RU2140584C1

RU2140584C1 - Double telescopic hydraulic cylinder

Info

Publication number: RU2140584C1
Application number: RU98115661A
Authority: RU
Inventors: А.К. Колубалин; Г.П. Корпусенко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро транспортного машиностроения"
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: cargo-hoisting machines, travelling cranes, lifting units for repair of oil and gas wells. SUBSTANCE: hydraulic cylinder has housing with two pairs of output working members located inside it; working members are made in form of plungers with bearing eyes. It is provided with thrust split rings locked by bearing guide rings. Inner plungers have open inner cavity. All plungers are provided with grooved beads where bearing guide rings are laid. Housing is made in form of pipe with bores and grooves where seals of outer plungers and thrust split rings are laid; they are used for connecting the outer plungers with housing. Bearing eyes are provided with beads for engagement of inner plungers with outer ones and with housing when plungers are retracted into housing. EFFECT: increased loading capacity of hydraulic cylinder; reduced expenses for manufacture. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, в частности к длинноходовым гидравлическим цилиндрам гидроприводов грузоподъемных машин, к которым принадлежат передвижные краны, подъемные установки для ремонта нефтяных и газовых скважин и др. The present invention relates to the field of engineering, in particular to long-stroke hydraulic cylinders of hydraulic drives of hoisting machines, which include mobile cranes, hoisting installations for the repair of oil and gas wells, etc.

Известны длинноходовые гидроцилиндры, т. е. объемные гидродвигатели с возвратно-поступательным движением выходного рабочего звена (штока или плунжера) двух типов:
- поршневые (выходное звено - шток), например, гидроцилиндры механизмов подъема и изменения длины стрелы грузоподъемной машины (С.П.Епифанов, В.И. Поляков. Пневмоколесные гусеничные краны. "Высшая школа", 1985 г., рис. 11, стр. 32), телескопические гидроцилиндры (А. М.Иоффе и др. Гидравлическое оборудование металлургических цехов. "Металлургия", 1989 г., рис. 43, стр. 79) и двойные телескопические гидроцилиндры (Ю.Иринг. Проектирование гидравлических и пневматических систем. "Машиностроение", 1983 г. стр. 74):
- плунжерные (выходное звено - плунжер), например, гидроцилиндр механизма подачи станка для шлифования листов с ходом плунжера 7 м (А.М.Иоффе и др. Гидравлическое оборудование металлургических цехов. "Металлургия", 1989 г., рис. 45, стр. 82).Long-stroke hydraulic cylinders are known, i.e., volumetric hydraulic motors with reciprocating movement of the output working link (rod or plunger) of two types:
- piston (output link - rod), for example, hydraulic cylinders for lifting and changing the length of the boom of a lifting machine (S.P. Epifanov, V.I. Polyakov. Pneumowheel crawler cranes. "Higher School", 1985, Fig. 11, p. 32), telescopic hydraulic cylinders (A. M. Ioffe et al. Hydraulic equipment of metallurgical shops. Metallurgy, 1989, Fig. 43, p. 79) and double telescopic hydraulic cylinders (J. Iring. Design of hydraulic and pneumatic systems. "Engineering", 1983, p. 74):
- plunger (output link - plunger), for example, the hydraulic cylinder of the feed mechanism of the machine for grinding sheets with a plunger stroke of 7 m (A.M. Ioffe et al. Hydraulic equipment of metallurgical shops. Metallurgy, 1989, Fig. 45, p. . 82).

Из указанных гидроцилиндров наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения являются двойные телескопические гидроцилиндры. Of these hydraulic cylinders, the closest analogue of the proposed technical solution are double telescopic hydraulic cylinders.

Недостатками указанных длинноходовых гидроцилиндров как поршневых, так и плунжерных, являются:
- наличие трудоемких в изготовлении втулок с напылением бронзой или с опорно-направляющими кольцами для направления штока (плунжера), как правило удлиняемых, для обеспечения требуемого характера опоры штока или плунжера (отношения длины и диаметра) с целью повышения устойчивости (коэффициента критической нагрузки) при продольном изгибе;
- пониженная устойчивость штока (плунжера) вследствие выполнения его с закрытой внутренней полостью, что приводит к повышенной нагрузке на внутренний торец штока (плунжера);
- пониженная нагрузочная способность гидроцилиндра при выбранном диаметре корпуса вследствие пониженного момента инерции штока (плунжера) ввиду уменьшения его диаметра из-за наличия упомянутой втулки.The disadvantages of these long-stroke hydraulic cylinders as piston and plunger are:
- the presence of labor-intensive in the manufacture of bushings with bronze spraying or with support rings for the direction of the rod (plunger), usually elongated, to ensure the required nature of the support rod or plunger (ratio of length and diameter) in order to increase stability (critical load coefficient) at longitudinal bend;
- reduced stability of the rod (plunger) due to its execution with a closed internal cavity, which leads to increased load on the inner end of the rod (plunger);
- reduced load capacity of the hydraulic cylinder at a selected diameter of the housing due to the reduced moment of inertia of the rod (plunger) due to the reduction of its diameter due to the presence of the mentioned sleeve.

Более компактные в продольном направлении из указанных гидроцилиндров и обладающие более высокой нагрузочной способностью телескопические гидроцилиндры и особенно двойные телескопические гидроцилиндры позволяют добиться более высокого коэффициента критической нагрузки благодаря оптимизации (повышению) отношений между длинами участков и моментами инерции рабочих звеньев. Недостатком этих гидроцилиндров, наряду с вышеуказанными недостатками, является усложненность конструкции задних торцев выходных рабочих звеньев вследствие необходимости установки упоров, ограничивающих их перемещение при вдвижении в корпус. More compact in the longitudinal direction of these hydraulic cylinders and having a higher load capacity, telescopic hydraulic cylinders and especially double telescopic hydraulic cylinders can achieve a higher critical load coefficient due to the optimization (increase) of the relationship between the lengths of the sections and the moments of inertia of the working links. The disadvantage of these hydraulic cylinders, along with the above disadvantages, is the complexity of the design of the rear ends of the output working links due to the need to install stops that limit their movement when moving into the housing.

Недостатком наиболее компактного в поперечном направлении указанного плунжерного гидроцилиндра одностороннего действия, менее трудоемкого в производстве по сравнению с поршневыми гидроцилиндрами, является, наряду с указанными общими недостатками гидроцилиндров, малая эффективность поддерживающего опорного ролика плунжера, служащего для исключения провисания его конца, при вертикальной установке гидроцилиндра вследствие действия его только в одной плоскости. The disadvantage of the most compact in the transverse direction of the specified single-acting plunger hydraulic cylinder, less labor-intensive in production compared to piston hydraulic cylinders, is, along with the indicated general disadvantages of the hydraulic cylinders, the low efficiency of the supporting support roller of the plunger, which serves to prevent sagging of its end, when the hydraulic cylinder is installed vertically due to its actions are only in one plane.

Целью предлагаемого технического решения является упрощение конструкции длинноходового двойного телескопического гидроцилиндра с достижением повышенной нагрузочной способности при заданном диаметре корпуса и значительное снижение трудоемкости и стоимости изготовления благодаря устранению указанных недостатков гидроцилиндров разных типов. The aim of the proposed technical solution is to simplify the design of a long-stroke double telescopic hydraulic cylinder with achieving increased load capacity for a given case diameter and a significant reduction in the complexity and manufacturing cost by eliminating the indicated disadvantages of different types of hydraulic cylinders.

Эта цель достигается тем, что гидроцилиндр снабжен упорными разрезными кольцами, запираемыми опорно-направляющими кольцами, при этом внутренние выходные рабочие звенья (плунжеры) выполнены с открытой внутренней полостью, все плунжеры снабжены буртами с канавками для размещения опорно-направляющих колец, корпус выполнен в виде трубы с расточками и канавками для размещения уплотнений наружных плунжеров и упорных разрезных колец, посредством которых наружные плунжеры соединены с корпусом, а опорные проушины снабжены буртами, которыми внутренние плунжеры взаимодействуют с наружными плунжерами и корпусом при вдвижении плунжеров в корпус. This goal is achieved by the fact that the hydraulic cylinder is equipped with persistent split rings that are locked by support rings, while the internal output working links (plungers) are made with an open internal cavity, all plungers are provided with collars with grooves for accommodating the supporting guide rings, the housing is made in the form pipes with bores and grooves to accommodate the seals of the outer plungers and thrust split rings, by means of which the outer plungers are connected to the housing, and the supporting eyes are provided with collars, which morning plungers interact with the outer plungers and the housing by moving the plungers into the housing.

Такое исполнение двойного телескопического гидравлического цилиндра позволяет:
- повысить нагрузочную способность гидроцилиндра за счет повышения устойчивости выходных рабочих звеньев благодаря возможности увеличения их наружного диаметра при заданном диаметре корпуса;
- снизить затраты на изготовление за счет исключения металлоемких втулок для опирания и направления плунжеров (или размещения опорно-направляющих колец плунжеров) и оптимизации (уменьшения разницы диаметров) диаметральных размеров металлоемких плунжеров и корпуса, что позволяет изготовлять их из экономичных трубных заготовок.This design of a double telescopic hydraulic cylinder allows you to:
- increase the load capacity of the hydraulic cylinder by increasing the stability of the output working links due to the possibility of increasing their outer diameter at a given diameter of the housing;
- reduce manufacturing costs by eliminating metal-intensive bushings for supporting and guiding the plungers (or placing support-guide rings of the plungers) and optimizing (reducing the difference in diameters) of the diametrical dimensions of the metal-consuming plungers and housing, which allows them to be made from economical tube blanks.

Общий вид двойного телескопического гидравлического цилиндра представлен на чертеже. A general view of a double telescopic hydraulic cylinder is shown in the drawing.

Цилиндр включает корпус 1, наружные плунжеры 2 и 3 и внутренние плунжеры 4 и 5 с опорными проушинами 6. The cylinder includes a housing 1, outer plungers 2 and 3, and inner plungers 4 and 5 with supporting eyes 6.

В расточках и канавках корпуса 1 установлены втулки 7 и упорные разрезные кольца 8 с разъемными опорно-направляющими кольцами 9. Упорные кольца 8 удерживаются от выпадания вовнутрь корпуса опорно-направляющими кольцами 9. Уплотнения 10 наружных плунжеров 2 и 3 с кольцами 11 и втулки 7 с опорно-направляющими кольцами 9 закреплены в корпусе 1 гайками 12, в которых установлены грязезащитные кольца 13. In the bores and grooves of the housing 1, bushings 7 and thrust split rings 8 with detachable support rings 9 are installed. The thrust rings 8 are kept from falling out of the housing by the guide rings 9. Seals 10 of the outer plungers 2 and 3 with rings 11 and bushings 7 s supporting-guide rings 9 are fixed in the housing 1 by nuts 12, in which are installed antisplash rings 13.

В канавках буртов наружных плунжеров 2 и 3 установлены опорно-направляющие кольца 14, а во внутренних канавках установлены опорно-направляющие кольца 15, грязесъемник 16 и уплотнения 17 внутренних плунжеров 4 и 5. In the grooves of the shoulders of the outer plungers 2 and 3, support-guide rings 14 are installed, and in the inner grooves of the support-guide rings 15, a wiper 16 and seals 17 of the inner plungers 4 and 5 are installed.

В канавках буртов внутренних плунжеров 4 и 5 установлены опорно-направляющие кольца 18. В проушинах 6, герметизированных уплотнительными кольцами 19, установлены шарнирные подшипники 20 и выполнены отверстия 21 и 22. Отверстие 21 предназначено для установки заглушки с пробкой для удаления воздуха из внутренних полостей гидроцилиндра. In the grooves of the shoulders of the inner plungers 4 and 5, support-guide rings are installed 18. In the eyes 6, sealed by the sealing rings 19, the spherical bearings 20 are installed and the holes 21 and 22 are made. The hole 21 is used to install a plug with a stopper to remove air from the internal cavities of the hydraulic cylinder .

Работает двойной телескопический гидроцилиндр в двух режимах:
а) при неподвижном корпусе 1, как правило, в горизонтальном положении:
б) при неподвижном внутреннем плунжере 5 (при установке его проушины 6 на неподвижном основании), как правило, в вертикальном или наклонном положении.There is a double telescopic hydraulic cylinder in two modes:
a) when the housing 1 is stationary, as a rule, in a horizontal position:
b) with a stationary inner plunger 5 (when installing its eyes 6 on a fixed base), as a rule, in a vertical or inclined position.

Первый режим используется при стендовой проверке. Выдвижение плунжеров в этом режиме производится следующим образом. При подаче рабочей жидкости через отверстие 22 проушины 6 и полость внутреннего плунжера 5 в рабочую полость 25 корпуса 1 и полость внутреннего плунжера 4 выдвигаются наружные плунжеры 2 и 3 вместе с внутренними плунжерами 4 и 5, доходя буртами 26 и 27 до упорных колец 8 в корпусе 1. Далее выдвигаются внутренние плунжеры 4 и 5, доходя буртами 23 и 24 до уступов наружных плунжеров 2 и 3. The first mode is used during bench testing. The extension of the plungers in this mode is as follows. When the working fluid is supplied through the hole 22 of the eyelet 6 and the cavity of the inner plunger 5 into the working cavity 25 of the housing 1 and the cavity of the inner plunger 4, the outer plungers 2 and 3 are moved along with the inner plungers 4 and 5, reaching the stop rings 8 and 8 in the housing 1. Next, the inner plungers 4 and 5 are advanced, reaching the shoulders 23 and 24 to the ledges of the outer plungers 2 and 3.

Вдвижение плунжеров во внутреннюю полость при первом режиме производится под действием внешней силы при соединении магистрали отверстия 22 проушины 6 со сливом. При этом внутренние плунжеры 4 и 5, доходя буртами проушин 6 до внешних торцев наружных плунжеров 2 и 3, вдвигают их в корпус 1 до подхода буртов проушин 6 к торцам корпуса 1. The movement of the plungers into the internal cavity in the first mode is performed under the action of external force when connecting the line of the hole 22 of the eye 6 with a drain. In this case, the inner plungers 4 and 5, reaching the shoulders of the eyes 6 to the outer ends of the outer plungers 2 and 3, push them into the housing 1 until the collars of the eyes 6 reach the ends of the housing 1.

Во втором режиме выдвижение плунжеров производится следующим образом. In the second mode, the extension of the plungers is as follows.

При подаче рабочей жидкости из напорной магистрали гидросистемы через отверстие 22 проушины 6 в полость внутреннего плунжера 5 рабочую полость 25 корпуса 1 и полость внутреннего плунжера 4 выдвигается наружный плунжер 2 вместе с внутренним плунжером 4, доходя буртом 26 до верхнего упорного кольца 8 в корпусе 1. Далее плунжеры 2 и 4 перемещаются вместе с корпусом 1, который движется до упора нижнего упорного кольца 8 в бурт 27 наружного плунжера 3. Далее плунжеры 2 и 4 и корпус 1 перемещаются вместе с наружным плунжером 3, который выдвигается до упора своим уступом в бурт 24 внутреннего плунжера 5. Затем выдвигается внутренний плунжер 4, доходя буртом 23 до уступа наружного плунжера 2. When the working fluid is supplied from the pressure line of the hydraulic system through the opening 22 of the eye 6 into the cavity of the inner plunger 5, the working cavity 25 of the housing 1 and the cavity of the inner plunger 4 extends the outer plunger 2 together with the inner plunger 4, reaching the shoulder 26 to the upper thrust ring 8 in the housing 1. Next, the plungers 2 and 4 are moved together with the housing 1, which moves up to the stop of the lower thrust ring 8 into the collar 27 of the outer plunger 3. Further, the plungers 2 and 4 and the housing 1 are moved together with the outer plunger 3, which extends until it stops them ledge in the shoulder 24 of the inner plunger 5. Then extends the inner plunger 4, reaching the shoulder 23 to the ledge of the outer plunger 2.

Вдвижение плунжеров во внутреннюю полость корпуса при втором режиме с вертикальной установкой гидроцилиндра производится под действием собственного веса и поднимаемого груза, воздействующего на проушину 6 внутреннего плунжера 4 при соединении магистрали отверстия 22 проушины 6 внутреннего плунжера 5 со сливом. The movement of the plungers into the internal cavity of the housing in the second mode with vertical installation of the hydraulic cylinder is performed under the action of its own weight and load, acting on the eye 6 of the inner plunger 4 when connecting the line of the hole 22 of the eye 6 of the inner plunger 5 with a drain.

Внутренний плунжер 4, опускаясь, вдвигается в наружный плунжер 2 и, дойдя буртом верхней проушины 6 до внешнего торца наружного плунжера 2, вдвигает его в корпус 1 до подхода верхней проушины 6 к верхнему торцу корпуса 1. Далее внутренний плунжер 4, перемещаясь вместе с наружным плунжером 2, воздействует своей проушиной 6 на корпус 1, надвигая корпус 1 на наружный плунжер 3 и наружный плунжер 3 на внутренний плунжер 5 до подхода к бурту нижней проушины 6 внешнего торца наружного плунжера 3 и нижнего торца корпуса 1. The inner plunger 4, lowering, slides into the outer plunger 2 and, having reached the outer end of the outer plunger 2 with the shoulder of the upper eye 6, pushes it into the housing 1 until the upper eye 6 approaches the upper end of the housing 1. Next, the inner plunger 4, moving together with the outer plunger 2, acts with its eye 6 on the housing 1, pushing the housing 1 on the outer plunger 3 and the outer plunger 3 on the inner plunger 5 to approach the shoulder of the lower eye 6 of the outer end of the outer plunger 3 and the lower end of the housing 1.

На предлагаемый плунжерный телескопический гидроцилиндр с длиной хода 10 и 13 м разработана конструкторская документация для внедрения в механизмах изменения длины (высоты) подъемных установок для ремонта нефтяных и газовых скважин грузоподъемностью 80, 100 и 127 т взамен двойного телескопического гидроцилиндра поршневого типа. Design documentation has been developed for the proposed telescopic plunger hydraulic cylinder with a stroke length of 10 and 13 m for the introduction of lifting devices for repairing oil and gas wells with a lifting capacity of 80, 100 and 127 tons in mechanisms for changing the length (height) of the piston-type double telescopic hydraulic cylinder.

Claims

A double telescopic hydraulic cylinder containing a housing and two pairs of output working links located in it, made in the form of hollow plungers, with support eyes, characterized in that it is equipped with persistent split rings, lockable support rings, while the inner plungers are made with an open inner cavity, all the plungers are provided with collars with grooves in which the supporting-guide rings are installed, the body is made in the form of a pipe with bores and grooves in which the seals are placed externally x plungers and slotted thrust ring and the supporting lugs are provided with piles, which plungers cooperate with the inner plunger and the outer body at vdvizhenii plungers into the housing.