main cover 2 and the rear cover 3 fixed to its ends using screws 4 through flanges 5, the piston 6 - rod 7, with an integrated path meter 8 installed in a cylindrical housing 1 with the possibility of reciprocating movement relative to it, the front auxiliary cover 9 with seals 10 of the mating surfaces. In the cavity formed by the internal axial bore of the front main cover 2 and the end surface 11 of the front auxiliary cover 9, a seal in the form of a floating ring 12 having ring grooves 13 on the inner surface is formed coaxially with the rod 7, with the formation of a radial annular gap 14 between them, which is connected with a channel 15 for the removal of leaks, made in the front auxiliary cover 9, and the washer 16 with an anti-friction coating. The end gap 17 between the side surface 18 of the floating ring 12 and the side surface 19 of the front main cover 2 is sealed by an end profiled sealing ring 20 installed in the open annular groove 21, which communicates with the working chamber 22 of the electro-hydraulic drive through the annular recess 23.

Электрогидравлический привод низкого трения работает следующим образом.The electro-hydraulic drive of low friction works as follows.

В процессе подачи масла от источника гидравлического давления по каналам подвода-отвода рабочей жидкости (на чертеже не показаны) в одну из рабочих камер гидроцилиндра шток 7 перемещает управляемый объект в заданном направлении. Масло из рабочей камеры 22, образованной внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1 и наружной поверхностью штока 7, через кольцевую выточку 23 попадает в открытую кольцевую канавку 21, где давление рабочей среды так деформирует уплотнительный элемент 24 торцевого профилированного уплотнительного кольца 20, что он прижимается к боковой поверхности 18 плавающего кольца 12. Резиновое предварительно напряженное кольцо 25 дополнительно прижимает уплотнительный элемент 24 к боковой поверхности 18. Уплотнительный элемент 24 торцевого профилированного уплотнительного кольца 20 состоит из материалов, которые сводят к минимуму трение на боковой поверхности 18 до такой степени, что гидравлическая центровка плавающего кольца 12 относительно штока 7 улучшается. Таким образом, беспрепятственное распространение давления в полость 26 невозможно, и вся жидкость направляется в радиальный кольцевой зазор 14, что приводит к постепенному снижению давления по всей длине плавающего кольца 12. На плавающее кольцо 12 в радиальном кольцевом зазоре 14 действует параболическая эпюра давления, показатель параболы которой определяется величиной радиального кольцевого зазора 14. Давление в радиальном кольцевом зазоре 14 вызывает силовые деформации уплотнительных поверхностей и приводит к получению конфузорной формы щели, при правильном подборе материала плавающего кольца 12, что увеличивает гидростатическую силу, центрирующую плавающее кольцо 12, так как влияние давления на радиальный кольцевой зазор 14 между уплотнительным кольцом 12 и штоком 7 со стороны высокого давления больше из-за отсутствия противодавления со стороны полости 26. Это ведет к меньшему радиальному кольцевому зазору 14 между плавающим кольцом 12 и штоком 7, так как в расчете радиального кольцевого зазора 14 не будет учитываться сжатие плавающего кольца 12, а соответственно и к уменьшению количества утечек, отводимых через канал 15. За счет этого исчезает необходимость в использовании уплотнения 10. В момент запуска электрогидравлического привода плавающее кольцо 12 автоматически центрируется относительно штока 7 гидроцилиндра, таким образом отсутствует контакт между уплотняемыми поверхностями, что приводит к уменьшению величины силы трения покоя. В случаях, когда плавающее кольцо 12 со штоком 7 образует радиальный концентричный зазор 27, в частности, в связи с влиянием гравитационных сил, плавающее кольцо 12 прижимается к боковой поверхности 11 передней вспомогательной крышки 9, при этом давление между внутренней поверхностью плавающего кольца 12 и наружной поверхностью штока 7 распределяется так, что центровка плавающего кольца 12 усложняется. Для того чтобы упростить этот процесс, между плавающим кольцом 12 и боковой поверхностью 11 вспомогательной крышки 9 устанавливается шайба 16 с антифрикционным покрытием. По мере приближения управляемого объекта к заданной координате сигнал рассогласования от встроенного измерителя 8 пути уменьшается. При обнулении сигнала электрогидравлический привод останавливается.In the process of supplying oil from a source of hydraulic pressure through the channels for supplying and discharging the working fluid (not shown in the drawing) to one of the working chambers of the hydraulic cylinder, the rod 7 moves the controlled object in a given direction. The oil from the working chamber 22, formed by the inner surface of the cylindrical body 1 and the outer surface of the rod 7, through the annular groove 23 enters the open annular groove 21, where the pressure of the working medium deforms the sealing element 24 of the end shaped sealing ring 20 so that it is pressed against the side surface 18 of the floating ring 12. The rubber prestressed ring 25 further presses the sealing element 24 against the side surface 18. The sealing element 24 of the end profile The o-ring 20 consists of materials that minimize friction on the side surface 18 to such an extent that the hydraulic alignment of the floating ring 12 relative to the stem 7 is improved. Thus, the unhindered distribution of pressure into the cavity 26 is impossible, and all the fluid is directed into the radial annular gap 14, which leads to a gradual decrease in pressure along the entire length of the floating ring 12. A floating parabolic pressure curve acts on the floating ring 12 in the radial annular gap 14, an indicator of parabola which is determined by the magnitude of the radial annular gap 14. The pressure in the radial annular gap 14 causes force deformation of the sealing surfaces and leads to confuser we have slots, with the correct selection of the material of the floating ring 12, which increases the hydrostatic force centering the floating ring 12, since the influence of pressure on the radial annular gap 14 between the sealing ring 12 and the rod 7 from the high pressure side is greater due to the lack of back pressure from the cavity side 26. This leads to a smaller radial annular gap 14 between the floating ring 12 and the rod 7, since the compression of the floating ring 12 will not be taken into account in the calculation of the radial annular gap 14, and accordingly, it will be reduced the number of leaks discharged through the channel 15. This eliminates the need to use a seal 10. At the time of starting the electro-hydraulic actuator, the floating ring 12 is automatically centered relative to the rod 7 of the hydraulic cylinder, thus there is no contact between the sealing surfaces, which leads to a decrease in the magnitude of the static friction force . In cases where the floating ring 12 with the rod 7 forms a radial concentric gap 27, in particular, due to the influence of gravitational forces, the floating ring 12 is pressed against the side surface 11 of the front auxiliary cover 9, while the pressure between the inner surface of the floating ring 12 and the outer the surface of the rod 7 is distributed so that the alignment of the floating ring 12 is complicated. In order to simplify this process, a washer 16 with an anti-friction coating is installed between the floating ring 12 and the side surface 11 of the auxiliary cover 9. As you approach the managed object to the specified coordinate, the error signal from the built-in meter 8 path decreases. When the signal is reset, the electro-hydraulic drive stops.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет за счет минимизации сил трения и увеличения несущей способности плавающего кольца обеспечить точность позиционирования электрогидравлического привода и увеличить его статическую жесткость.Thus, the claimed combination of essential features set forth in the utility model formula allows, by minimizing the friction forces and increasing the bearing capacity of the floating ring, to ensure the accuracy of positioning of the electro-hydraulic drive and increase its static rigidity.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary features sufficient to obtain the required synergistic (super-total) technical result.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении может найти применение в электрогидравлических приводах;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, may find application in electro-hydraulic drives;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form as described in the independent claim of the utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date as described in the application materials is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству и может быть классифицирован как объект интеллектуальной собственности «полезная модель».Therefore, the claimed object meets the requirements of the patentability condition of “novelty” and “industrial applicability” according to the current legislation and can be classified as an object of intellectual property “utility model”.

Claims

The low-friction electro-hydraulic drive containing a cylindrical body with channels for supplying and discharging the working fluid and with a front main and auxiliary and rear covers with seals, a piston rod installed in the body with the possibility of reciprocating movement, while the seal in the main cover is made in the form floating ring, limited from axial movement, characterized in that the limiter of the floating ring from the side of the auxiliary cover is made in the form of a washer with an antifriction coating, and from the side of the main cover in the form of a hermetically sealed end profiled sealing ring.