RU2133395C1 - Hydraulic cylinder rod - Google Patents

Hydraulic cylinder rod Download PDF

Info

Publication number
RU2133395C1
RU2133395C1 RU95121842A RU95121842A RU2133395C1 RU 2133395 C1 RU2133395 C1 RU 2133395C1 RU 95121842 A RU95121842 A RU 95121842A RU 95121842 A RU95121842 A RU 95121842A RU 2133395 C1 RU2133395 C1 RU 2133395C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rod
hydraulic cylinder
section
cross
cut
Prior art date
Application number
RU95121842A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95121842A (en
Inventor
Д.Ю. Кобзов
В.А. Тарасов
Original Assignee
Братский Индустриальный Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Братский Индустриальный Институт filed Critical Братский Индустриальный Институт
Priority to RU95121842A priority Critical patent/RU2133395C1/en
Publication of RU95121842A publication Critical patent/RU95121842A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133395C1 publication Critical patent/RU2133395C1/en

Links

Landscapes

  • Actuator (AREA)

Abstract

FIELD: power hydraulic engines. SUBSTANCE: hydraulic cylinders are of one- or two-way action with one-sided rod. Internal cavity of rod section is shaped as circle with segments of different areas cut off from top and bottom. Larger-area segment is cut off from side of more compressed fibers. EFFECT: enhanced reliability. 7 dwg

Description

Изобретение относится к гидроприводу машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании, в частности к силовым гидродвигателям возвратно-поступательного действия - гидроцилиндрам одно- или двухстороннего действия с односторонним штоком (см. Марутов В.А., Паловский С.А. Гидроцилиндры. М.: Машиностроение, 1993, с. 7, рис. 2a), подверженным в процессе функционирования продольно-поперечному изгибу. При этом возникающие в опасном сечении штока напряжения описываются следующим условием прочности (см. Кобзов Д.Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов: Дисс. .. канд. техн. наук /ЛИСИ.-Л, 1987, с.365). The invention relates to a hydraulic drive of machines operating under significant loads on working equipment, in particular to reciprocating power hydraulic motors - single or double-acting hydraulic cylinders with a one-sided rod (see Marutov V.A., Palovsky S.A. Hydraulic cylinders. M .: Engineering, 1993, p. 7, Fig. 2a), which is subject to longitudinal-transverse bending during operation. At the same time, the stresses arising in the dangerous section of the rod stem are described by the following strength condition (see Kobzov D.Yu. Diagnostics of hydraulic cylinders of working equipment for single-bucket construction excavators: Diss. .. Candidate of Technical Sciences / LISI.-L, 1987, p.365).

Σσi= P/F+(MQ+Pyt+Pe)/W ≤ [σ], (1)
где P - продольное толкающее (сжимающее) усилие гидроцилиндра;
MQ - изгибающий момент от поперечной (вес гидроцилиндра) нагрузки;
F - площадь поперечного сечения штока;
W - осевой момент сопротивления сечения штока;
Yt - полный прогиб гидроцилиндра в результате его эксплуатационного продольно-поперечного нагружения; e - эксцентриситет приложения в опорах гидроцилиндра продольного сжимающего усилия P;
Σσi и [σ] - текущие эксплуатационные и допускаемые напряжения в опасном сечении штока.
Σσ i = P / F + (M Q + Py t + Pe) / W ≤ [σ], (1)
where P is the longitudinal pushing (compressing) force of the hydraulic cylinder;
M Q - bending moment from the transverse (weight of the hydraulic cylinder) load;
F is the cross-sectional area of the rod;
W is the axial moment of resistance of the rod section;
Y t is the total deflection of the hydraulic cylinder as a result of its operational longitudinal-transverse loading; e is the eccentricity of the application in the supports of the hydraulic cylinder of the longitudinal compressive force P;
Σσ i and [σ] are the current operational and permissible stresses in the dangerous section of the rod.

Известен гидроцилиндр (аналог) со сплошным штоком круглого поперечного сечения (см. Марутов В.А., Павловский С.А, Гидроцилиндры. М.: Машиностроение, 1966, с. 29, рис. 17). Known hydraulic cylinder (analogue) with a solid rod of circular cross-section (see Marutov V.A., Pavlovsky S.A., Hydraulic cylinders. M: Engineering, 1966, p. 29, Fig. 17).

Однако сплошной шток, обладая большим весом, вызывает значительные реакции в подвижных герметизируемых сопряжениях гидроцилиндра "шток-втулка" и "поршень-гильза", интенсифицируя процесс изнашивания направляющих и уплотнительных элементов сопряжений и, тем самым, снижая долговечность, а вместе с тем и надежность гидроцилиндра. However, a solid rod, having a large weight, causes significant reactions in the movable pressurized mates of the rod-bushing and piston-sleeve hydraulic cylinders, intensifying the wear process of the guide and sealing mating elements and, thereby, reducing durability, and at the same time reliability hydraulic cylinder.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидроцилиндр (прототип) с полым штоком кольцевого сечения (см. Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. М.: Машиностроение, 1966, с. 30, рис. 19, с. 68, рис. 56, с. 124, рис. 102), обладающим меньшим весом, в следовательно и реакциями в подвижных сопряжениях гидроцилиндра, но большим суммарными нормальными напряжениями вследствие меньшей жесткости и прочности. The closest in technical essence to the invention is a hydraulic cylinder (prototype) with a hollow rod of annular cross-section (see Marutov V.A., Pavlovsky S.A. Hydrocylinders. M: Mechanical Engineering, 1966, p. 30, Fig. 19, p. 68, Fig. 56, p. 124, Fig. 102), which has a lower weight and, therefore, reactions in the movable interfaces of the hydraulic cylinder, but a large total normal stress due to lower stiffness and strength.

Целью изобретения является повышение надежности (долговечности) гидроцилиндра через улучшение напряженно-деформированного состояния его штока (уменьшение прогиба Yt и напряжений Σσi) путем увеличения его жесткости и прочности посредством оптимизации характеристик (момента I инерции и осевого момента W сопротивления) поперечного сечения за счет выбора рациональной формы внутренней полости при соблюдении следующих условий сравнения изобретения с прототипом:
* внешняя форма та же - окружность;
* площадь F поперечного сечение та же, а следовательно:
- напряжения σсж сжатия те же;
- вес штока тот же.
The aim of the invention is to increase the reliability (durability) of the hydraulic cylinder by improving the stress-strain state of its rod (reducing the deflection Y t and stresses Σσ i ) by increasing its rigidity and strength by optimizing the characteristics (moment of inertia and axial moment of resistance W) of the cross section due to choosing a rational form of the internal cavity under the following conditions for comparing the invention with the prototype:
* the external form is the same - a circle;
* Cross-sectional area F is the same, and therefore:
- compression channel compression stress σ are the same;
- the weight of the rod is the same.

Теоретически названная цель реализуется соответствующим размещением материала в поперечном сечении штока. Theoretically, the named goal is realized by appropriate placement of the material in the cross section of the rod.

Указанная цель достигается выполнением формы внутренней полости поперечного сечения штока в виде круга с отсеченными сверху и снизу сегментами разных площадей, причем сегмент большей площади отсекается со стороны более сжатых волокон. This goal is achieved by performing the shape of the inner cavity of the rod cross section in the form of a circle with segments of different areas cut off from above and below, and a segment of a larger area is cut off from the side of more compressed fibers.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлены эпюры сжимающих (фиг. 1a), изгибающих (фиг. 1б) и суммарных (фиг. 1в) нормальных напряжений, а также формы поперечного сечения штока: сплошного - аналога (фиг. 1г), кольцевого - прототипа (фиг. 1д), предлагаемого при чистом изгибе (фиг. 1е) и предлагаемого для эксплуатационного нагружения гидроцилиндра (фиг. 1ж). The invention is illustrated by the drawing (Fig. 1), which shows the diagrams of compressive (Fig. 1a), bending (Fig. 1b) and total (Fig. 1c) normal stresses, as well as the cross-sectional shape of the rod: solid - analogue (Fig. 1d), ring - prototype (Fig. 1e), proposed with a clean bend (Fig. 1e) and proposed for operational loading of the hydraulic cylinder (Fig. 1g).

Заявляемый шток гидроцилиндра кольцевого сечения имеет внутреннюю полость в виде круга с отсеченными сверху и снизу сегментами разных площадей (фиг. 1ж). Причем сегмент с большей площадью отсекается со стороны более сжатых волокон. Таким образом, сечение штока представляет собой обращенный двутавр (фиг. 1е), а заявляемого - тавр (фиг. 1ж), толщина стенки h которого, зависящая от внешнего силового воздействия на шток гидроцилиндра, должна определяться для каждого рассматриваемого примера, но с обязательным учетом конкретных условий эксплуатации и алгоритма функционирования гидроцилиндра. При этом следует принимать во внимание, что для двутавровых сечений толщина стенки h ≤ 5% высоты тавра. Это положение справедливо так же для анализируемого случая по отношению к наружному диаметру штока. The inventive rod of a hydraulic cylinder of circular cross section has an internal cavity in the form of a circle with segments of different areas cut off from above and below (Fig. 1g). Moreover, a segment with a larger area is cut off from the side of more compressed fibers. Thus, the cross-section of the rod is a reversed I-beam (Fig. 1e), and the claimed one is a Ta-beam (Fig. 1g), the wall thickness h of which, depending on the external force acting on the hydraulic cylinder rod, should be determined for each example considered, but with mandatory consideration specific operating conditions and the functioning algorithm of the hydraulic cylinder. It should be borne in mind that for I-sections, the wall thickness h ≤ 5% of the height of the brand. This position is also true for the analyzed case in relation to the outer diameter of the rod.

Заявляемый шток гидроцилиндра работает следующим образом. The inventive rod of the hydraulic cylinder operates as follows.

В результате эксплуатационного нагружения гидроцилиндра в его штоке, в частности в опасном сечении, возникают нормальные сжимающие (фиг. 1а) и нормальные изгибающие (фиг. 1б) напряжения, описываемые соответственно первым и вторым слагаемым выражения (1). В результате этого суммарные нормальные напряжения неравномерно распределяются по сечению штока (фиг. 1в), что приводит к его неравномерному нагружению и последующему невосстанавливаемому искривлению в случаях аналога (фиг. 1г) и прототипа (фиг. 1д) (см. Кобзов Д. Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов: Дисс... канд.техн.наук/ ЛИСИ.-Л, 1987, с.365). Однако большая часть материала штока (фиг. 1ж) со стороны больших сжимающих напряжений позволяет равномерно распределить напряжения по сечению штока. Далее, смещение центра тяжести сечения заявляемого штока гидроцилиндра из геометрического центра наружной окружности штока на величину H в сторону образования эксцентриситета e снижает негативное воздействие последнего (произведение Pe в выражении (1)) до минимума. Наконец, изобретение вызывает уменьшение величины прогиба yt по причине увеличения жесткости поперечного сечения, а месте с тем произведения Рyt. Все это в купе реализует задачу снижения текущих эксплуатационных напряжений Σσi, вследствие чего растет разность {[δ]-Σσi}, а вместе с тем непосредственно и долговечность гидроцилиндра. Кроме того, в результате уменьшения значений e и yt снижаются деформации гидроцилиндра и, как следствие, реакции в его подвижных герметизируемых сопряжениях и интенсивность изнашивания их структурных элементов, что косвенно повышает долговечность гидроцилиндр.As a result of operational loading of the hydraulic cylinder in its rod, in particular in a dangerous section, normal compressive (Fig. 1a) and normal bending (Fig. 1b) stresses arise, which are described by the first and second terms of expression (1), respectively. As a result of this, the total normal stresses are unevenly distributed over the cross section of the rod (Fig. 1c), which leads to its uneven loading and subsequent unrecoverable curvature in cases of analogue (Fig. 1d) and prototype (Fig. 1e) (see Kobzov D. Yu. Diagnostics of hydraulic cylinders of working equipment for single-bucket construction excavators: Diss ... candidate of technical science / LISI-L, 1987, p.365). However, most of the material of the rod (Fig. 1g) from the side of large compressive stresses allows you to evenly distribute stresses over the cross section of the rod. Further, the shift of the center of gravity of the cross section of the inventive hydraulic cylinder rod from the geometric center of the outer circumference of the rod by the value of H towards the formation of eccentricity e reduces the negative impact of the latter (product Pe in expression (1)) to a minimum. Finally, the invention causes a decrease in the magnitude of the deflection y t due to an increase in the rigidity of the cross section, and, in addition, the product Py t . All this in the compartment realizes the task of reducing the current operational stresses Σσ i , as a result of which the difference {[δ] -Σσ i } grows, and at the same time the durability of the hydraulic cylinder directly. In addition, as a result of a decrease in the values of e and y t, the deformations of the hydraulic cylinder and, as a result, the reactions in its movable pressurized joints and the wear rate of their structural elements are reduced, which indirectly increases the durability of the hydraulic cylinder.

Расчеты показывают, что в предлагаемой конструкции штока осевые моменты инерции и сопротивления его сечения увеличиваются на 20...30%, что соответственно ведет к уменьшению изгибающих нормальных напряжений в тех же пределах. Calculations show that in the proposed design of the rod, the axial moments of inertia and resistance of its cross section increase by 20 ... 30%, which accordingly leads to a decrease in bending normal stresses in the same range.

Принимая во внимание, что долговечность - свойство надежности, можно с уверенностью заключить, что в заявляемой конструкции штока гидроцилиндра реализуется поставленная цель изобретения. Taking into account that durability is a property of reliability, we can safely conclude that the claimed goal of the invention is realized in the claimed design of the hydraulic cylinder rod.

Claims (1)

Шток гидроцилиндра, имеющий внутреннюю полость, отличающийся тем, что внутренняя полость выполнена в виде круга с отсеченными сверху и снизу сегментами разных площадей, причем сегмент большей площади отсекается со стороны более сжатых волокон. A hydraulic cylinder rod having an internal cavity, characterized in that the internal cavity is made in the form of a circle with segments of different areas cut off from above and below, with a segment of a larger area being cut off from the side of the more compressed fibers.
RU95121842A 1995-12-26 1995-12-26 Hydraulic cylinder rod RU2133395C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121842A RU2133395C1 (en) 1995-12-26 1995-12-26 Hydraulic cylinder rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95121842A RU2133395C1 (en) 1995-12-26 1995-12-26 Hydraulic cylinder rod

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95121842A RU95121842A (en) 1999-06-10
RU2133395C1 true RU2133395C1 (en) 1999-07-20

Family

ID=20175039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95121842A RU2133395C1 (en) 1995-12-26 1995-12-26 Hydraulic cylinder rod

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133395C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Марутов В.А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966, с.30, рис.19, с.68, рис. 56, с.124, рис. 102. 2. Марутов В.А., Павловский С.А. - Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966, с.29, рис.17. 3. Кобзов Д.Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов. Диссертация канд. техн. наук ЛИСИ. - Л., 1987, с.365. 4. Марутов В.А., Павловский С.А, Гидроцилиндры. - М.: Машиностроение, 1966, с.7, рис.2а. 5. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3104992A1 (en) Forging machine
RU2133395C1 (en) Hydraulic cylinder rod
JP3542966B2 (en) High pressure device
CN1200972A (en) Press-in device
US9863362B2 (en) Piston
RU2181452C2 (en) Hydraulic cylinder rod
CN213144940U (en) Variable-amplitude telescopic oil cylinder with protective sleeve
EP0578820A1 (en) Crusher for concrete structure
US5737998A (en) Heavy-load hydraulic or air cylinder
RU2079606C1 (en) Hydraulically operated hammer
CN1182154A (en) Hydraulic hammer
RU2291298C2 (en) Method for resetting, accelerating and striking with an implement and device for realization of method during destruction of various materials
RU2087712C1 (en) Hammer for breakage of rock oversizes
EA038448B1 (en) Reciprocating compressor
US4467702A (en) Hydraulic jacks
CN219159303U (en) Mining multistage sleeve hydraulic cylinder
CN218862973U (en) Inner oil way oil cylinder for railway road maintenance machinery
CN215927985U (en) Multi-stage oil cylinder and dump truck comprising same
CN213628254U (en) Hydraulic cylinder with high buffer performance
SU1384843A1 (en) Hydraulic power cylinder
US5228650A (en) Prestressing apparatus
GB1314547A (en) Connecting rod for a crank drive mechanism
CN2283526Y (en) Energy-storage roller
SU1587387A1 (en) Installation for testing rod samples of rocks for strength
KR200226081Y1 (en) Power Hydraulic Cylinder