RU2187721C2

RU2187721C2 - Double-action hydraulic cylinder with large strokes

Info

Publication number: RU2187721C2
Application number: RU2000117425A
Authority: RU
Inventors: А.С. Богданов; Э.В. Вашнев; С.А. Никитин
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: hydraulic systems for different industry branches, particularly for submerged engineering objects. SUBSTANCE: hydraulic cylinder includes cylindrical housing with cover, piston with rod mounted with possibility of motion relative to cover and housing by full stroke value; sleeve arranged in housing with possibility of lengthwise motion for embracing piston and part of rod; limiters of stroke of sleeve and piston in the form of protrusions on inner surface of housing and sleeve. Sleeve is provided with support rigidly joined with sleeve and joined with rod with possibility of relative motion. Distance between supports of sleeve is equal to half of its length or more than it. EFFECT: enhanced operational characteristics. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области силовых объемных гидравлических двигателей двухстороннего действия с прямолинейным возвратно-поступательным движением выходного звена и может быть использовано в различных отраслях промышленности. The invention relates to the field of volumetric hydraulic double-acting hydraulic motors with rectilinear reciprocating motion of the output link and can be used in various industries.

Известны силовые гидроцилиндры двухстороннего действия, содержащие корпус с крышками, поршень со штоком, установленный в корпусе с образованием поршневой и штоковой полостей, каналы подвода и отвода рабочей жидкости /Марутов В. А., Павловский С.А. Гидроцилиндры. М., Машиностроение, 1966, с. 89, 91, фиг.76, 77/. Known power double-acting hydraulic cylinders containing a housing with caps, a piston with a rod installed in the housing with the formation of a piston and rod cavities, channels for supplying and discharging a working fluid / Marutov V. A., Pavlovsky S. A. Hydraulic cylinders. M., Mechanical Engineering, 1966, p. 89, 91, Figs. 76, 77 /.

Недостатком известных гидроцилиндров является сложность технологии изготовления из-за необходимости зеркальной обработки внутренней поверхности корпусов гидроцилиндров. A disadvantage of the known hydraulic cylinders is the complexity of the manufacturing technology due to the need for mirror processing of the inner surface of the bodies of the hydraulic cylinders.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей /СССР, авт. свид. 985482, МПК F 15 В 15/16, 1980/. Known double-acting hydraulic cylinder containing a cylindrical housing with a cover, a piston with a rod associated with the cover, mounted to move relative to the cover and the housing by the amount of full stroke, a sleeve located inside the housing with the possibility of longitudinal movement and coverage of the piston, while the housing and sleeve equipped with stroke limiters, respectively, for the liner and piston, made in the form of annular protrusions on the inner surface, the liner being connected along the mating surfaces to the piston by aimenshemu diameter and with an annular projection on the body - of the largest diameter, and the seal mating surfaces / USSR auth. testimonial. 985482, IPC F 15 B 15/16, 1980 /.

Недостатком известного гидроцилиндра является низкая эффективность его использования на подводных технических средствах ввиду недостаточности реализуемого хода, обусловленной ограниченной длиной обрабатываемых поверхностей цилиндров при их изготовлении. Кроме того, у этого гидроцилиндра недостаточна величина критической сжимающей силы /Марутов В.А., Павловский С.А., Гидроцилиндры. М. , Машиностроение, 1966, с. 124-146/, например, в случае действия одновременно внешних эксцентричной продольной сжимающей нагрузки и поперечной силы, влияющих на устойчивость этого гидроцилиндра, а также велики углы перекоса подвижных элементов, несмотря на наличие опоры на штоке, из-за недостаточного расстояния между опорой и крайним положением поршня. A disadvantage of the known hydraulic cylinder is the low efficiency of its use on underwater technical equipment due to the lack of realizable stroke due to the limited length of the machined surfaces of the cylinders during their manufacture. In addition, this hydraulic cylinder has insufficient critical compressive force / Marutov V.A., Pavlovsky S.A., Hydraulic cylinders. M., Mechanical Engineering, 1966, p. 124-146 /, for example, in the case of simultaneous external eccentric longitudinal compressive loading and lateral forces affecting the stability of this hydraulic cylinder, the skew angles of the moving elements are large, despite the presence of support on the rod, due to insufficient distance between the support and extreme the position of the piston.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия для подводных технических средств, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, связанным с крышкой, установленной с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, при этом корпус и гильза снабжены ограничителями хода соответственно для гильзы и поршня, выполненными в виде кольцевых выступов на внутренней поверхности, причем гильза по сопрягаемым поверхностям связана с поршнем по наименьшему диаметру, а с кольцевым выступом на корпусе - по наибольшему диаметру, и уплотнения сопрягаемых поверхностей /РФ, патент 2118721, МПК F 15 В 15/18, 1996/. A double-acting hydraulic cylinder is known for underwater technical means, comprising a cylindrical body with a cover, a piston with a rod connected to the cover installed with the possibility of movement relative to the cover and the body by a full stroke, a sleeve placed inside the body with the possibility of longitudinal movement and coverage of the piston and part rod, while the housing and the sleeve are equipped with stroke limiters for the sleeve and piston, respectively, made in the form of annular protrusions on the inner surface, and the sleeve the mating surfaces associated with the piston of the smallest diameter, and with the annular projection on the body - of the largest diameter, and the seal mating surfaces / RF Patent No. 2118721, IPC F 15 B 15/18, 1996 /.

Недостатком известного гидроцилиндра является дефицит величины критической сжимающей силы, обусловленный недостаточностью величины расстояния между опорами, т.е. базы "заделок", и относительной увеличенностью углов перекоса каждого из подвижных элементов, например, в случае действия одновременно внешних эксцентричной продольной сжимающей нагрузки и поперечной силы, влияющих на устойчивость этого гидроцилиндра. A disadvantage of the known hydraulic cylinder is a shortage of the critical compressive force due to insufficient distance between the supports, i.e. base "terminations", and the relative increase in the skew angles of each of the movable elements, for example, in the case of simultaneous external eccentric longitudinal compressive loads and transverse forces affecting the stability of this hydraulic cylinder.

Известный гидроцилиндр двухстороннего действия для подводных технических средств выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства. The known double-acting hydraulic cylinder for underwater technical means is selected as the closest analogue of the claimed device.

Задача изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик за счет увеличения несущей способности гидроцилиндра, величины критической сжимающей силы и уменьшения углов перекоса подвижных элементов. The objective of the invention is to improve performance by increasing the bearing capacity of the hydraulic cylinder, the value of the critical compressive force and reducing the skew angles of the movable elements.

Задача решена тем, что в известном гидроцилиндре двухстороннего действия для больших ходов, в частности, для подводных технических средств, содержащем цилиндрический корпус с крышкой, поршень со штоком, установленный с возможностью перемещения относительно крышки и корпуса на величину полного хода, гильзу, размещенную внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и охвата поршня и части штока, ограничители хода гильзы и поршня, выполненные в виде выступов на внутренней поверхности корпуса и гильзы, в соответствии с изобретением, гильза снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения со штоком, при этом величина расстояния между опорами гильзы составляет не менее половины длины гильзы. The problem is solved in that in the known double-acting hydraulic cylinder for long strokes, in particular, for underwater technical means, comprising a cylindrical body with a cover, a piston with a rod mounted to move relative to the cover and the body by the amount of full stroke, a sleeve located inside the body with the possibility of longitudinal movement and coverage of the piston and part of the rod, the stroke limiters of the sleeve and piston, made in the form of protrusions on the inner surface of the housing and sleeve, in accordance with the invention , The sleeve is provided with a track support rigidly connected to the sleeve and with the possibility of relative movement with the rod, wherein the magnitude of the span of the sleeve is at least half the sleeve length.

Кроме того, путевая опора выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным и не менее чем одним смещенным от центра отверстиями. In addition, the track support is made in the form of an end cap with one central and at least one openings offset from the center.

Кроме того, гильза выполнена в виде набора полых цилиндров, каждый из которых имеет путевую опору. In addition, the sleeve is made in the form of a set of hollow cylinders, each of which has a track support.

Кроме того, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса в пределах хода и длины гильзы с путевой опорой составляет не менее 0,72. In addition, the ratio of the full stroke of the hydraulic cylinder to the length of its body within the stroke and the length of the liner with track support is at least 0.72.

Технический результат изобретения состоит в увеличении максимально допустимой нагрузки на гидроцилиндр за счет повышения величины критической сжимающей силы при обеспечении увеличения расстояния между опорами каждого из подвижных элементов и уменьшения углов перекоса подвижных элементов. The technical result of the invention is to increase the maximum allowable load on the hydraulic cylinder by increasing the critical compressive force while increasing the distance between the supports of each of the movable elements and reduce the skew angles of the movable elements.

Сущность изобретения поясняют фиг.1-5, на которых представлены: фиг.1 - продольный разрез гидроцилиндра двухстороннего действия для больших ходов; фиг.2 - схема гидроцилиндра в убранном положении; фиг.3 - схема гидроцилиндра в выдвинутом положении; фиг.4 - схема конкретного выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в убранном положении; фиг.5 - схема конкретного выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в выдвинутом положении. The invention is illustrated in figures 1-5, which show: figure 1 is a longitudinal section of a double-acting hydraulic cylinder for large strokes; figure 2 - diagram of the hydraulic cylinder in the retracted position; figure 3 - diagram of the hydraulic cylinder in the extended position; 4 is a diagram of a specific implementation of the hydraulic cylinder with increased stroke in the retracted position; 5 is a diagram of a specific implementation of the hydraulic cylinder with increased stroke in the extended position.

Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов (фиг.1-3) содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из двух частей, крышку корпуса 2, поршень 3 со штоком 4, связанным с крышкой 2, установленный с возможностью перемещения относительно крышки 2 и корпуса 1 на величину полного хода, гильзу 5, размещенную внутри корпуса 1 с возможностью продольного перемещения и охвата поршня 3, при этом корпус 1 и гильза 5 снабжены ограничителями хода, выполненными в виде кольцевых выступов 6 и 7 соответственно на внутренних поверхностях 8 и 9 корпуса 1 и гильзы 5. При этом гильза 5 сопрягаемыми поверхностями 10 и 11 связана с поршнем 3 по наименьшему диаметру, и с кольцевым выступом 6 на корпусе 1 - по наибольшему диаметру, и при этом выполнена с возможностью охвата части штока 4. A double-acting hydraulic cylinder for large strokes (Figs. 1-3) comprises a cylindrical housing 1, consisting of two parts, a housing cover 2, a piston 3 with a rod 4 connected to the cover 2, mounted for movement relative to the cover 2 and the housing 1 by an amount full stroke, a sleeve 5 placed inside the housing 1 with the possibility of longitudinal movement and coverage of the piston 3, while the housing 1 and the sleeve 5 are equipped with travel stops made in the form of annular protrusions 6 and 7, respectively, on the inner surfaces 8 and 9 of the housing 1 and the sleeve 5. In this case, the sleeve 5 of the mating surfaces 10 and 11 is connected with the piston 3 by the smallest diameter, and with the annular protrusion 6 on the housing 1 - by the largest diameter, and at the same time is made with the possibility of covering part of the rod 4.

На сопрягаемых поверхностях 10 и 11 размещены уплотнения 12 и 13. Поршень 3 снабжен кольцевыми упорами 14 и 15, выполненными на его торцах. Шток 4 оснащен ввертными штуцерами 18 и 17, а также имеет центральный канал 18 и кольцевой зазор 19, связанные, соответственно, со штуцерами 18 и 17. Цилиндрический корпус 1 имеет подпоршневую полость 20 и штоковую полость 21. Шток 4 закреплен на неподвижном элементе, а цилиндрический корпус 1 закреплен на подвижном элементе внешней конструкции. На гильзе 5 также выполнен кольцевой упор 22. Кроме того, гильза 5 снабжена жестко соединенной с ней путевой опорой 23, связанной также со штоком 4 с возможностью относительного перемещения, что обеспечивает ее поступательное перемещение и увеличивает расстояние между опорами гильзы 5 на поршне 3 и штоке 4, причем минимальное расстояние между такими опорами составляет половину длины этой гильзы. On the mating surfaces 10 and 11, seals 12 and 13 are placed. The piston 3 is provided with annular stops 14 and 15, made at its ends. The rod 4 is equipped with screw fittings 18 and 17, and also has a central channel 18 and an annular gap 19, respectively connected with the fittings 18 and 17. The cylindrical body 1 has a piston cavity 20 and a rod cavity 21. The rod 4 is mounted on a fixed element, and a cylindrical body 1 is mounted on a movable element of an external structure. An annular stop 22 is also made on the sleeve 5. In addition, the sleeve 5 is equipped with a track support 23 which is rigidly connected to it and also connected with the rod 4 with the possibility of relative movement, which ensures its translational movement and increases the distance between the bearings of the sleeve 5 on the piston 3 and the rod 4, the minimum distance between such supports being half the length of this sleeve.

Путевая опора 23 выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным отверстием для штока и по меньшей мере одним смещенным от центра отверстием для прохода рабочей жидкости. В зависимости от величины полного хода длина путевой опоры 23 составляет до 3% от значения полного хода. Следовательно, в сравнении с ближайшим аналогом, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса 1 в пределах хода и длины гильзы 5 с путевой опорой 23 составляет не менее 0,72. The track support 23 is made in the form of an end cap with one central hole for the rod and at least one hole for the passage of the working fluid offset from the center. Depending on the full stroke value, the length of the track support 23 is up to 3% of the full stroke value. Therefore, in comparison with the closest analogue, the ratio of the full stroke of the hydraulic cylinder to the length of its housing 1 within the stroke and the length of the sleeve 5 with the track support 23 is at least 0.72.

В частном случае выполнения гидроцилиндра с увеличенным кодом (фиг.4, 5) гильза с путевой опорой выполнена в виде набора полых цилиндров 24, 25, снабженных каждый своей путевой опорой соответственно, причем в зависимости от требований к конструктивному выполнению число ступеней у гидроцилиндра может быть различным. In the particular case of a hydraulic cylinder with an enlarged code (Figs. 4, 5), the sleeve with the track support is made in the form of a set of hollow cylinders 24, 25, each equipped with its own track support, respectively, and depending on the design requirements, the number of steps for the hydraulic cylinder can be different.

Устройство работает следующим образом. При подаче от источника давления (не показан) рабочей жидкости через штуцер 16 по центральному каналу 18 штока 4 в подпоршневую полость 20 цилиндрического корпуса 1, корпус 1 начинает перемещаться до упора крышки 2 в торец гильзы 5 с путевой опорой 23, а затем совместно с гильзой 5 и путевой опорой 23 до упора торца поршня 3 - в путевую опору 23. На этом заканчивается рабочий код гидроцилиндра на полную величину. При перемещении цилиндрического корпуса 1 и гильзы 5 с путевой опорой 23 в рабочем ходе жидкость из штоковой полости 21 цилиндра 1, в том числе частично проходя через периферийные отверстия в путевой опоре 23, сливается по периферийному кольцевому каналу 19 штока 4 через штуцер 17. The device operates as follows. When a working fluid is supplied from a pressure source (not shown) through a nozzle 16 through a central channel 18 of a rod 4 into a piston cavity 20 of a cylindrical body 1, the body 1 begins to move until the stop 2 stops against the end of the sleeve 5 with the track support 23, and then together with the sleeve 5 and the track support 23 to the end of the piston end 3 - into the track support 23. This completes the working code of the hydraulic cylinder to the full extent. When moving the cylindrical body 1 and the sleeve 5 with the track support 23 in the working stroke, the fluid from the rod cavity 21 of the cylinder 1, including partially passing through the peripheral holes in the track support 23, merges along the peripheral annular channel 19 of the rod 4 through the fitting 17.

Для возврата цилиндрического корпуса 1 в исходное положение рабочая жидкость от источника давления подается через штуцер 17 по периферийному кольцевому каналу 19 штока 4 в штоковую полость 21 цилиндрического корпуса 1, при этом часть жидкости проходит через периферийные отверстия в путевой опоре 23. Цилиндрический корпус 1 начинает перемещаться из выдвинутого положения в обратную сторону, до упора кольцевого выступа. 6 цилиндрического корпуса в кольцевой упор 22 на торце гильзы 5, после чего цилиндрический корпус 1 совместно с гильзой 5 продолжают перемещение до упора кольцевого выступа 7 гильзы 5 в кольцевой упор 14 на торце поршня 3. На этом заканчивается обратный ход гидроцилиндра с возвратом цилиндрического корпуса 1 в исходное положение. При обратном ходе цилиндрического корпуса 1 и гильзы 5 жидкость из подпоршневой полости 20 цилиндрического корпуса 1 сливается по центральному каналу 18 штока 4 через штуцер 16. To return the cylindrical body 1 to its original position, the working fluid from the pressure source is supplied through the nozzle 17 through the peripheral annular channel 19 of the rod 4 into the rod cavity 21 of the cylindrical body 1, while a part of the liquid passes through the peripheral holes in the track support 23. The cylindrical body 1 begins to move from the extended position in the opposite direction, to the stop of the annular protrusion. 6 of the cylindrical body in an annular stop 22 at the end of the sleeve 5, after which the cylindrical body 1 together with the sleeve 5 continue to move until the stop of the annular protrusion 7 of the sleeve 5 into the annular stop 14 on the end of the piston 3. This ends the return stroke of the hydraulic cylinder with the return of the cylindrical body 1 to the starting position. During the reverse stroke of the cylindrical body 1 and the sleeve 5, the liquid from the piston cavity 20 of the cylindrical body 1 is discharged along the central channel 18 of the rod 4 through the fitting 16.

Работа гидроцилиндра с увеличенным ходом в частном случае его выполнения (фиг. 4, 5) адекватна описанной выше, с учетом особенностей трансформации и исполнения гильзы с путевой опорой. The operation of the hydraulic cylinder with increased stroke in the particular case of its implementation (Fig. 4, 5) is adequate to that described above, taking into account the peculiarities of the transformation and execution of the sleeve with the track support.

Заявляемый гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов позволяет оптимизировать конструкцию и увеличить несущую способность гидроцилиндра и величину критической сжимающей силы за счет увеличения расстояния между опорами каждого из подвижных элементов и уменьшения углов перекоса подвижных элементов. The inventive double-acting hydraulic cylinder for large strokes allows you to optimize the design and increase the bearing capacity of the hydraulic cylinder and the value of the critical compressive force by increasing the distance between the supports of each of the moving elements and reducing the skew angles of the moving elements.

Claims

1. A double-acting hydraulic cylinder for large strokes, in particular for underwater technical means, comprising a cylindrical body with a cover, a piston with a rod mounted to move relative to the cover and the body by the amount of full stroke, a sleeve placed inside the body with the possibility of longitudinal movement and coverage piston and rod parts, stroke limiters of the sleeve and piston made in the form of protrusions on the inner surface of the housing and the sleeve, characterized in that the sleeve is equipped with a track support, rigidly connected bound to the sleeve and with the possibility of relative movement with the rod, the distance between the supports of the sleeve is greater than or equal to half of its length.

2. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the track support is made in the form of an end cover with one central and at least one openings offset from the center.

3. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the sleeve is made in the form of a set of hollow cylinders, each of which has a track support.

4. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the ratio of the full stroke of the hydraulic cylinder to the length of its body within the stroke and the length of the liner with track support is at least 0.72.