RU2303175C1

RU2303175C1 - Double-sided action hydraulic cylinder for substantial strokes

Info

Publication number: RU2303175C1
Application number: RU2005139824/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Богданов (RU); Александр Сергеевич Богданов; Эдуард Владимирович Вашнев (RU); Эдуард Владимирович Вашнев
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-07-20

Abstract

FIELD: engineering of volumetric double-action hydraulic force engines.

SUBSTANCE: device contains, mounted in a profiled body with a lid: piston with rod and moveable barrel track support enveloping the piston and a part of the rod, drive limiters for the barrel and the piston. New feature is the addition of at least one coaxial hollow cylindrical insert to the barrel, which insert is rigidly connected to barrel and barrel track support, which support is made with possible movement relatively to the piston and the rod, while limiters of barrel drive are made in form of differently oriented shelves on the ends of cylindrical insert, which shelves are made with possible engagement with the piston and the barrel. Ratio of insert and barrel lengths is (0,5-1,0), and ratio of value of full hydraulic cylinder drive to length of its body within limits of drive and barrel length with track support is at least 0,72.

EFFECT: addition of steps of lesser length to barrel allows substantial strokes and prevents technological difficulties during processing of internal surfaces of hydraulic cylinder.

3 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 double-acting volumetric power 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 double-acting power cylinders containing a housing with covers, 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 .: Engineering, 1966, p. 89, 91, Fig. 76, 77].

Недостатком известных гидроцилиндров является сложность технологии изготовления из-за необходимости «зеркальной» обработки внутренней поверхности корпусов гидроцилиндров, особенно длинноходовых.A disadvantage of the known hydraulic cylinders is the complexity of manufacturing technology due to the need for "mirror" processing of the inner surface of the bodies of the hydraulic cylinders, especially long-stroke ones.

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, а.с. №985482, МПК F15В 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 for the liner and piston, respectively, made in the form of annular protrusions on the inner surface, and the liner is connected to the piston along mating surfaces by aimenshemu diameter and with an annular projection on the body - of the largest diameter, and the seal mating surfaces [the USSR AS No. 985482, IPC F15B 15/16, 1980].

Недостатком известного гидроцилиндра является низкая эффективность его использования на подводных технических средствах из-за недостаточности реализуемого хода, обусловленной ограниченной длиной обрабатываемых внутренних поверхностей цилиндров при их изготовлении.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 internal surfaces of the cylinders during their manufacture.

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 F15В 15/16, 1996].Known double-acting hydraulic cylinder 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 the amount of 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 travel stops 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 №2118721, IPC F15V 15/16, 1996].

Недостатком известного гидроцилиндра является сложность выполнения ограничителей хода (кольцевых выступов) из-за необходимости обработки (с последующим техническим контролем размеров) канавок под резиновые кольца, которые размещены в труднодоступных местах - на внутренней поверхности протяженной гильзы, в середине ее длины.A disadvantage of the known hydraulic cylinder is the complexity of the stroke limiters (annular protrusions) due to the need to process (with subsequent technical dimensional control) grooves for rubber rings that are placed in hard-to-reach places - on the inner surface of an extended sleeve, in the middle of its length.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов, содержащий 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, которая снабжена путевой опорой, жестко связанной с гильзой и с возможностью относительного перемещения - со штоком, при этом расстояние между опорами гильзы составляет величину, большую или равную половине ее длины [РФ, патент №2187721, МПК F15В 15/16, 2000 г.].Known double-acting hydraulic cylinder for large strokes, 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 of the piston and part of the rod, the limiters of the course of the sleeve and a piston made in the form of protrusions on the inner surface of the housing and the sleeve, which is equipped with a track support, rigidly connected with the sleeve and with the possibility of relative displacement I - with a rod, and the distance between the supports of the sleeve is greater than or equal to half of its length [RF patent №2187721, IPC F15V 15/16, 2000].

Недостатком известного гидроцилиндра является повышенная сложность выполнения ограничителей хода (кольцевых выступов) из-за необходимости обработки (с последующим техническим контролем размеров) канавок под резиновые кольца, которые размещены в труднодоступных местах - на внутренней поверхности протяженной гильзы, в середине ее длины.A disadvantage of the known hydraulic cylinder is the increased complexity of the stroke limiters (ring protrusions) due to the need to process (with subsequent technical dimensional control) grooves for rubber rings that are placed in hard-to-reach places - on the inner surface of an extended sleeve, in the middle of its length.

Известный гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.The known double-acting hydraulic cylinder for long strokes is selected as the closest analogue of the claimed device.

Задача изобретения состоит в снижении трудоемкости изготовления гидроцилиндра за счет оптимизации конструкции выдвижной части устройства.The objective of the invention is to reduce the complexity of manufacturing a hydraulic cylinder by optimizing the design of the sliding part of the device.

Задача решена тем, что в гидроцилиндре двухстороннего действия для больших ходов, содержащем профилированный 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, путевую опору гильзы, в соответствии с изобретением, упомянутая гильза снабжена, по крайней мере, одной полой цилиндрической вставкой, которая установлена соосно с ней, жестко связана с гильзой и путевой опорой гильзы и выполнена с возможностью перемещения относительно поршня и штока, а ограничители хода гильзы выполнены в виде разнонаправленных выступов на торцах цилиндрической вставки, выполненных с возможностью зацепления за поршень и за гильзу.The problem is solved in that in a double-acting hydraulic cylinder for large strokes containing a profiled body with a cover, a piston with a rod mounted for movement 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 of the piston and part the rod, the stroke limiters of the sleeve and piston, the track support of the sleeve, in accordance with the invention, said sleeve is provided with at least one hollow cylindrical insert, which is installed with It is clear with it, it is rigidly connected with the sleeve and the track support of the sleeve and is movable relative to the piston and the rod, and the stroke limiters of the sleeve are made in the form of multidirectional protrusions at the ends of the cylindrical insert made with the possibility of engagement with the piston and the sleeve.

Кроме того, каждая цилиндрическая вставка жестко связана с соответствующей ей путевой опорой гильзы.In addition, each cylindrical insert is rigidly connected to its corresponding liner support.

Кроме того, соотношение длин цилиндрической вставки и гильзы составляет (0,5-1,0).In addition, the ratio of the lengths of the cylindrical insert and the sleeve is (0.5-1.0).

Технический результат изобретения состоит в получении больших ходов за счет дополнения гильзы ступенями меньшей длины, а также в исключении технологических ограничений на обработку труднодоступных внутренних участков цилиндрических поверхностей при изготовлении гидроцилиндров.The technical result of the invention consists in obtaining large strokes by supplementing the sleeve with steps of shorter length, and also in eliminating technological restrictions on the processing of inaccessible internal sections of cylindrical surfaces in the manufacture of hydraulic cylinders.

Сущность изобретения поясняется 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 - схематичный пример выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в убранном положении; фиг.5 - схематичный пример выполнения гидроцилиндра с увеличенным ходом в выдвинутом положении.The invention is illustrated figure 1-5, which presents: 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 schematic example of a hydraulic cylinder with an increased stroke in the retracted position; 5 is a schematic example of a hydraulic cylinder with an increased stroke in the extended position.

Гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов (фиг.1-5) содержит корпус 1, выполненный профилированным из двух полых цилиндрических частей с уплотнением между ними, крышку 2 корпуса 1, поршень 3, выполненный в виде плунжера-скалки и жестко связанный со штоком 4, который проходит через крышку 2 и выполнен с возможностью перемещения относительно крышки 2 и корпуса 1 на величину полного хода, определяемого длиной корпуса 1, а также гильзу 5, выполненную в виде полого плунжера и размещенную внутри корпуса 1 с возможностью продольного перемещения и охвата поршня 3 и части штока 4 (фиг.1).A double-acting hydraulic cylinder for large strokes (Figs. 1-5) comprises a housing 1 made of profiled from two hollow cylindrical parts with a seal between them, a cover 2 of the housing 1, a piston 3 made in the form of a rolling plunger and rigidly connected to the rod 4, which passes through the cover 2 and is movable relative to the cover 2 and the housing 1 by the total stroke determined by the length of the housing 1, as well as the sleeve 5, made in the form of a hollow plunger and placed inside the housing 1 with the possibility of longitudinal movement tion and coverage of the piston 3 and part of the rod 4 (figure 1).

Шток 4 закреплен на неподвижном элементе, а профилированный корпус 1 закреплен на подвижном элементе внешней конструкции (не показаны).The rod 4 is mounted on a fixed element, and the shaped body 1 is mounted on a movable element of an external structure (not shown).

Гильза 5 снабжена жестко связанной с ней цилиндрической вставкой 6 в виде полого стакана, который расположен внутри и соосно с ней, причем вставка 6 имеет длину больше, чем половина длины гильзы 5, или равную ей, т.е. соотношение длин вставки 6 и гильзы 5 составляет (0,5-1).The sleeve 5 is provided with a cylindrical insert 6 rigidly connected to it in the form of a hollow cup, which is located inside and coaxially with it, and the insert 6 has a length greater than half the length of the sleeve 5, or equal to it, i.e. the ratio of the lengths of the insert 6 and the sleeve 5 is (0.5-1).

Корпус 1 имеет ограничитель хода 7, выполненный в виде кольцевого выступа на его внутренней поверхности. Гильза 5 также имеет ограничитель хода 8, который выполнен в виде выступа на торце вставки 6 на ее внутренней поверхности. На противоположном торце вставки 6 снаружи выполнен выступ 9, который обеспечивает зацепление вставки 6 за гильзу 5 и является другим ограничителем хода гильзы 5. Поверхность выступа (ограничителя хода 8) сопряжена с поверхностью поршня 3 и обеспечивает зацепление за поршень 3 с охватом части его поверхности, и одновременно сопряжение гильзы 5 с поршнем 3 по внутреннему наименьшему диаметру. Своим наибольшим диаметром гильза 5 сопряжена с ограничителем хода 7 на внутренней поверхности корпуса 1. На сопрягаемых поверхностях корпуса 1 с гильзой 5 и вставки 6 с поршнем 3 размещены уплотнения 10 и 11 соответственно. Поршень 3 имеет кольцевой упор 12, размещенный на его торце. Шток 4 оснащен ввертными штуцерами 13, 14 для подвода рабочей жидкости и имеет центральный канал 15, связанный со штуцером 13, и кольцевой зазор 16, связанный со штуцером 14 через периферический канал 17. Цилиндрический корпус 1 имеет подпоршневую полость 18 и штоковую полость 19.The housing 1 has a travel stop 7 made in the form of an annular protrusion on its inner surface. The sleeve 5 also has a travel stop 8, which is made in the form of a protrusion on the end face of the insert 6 on its inner surface. A protrusion 9 is made on the opposite end of the insert 6 from the outside, which engages the insert 6 behind the sleeve 5 and is another limiter to the stroke of the sleeve 5. The surface of the protrusion (travel stop 8) is mated to the surface of the piston 3 and engages the piston 3 to cover part of its surface, and at the same time pairing the sleeve 5 with the piston 3 along the inner smallest diameter. With its largest diameter, the sleeve 5 is coupled with a stroke limiter 7 on the inner surface of the housing 1. On the mating surfaces of the housing 1 with the sleeve 5 and the insert 6 with the piston 3, seals 10 and 11 are respectively located. The piston 3 has an annular stop 12 located at its end. The rod 4 is equipped with screwed fittings 13, 14 for supplying a working fluid and has a central channel 15 connected to the nozzle 13 and an annular gap 16 connected to the nozzle 14 through the peripheral channel 17. The cylindrical body 1 has a piston cavity 18 and a rod cavity 19.

Гильза 5 снабжена путевой опорой 20, жестко связанной со вставкой 6 и ее выступом 9 с возможностью охвата штока 4 и относительного перемещения между опорами гильзы 5 на поршне 3 и штоке 4. Минимальное расстояние между опорами составляет половину длины гильзы 5.The sleeve 5 is equipped with a track support 20, rigidly connected with the insert 6 and its protrusion 9 with the possibility of covering the rod 4 and relative movement between the bearings of the sleeve 5 on the piston 3 and the rod 4. The minimum distance between the supports is half the length of the sleeve 5.

Путевая опора 20 выполнена в виде торцевой крышки с одним центральным отверстием для штока и, по крайней мере, с одним периферийным (смещенным от центра) отверстием 21 для обеспечения прохода рабочей жидкости. В зависимости от величины полного хода длина путевой опоры 20 составляет до 3% от величины полного хода. Таким образом, отношение величины полного хода гидроцилиндра к длине его корпуса 1 в пределах хода и длины гильзы 5 с путевой опорой 20 составляет не менее 0,72 [РФ, пат. №2187721].Track support 20 is made in the form of an end cap with one central hole for the rod and at least one peripheral (offset from the center) hole 21 to ensure the passage of the working fluid. Depending on the full stroke, the length of the track support 20 is up to 3% of the full stroke. Thus, 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 track support 20 is at least 0.72 [RF, US Pat. No. 2187721].

В частном случае гильза 5 с путевой опорой 20 может быть выполнена с увеличенным числом цилиндрических вставок разных диаметров 22, 23 (фиг.4, 5), размещенных соосно одна внутри другой, которые снабжены каждая своей путевой опорой 24, 25 соответственно (фиг.4, 5). В зависимости от требований к конструктивному выполнению число ступеней гидроцилиндра, определяемое числом цилиндрических вставок, может быть различным.In the particular case, the sleeve 5 with the track support 20 can be made with an increased number of cylindrical inserts of different diameters 22, 23 (Figs. 4, 5), placed coaxially one inside the other, each equipped with its own track support 24, 25, respectively (Fig. 4 , 5). Depending on the design requirements, the number of stages of the hydraulic cylinder, determined by the number of cylindrical inserts, may be different.

Устройство работает следующим образом (фиг.2, 3). При подаче рабочей жидкости от источника давления (на фиг.2-3 не показан) через штуцер 13 по центральному каналу 15 штока 4 в подпоршневую полость 18 корпуса 1, корпус 1 начинает перемещаться вдоль штока 4, закрепленного на неподвижной опоре, до упора крышки 2 в торец вставки 6 гильзы 5 и путевую опору 20, а затем вместе с гильзой 5 и путевой опорой 20 до упора в торец поршня 3. На этом заканчивается рабочий ход гидроцилиндра на полную величину хода. При перемещении корпуса 1 и гильзы 5 с путевой опорой 20 на вставке 6 в рабочем ходе рабочая жидкость сливается из штоковой полости 19 корпуса 1 по кольцевому зазору 16 и по периферийному кольцевому каналу 17 штока 4 через штуцер 14, частично проходя при этом и через периферийные отверстия 21 в путевой опоре 20.The device operates as follows (figure 2, 3). When the working fluid is supplied from the pressure source (not shown in FIGS. 2-3) through the fitting 13 along the central channel 15 of the rod 4 into the piston cavity 18 of the housing 1, the housing 1 begins to move along the rod 4, mounted on a fixed support, to the stop of the cover 2 into the end face of insert 6 of sleeve 5 and the track support 20, and then together with the sleeve 5 and track support 20 all the way to the end of the piston 3. This completes the working stroke of the hydraulic cylinder by the full stroke. When moving the housing 1 and the sleeve 5 with the track support 20 on the insert 6 in the working stroke, the working fluid is drained from the rod cavity 19 of the housing 1 through the annular gap 16 and along the peripheral annular channel 17 of the rod 4 through the fitting 14, partially passing through the peripheral holes 21 in track support 20.

Для возврата корпуса 1 в исходное положение рабочая жидкость от источника давления подается через штуцер 14 по периферийному каналу 17 и кольцевому зазору 16 штока 4 в штоковую полость 19 корпуса 1, при этом часть жидкости проходит через периферийные отверстия 21 в путевой опоре 20. Корпус 1 начинает перемещаться из выдвинутого положения в обратную сторону, до упора кольцевого выступа 7 корпуса 1 в кольцевой упор 9 на торце вставки 6 в гильзе 5, после чего корпус 1 совместно с гильзой 5 продолжает перемещение до упора кольцевого выступа 8 на вставке 6 в кольцевой упор 12 на торце поршня 3. На этом заканчивается обратный ход гидроцилиндра с возвратом корпуса 1 в исходное положение. При обратном ходе корпуса 1 и гильзы 5 жидкость из подпоршневой полости 18 корпуса 1 сливается по центральному каналу 15 штока 4 через штуцер 13.To return the housing 1 to its original position, the working fluid from the pressure source is supplied through the nozzle 14 through the peripheral channel 17 and the annular gap 16 of the rod 4 into the rod cavity 19 of the housing 1, while part of the fluid passes through the peripheral holes 21 in the track support 20. Housing 1 starts move from the extended position in the opposite direction, to the stop of the annular protrusion 7 of the housing 1 in the annular stop 9 at the end of the insert 6 in the sleeve 5, after which the housing 1 together with the sleeve 5 continues to move to the stop of the annular protrusion 8 on the insert 6 in rotating arm stop 12 on the end of the piston 3. At the return stroke of the hydraulic cylinder ends with the return of the body 1 to its initial position. With the reverse stroke of the housing 1 and the sleeve 5, the liquid from the piston cavity 18 of the housing 1 is discharged along the central channel 15 of the rod 4 through the fitting 13.

Работа гидроцилиндра для больших ходов в частном случае его выполнения с увеличенным числом вставок (больше одной) аналогична описанной выше, с учетом особенностей выполнения гильзы с путевой опорой (фиг.4, 5).The operation of the hydraulic cylinder for large strokes in the particular case of its implementation with an increased number of inserts (more than one) is similar to that described above, taking into account the particularities of the design of the sleeve with the track support (Figs. 4, 5).

Заявляемый гидроцилиндр двухстороннего действия для больших ходов позволяет оптимизировать конструкцию и снизить трудоемкость изготовления гидроцилиндра за счет использования цилиндрических вставок такой длины, которая позволяет исключить технологические ограничения и облегчить механическую обработку труднодоступных участков внутренних поверхностей при изготовлении гидроцилиндров.The inventive double-acting hydraulic cylinder for long strokes allows you to optimize the design and reduce the complexity of manufacturing a hydraulic cylinder through the use of cylindrical inserts of such a length that eliminates technological restrictions and facilitate the mechanical processing of hard-to-reach sections of internal surfaces in the manufacture of hydraulic cylinders.

Claims

1. A double-acting hydraulic cylinder for large strokes, comprising a profiled 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 of the piston and part of the rod, stroke limiters the liner and piston, the support of the liner, characterized in that the said liner is equipped with at least one hollow cylindrical insert, which is installed coaxially with it, is rigidly connected with the liner th track and support sleeve and is movable relative to the piston and the rod and sleeve stroke limiters are designed as projections at the ends of divergent cylindrical insert adapted to engage the plunger and sleeve.

2. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that each cylindrical insert is rigidly connected to its corresponding liner support sleeve.

3. The hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the ratio of the lengths of the cylindrical insert and the sleeve is (0.5-1.0).