RU2769486C1

RU2769486C1 - Spiral hydraulic drive

Info

Publication number: RU2769486C1
Application number: RU2021119715A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Трянов; Михаил Викторович Котляревский; Виталий Юрьевич Ситников; Юрий Александрович Лебедев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственное предприятие "ОРИОН"
Priority date: 2021-07-05
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2022-04-01

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to the field of general machine building, namely to rotary hydraulic drives providing rotation of the actuator due to transformation of axial translational movement of the piston into rotary movement of the shaft. Drive piston consists of several parts connected by screws with sealing elements, and the guide rings installed in the piston are made to provide for the perception of combined loads of the bending-torsion-shear type and single impact loads, wherein bushing with spiral winding is made detachable, fixed in housing on pins, and the double-row radial-thrust roller conical bearing of increased carrying capacity installed in the housing is designed to take up combined loads due to the installed lock split nut, which prevents displacement of the inner rings of the bearing.

EFFECT: drive is capable of taking combined loads without loss of operability, has increased tightness of connection, reliability and repairability.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к поворотным гидравлическим приводам, обеспечивающим вращение исполнительного механизма за счет трансформации осевого поступательного движения поршня во вращательное движение вала.The invention relates to the field of general mechanical engineering, namely to rotary hydraulic actuators that provide rotation of the actuator due to the transformation of the axial translational movement of the piston into rotational movement of the shaft.

Решаемая изобретением техническая задача заключается в следующем Спиральные гидравлические приводы являются частным случаем неполноповоротных гидродвигателей на основе гидроцилиндра со встроенной винтовой парой. Они отличаются от ранее рассмотренных приводов способом преобразования поступательного движения штоко-поршневой группы во вращательное движение выходного вала, который построен на использовании способности гайки, при определенном угле наклона резьбовой пары, преобразовывать поступательное перемещение парного винта во вращательное движение. Преимуществом данного типа приводов является возможность создания больших крутящих моментов на выходном валу, без увеличения габаритных размеров и давления масла, увеличение которого пропорционально отношению длины окружности резьбы к ее шагу. Поскольку поршень находится внутри корпуса, а наружу выведен вращающийся вал, отсутствует вынос рабочей жидкости характерный для возвратно-поступательно двигающихся штоков. Недостатки механизма типичны для всех типов приводов рулевых машин с зубчатыми передачами, так наличие встроенной резьбовой пары в определенной степени снижает его КПД и увеличивает чувствительность механизма к ударным нагрузкам.The technical problem solved by the invention is as follows. Scroll hydraulic drives are a special case of part-turn hydraulic motors based on a hydraulic cylinder with an integrated screw pair. They differ from the previously considered drives in the way of converting the translational movement of the rod-piston group into the rotational movement of the output shaft, which is based on using the ability of the nut, at a certain angle of inclination of the threaded pair, to convert the translational movement of the twin screw into rotational movement. The advantage of this type of drives is the ability to create high torques on the output shaft, without increasing the overall dimensions and oil pressure, the increase of which is proportional to the ratio of the thread circumference to its pitch. Since the piston is inside the body, and the rotating shaft is brought out, there is no removal of the working fluid characteristic of reciprocating rods. The disadvantages of the mechanism are typical for all types of drives of steering machines with gears, so the presence of a built-in threaded pair to a certain extent reduces its efficiency and increases the sensitivity of the mechanism to shock loads.

Спиральные гидравлические приводы широко применяются в станочной, конвейерной, грузоподъемной, строительно-дорожной и сельскохозяйственной технике с середины XX века. В судостроении они применяются, в основном в качестве гидрошарнира в системах различных закрытий. Удобство применения винтового шарнира заключается в возможности встраивания его непосредственно в ось вращения закрытия или аппарели. Использование для этой цели гидроцилиндров потребовало бы создания дополнительных опор и рычагов которые к тому же «съедают» габарит проема. Существенно и то, что применение схем с гидроцилиндрами конструктивно затруднено при необходимости совершения поворота на угол более 120 градусов. У винтового шарнира максимальный угол поворота пропорционален длине винтовой нарезки, то есть за счет увеличения линейного габарита можно достигнуть большего значения угла поворота.Spiral hydraulic drives have been widely used in machine tool, conveyor, lifting, road construction and agricultural machinery since the middle of the 20th century. In shipbuilding, they are mainly used as a hydraulic hinge in various closing systems. The convenience of using a screw hinge lies in the possibility of embedding it directly into the axis of rotation of the closure or ramp. The use of hydraulic cylinders for this purpose would require the creation of additional supports and levers, which, moreover, “eat up” the size of the opening. It is also significant that the use of schemes with hydraulic cylinders is structurally difficult if it is necessary to make a turn through an angle of more than 120 degrees. For a screw joint, the maximum angle of rotation is proportional to the length of the screw thread, that is, by increasing the linear dimension, a greater value of the angle of rotation can be achieved.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.To assess the novelty of the claimed solution, consider a number of well-known technical means of a similar purpose, characterized by a set of features similar to the claimed device.

Известен спиральный гидравлический привод по заявке WO 198301492, в котором вал и корпус выполнены с возможностью применения в качестве поворотного привода исполнительного механизма, при этом привод оснащен демпфирующей системой состоящей из набора каналов соединяющих рабочие полости, в том числе с установленными в них байпасными шаровыми клапанами.A spiral hydraulic actuator is known according to the application WO 198301492, in which the shaft and the housing are designed to be used as a rotary actuator of the actuator, while the actuator is equipped with a damping system consisting of a set of channels connecting the working cavities, including bypass ball valves installed in them.

Недостатком данной конструкции является не способность работать на высоких скоростях перекладки, так как при наличии каналов малого сечения и при высоком требуемом расходе рабочей жидкости и соответственно высокой скорости потока в данных каналах будет возникать высокое сопротивление потоку и избыточный нагрев, который потребует дополнительного охлаждения рабочей жидкости. При этом данный цилиндр требователен к чистоте рабочей жидкости из-за наличия шаровых клапанов установленных в каналах вала. Кроме того в конструкции цилиндра применен особый радиальный подшипник жестко связанный с валом привода. Применение данного подшипника делает привод неремонтопригодным. В аналоге также присутствуют упорные подшипники скольжения, требующие внешнего подвода смазки, а значит и регулярного обслуживания привода, таким образом установка привода в труднодоступные места также не представляется возможной.The disadvantage of this design is the inability to work at high transfer speeds, since in the presence of channels of small cross section and with a high required flow rate of the working fluid and, accordingly, a high flow rate in these channels, high flow resistance and excessive heating will occur, which will require additional cooling of the working fluid. At the same time, this cylinder is demanding on the purity of the working fluid due to the presence of ball valves installed in the shaft channels. In addition, a special radial bearing is used in the design of the cylinder, which is rigidly connected to the drive shaft. The use of this bearing makes the drive unrepairable. The analog also contains thrust plain bearings that require an external lubrication supply, and therefore regular maintenance of the drive, so installing the drive in hard-to-reach places is also not possible.

Известен спиральный гидравлический привод по заявке US 20120263616, в котором центровка вала осуществляется посредством двух опорно-упорных подшипников качения установленных в резьбовые крышки привода.Known spiral hydraulic drive according to the application US 20120263616, in which the alignment of the shaft is carried out by means of two thrust bearings installed in the threaded covers of the drive.

Недостатком данной конструкции является то, что выбранная схема установки подшипников требует при сборке выставления гарантированных зазоров, при этом возможность измерения величины зазоров не возможна. При закручивании крышек подшипники могут быть зажаты вызывая перекос подшипника. Перекос подшипников и вала в таком случае будет провоцировать повышенный износ в подшипниках качения. Недостатком данного привода является вал, имеющий два шлицевых хвостовика под исполнительный механизм, каждый из которых может воспринимать только половину расчетной нагрузки. При этом с одной стороны вал имеет проточку под установку закладной подшипникового узла, которая уменьшает рабочее сечение вала, создает концентратор напряжения и делает вал не равнопрочным. Недостатком данной конструкции является то, что выбранная схема установки подшипников требует при сборке выставления гарантированных зазоров, при этом возможность измерения величины зазоров не возможна. При закручивании крышек подшипники могут быть зажаты вызывая перекос подшипника. Перекос подшипников и вала в таком случае будет провоцировать повышенный износ в подшипниках качения. Кроме того, в данном приводе реализована схема состоящая из трех опор двух подшипников и резьбовой втулки между ними, что представляет собой статически неопределимую систему. При этом для обеспечения соосности трех опор и собираемости требуется наличие увеличенных зазоров как в спиральных зацеплениях, так и в уплотнительных узлах поршня, что ухудшает характеристики соединения, уменьшает срок службы уплотнительных элементов и резьбовой пары.The disadvantage of this design is that the selected bearing installation scheme requires the setting of guaranteed clearances during assembly, while the possibility of measuring the size of the clearances is not possible. When the caps are tightened, the bearings can be pinched causing the bearing to skew. Misalignment of the bearings and the shaft in this case will provoke increased wear in the rolling bearings. The disadvantage of this drive is the shaft, which has two splined shank under the actuator, each of which can take only half of the calculated load. At the same time, on one side, the shaft has a groove for the installation of a bearing assembly, which reduces the working section of the shaft, creates a stress concentrator and makes the shaft not equal in strength. The disadvantage of this design is that the selected bearing installation scheme requires the setting of guaranteed clearances during assembly, while the possibility of measuring the size of the clearances is not possible. When the caps are tightened, the bearings can be pinched causing the bearing to skew. Misalignment of the bearings and the shaft in this case will provoke increased wear in the rolling bearings. In addition, this drive implements a scheme consisting of three supports of two bearings and a threaded bushing between them, which is a statically indeterminate system. At the same time, to ensure the coaxiality of the three supports and the collection, the presence of increased gaps is required both in the spiral engagements and in the sealing units of the piston, which worsens the characteristics of the connection, reduces the service life of the sealing elements and the threaded pair.

Известен спиральный гидравлический привод по патенту US 4373426, который выбран нами в качестве прототипа.Known spiral hydraulic drive according to US patent 4373426, which we have chosen as a prototype.

В данном спиральном приводе вращающийся вал установлен на одной опоре представляющей собой сдвоенный подшипник качения, а поршень перемещается в отдельной камере жестко связанной с корпусом привода. Спиральная втулка приварена к корпусу, а поршень выполнен таким образом, что спиральная часть и скользящая части поршня соединены между собой посредством резьбового соединения.In this spiral drive, the rotating shaft is mounted on one support, which is a double rolling bearing, and the piston moves in a separate chamber rigidly connected to the drive housing. The spiral sleeve is welded to the body, and the piston is designed in such a way that the spiral part and the sliding part of the piston are connected to each other by means of a threaded connection.

Недостатком данного технического решения является то, что применение составной конструкции корпуса из раздельных, соединяющихся посредством болтов камер усложняет выполнение механической обработки деталей, центровку и сборку шлицевых зацеплений. При этом такой вид соединения нерационален с точки зрения массогабаритной характеристики привода. При этом корпус выполнен из нескольких частей соединенных при помощи сварки, при этом спиральная втулка корпуса должна быть механически обработана до проведения ее вваривания в корпус, а значит точность ее установки и точность изготовления спирали и ее ресурс будут значительно снижены за счет наличия сварочных перекосов и термического влияния (перекаливания). Кроме того, применение двух раздельных подшипников качения разделенных сепарирующим кольцом и поджатых гайкой с плоской шайбой может привести к смятию шайбы в процессе работы из-за высоких значений знакопеременных нагрузок в соединении, смещению внутреннего кольца наружного подшипника, что в свою очередь может привести к заклиниванию и последующему разрушению подшипника. Поскольку в прототипе подшипниковый узел выполнен таким образом, что внутреннее кольцо внутреннего подшипника качения является ограничителем хода для спиральной части поршня, то эта часть поршня и воспринимает возможные прямые ударные нагрузки, которые могут привести к деформации внутреннего кольца подшипника, что в свою очередь может привести к заклиниванию и последующему разрушению подшипника.The disadvantage of this technical solution is that the use of a composite housing structure of separate chambers connected by means of bolts complicates the machining of parts, alignment and assembly of splined gears. At the same time, this type of connection is irrational from the point of view of the mass and size characteristics of the drive. At the same time, the housing is made of several parts connected by welding, while the spiral sleeve of the housing must be machined before it is welded into the housing, which means that the accuracy of its installation and the accuracy of manufacturing the spiral and its service life will be significantly reduced due to the presence of welding distortions and thermal influence (overheating). In addition, the use of two separate rolling bearings separated by a separator ring and preloaded with a nut with a flat washer can lead to washer collapse during operation due to high values of alternating loads in the joint, displacement of the inner ring of the outer bearing, which in turn can lead to jamming and subsequent failure of the bearing. Since in the prototype the bearing assembly is designed in such a way that the inner ring of the inner rolling bearing is the stroke limiter for the spiral part of the piston, this part of the piston perceives possible direct shock loads that can lead to deformation of the inner ring of the bearing, which in turn can lead to jamming and subsequent destruction of the bearing.

Задачей изобретения является создание спирального гидравлического привода, способного к вращению исполнительного механизма, не имеющего дополнительных внешних опор, способного воспринимать комбинированные нагрузки изгиб-кручение-сдвиг в сочетании с единичными ударными нагрузками, имеющего улучшенные показатели надежности, ремонтопригодности, а также уменьшенные трудозатраты на монтаж, ремонт и обслуживание в процессе эксплуатации.The objective of the invention is to create a spiral hydraulic drive capable of rotating the actuator, having no additional external supports, capable of absorbing combined bending-torsion-shear loads in combination with single shock loads, having improved reliability, maintainability, as well as reduced labor costs for installation, repair and maintenance during operation.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого изобретением технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and obtain the technical result provided by the invention.

Согласно изобретению спиральный гидравлический привод, содержащий неподвижно закрепленный корпус, состоящий из цилиндра, втулки со спиральной навивкой, подшипника и крышек, жестко связанных с цилиндром, вал, с выполненной спиральной навивкой, соединенный с поворотной частью исполнительного механизма, поршня, с выполненной спиральной навивкой на его внешней и внутренней стороне, делящий цилиндр на две полости с рабочей жидкостью, характеризуется тем, что поршень состоит из нескольких частей соединенных винтами с уплотняющими элементами, а установленные в поршне направляющие колец, выполнены обеспечивающими восприятие комбинированных нагрузок по типу изгиб-кручение-сдвиг и единичных ударных нагрузок, при этом втулка со спиральной навивкой выполнена съемной, закрепляемой в корпусе на штифтах, а установленный в корпусе двухрядный радиально-упорный роликовый конический подшипник повышенной несущей способности выполнен воспринимающим комбинированные нагрузки, при этом установлена стопорная разрезная гайка, предотвращающая смещение внутренних колец подшипника.According to the invention, a spiral hydraulic drive, comprising a fixed housing, consisting of a cylinder, a sleeve with a spiral wound, a bearing and covers rigidly connected to the cylinder, a shaft with a spiral wound connected to the rotary part of the actuator, a piston with a spiral wound on its outer and inner sides, dividing the cylinder into two cavities with a working fluid, is characterized by the fact that the piston consists of several parts connected by screws with sealing elements, and the guide rings installed in the piston are made to provide the perception of combined loads of the bending-torsion-shear type and single shock loads, while the sleeve with a spiral winding is made removable, fixed in the housing on pins, and the double-row angular contact tapered roller bearing of increased bearing capacity installed in the housing is made perceiving combined loads, while a locking bearing is installed slotted nut to prevent displacement of the inner rings of the bearing.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что заявленный спиральный гидравлический привод снабжен поршнем, выполненным в виде двухсторонней скользящей опоры, позволяющей воспринимать комбинированные внешние нагрузки, приходящие на вал привода. В разборном поршне соединение частей поршня производится за счет винтов, установленных с использованием уплотнительных шайб. Центровка части поршня со спиральной навивкой производится за счет установки в канавку, выполненную с высокой точностью. Данное решение позволяет заменять часть поршня со спиральной навивкой в случае ее повреждения без дополнительных манипуляций по центрированию, а применение винтов с уплотнительными шайбами повышает герметичность соединения, а также надежность и ремонтопригодность изделия в целом. Кроме того, поршень обеспечивает функцию скользящей и центрирующей опоры, и позволяет приводу воспринимать комбинированные нагрузки по типу изгиб-кручение-сдвиг, в том числе способный воспринимать единичные ударные нагрузки без потери работоспособности, тем самым позволяя устанавливать исполнительный механизм напрямую на вал привода без дополнительных внешних опор. При этом привод способен воспринимать также нагрузки, возникающие при ускорении или замедлении вращения исполнительного механизма. С учетом этого привод можно применять в качестве опоры исполнительного механизма.The claimed set of essential features ensures the achievement of a technical result, which consists in the fact that the claimed spiral hydraulic drive is equipped with a piston made in the form of a two-sided sliding bearing, which allows to perceive the combined external loads coming to the drive shaft. In a collapsible piston, the piston parts are connected by screws installed using sealing washers. The centering of the helically wound part of the piston is carried out by fitting into a highly precise groove. This solution makes it possible to replace a part of the piston with a spiral wound in case of damage without additional centering manipulations, and the use of screws with sealing washers increases the tightness of the connection, as well as the reliability and maintainability of the product as a whole. In addition, the piston provides the function of a sliding and centering support, and allows the drive to perceive combined loads of the bending-torsion-shear type, including the ability to perceive single shock loads without loss of performance, thereby allowing the actuator to be installed directly on the drive shaft without additional external supports. In this case, the drive is also able to perceive the loads that occur when accelerating or decelerating the rotation of the actuator. With this in mind, the drive can be used as a support for the actuator.

Помимо этого, указанный технический результат является следствием того, что на поршне установлено два направляющих кольца из полимерных материалов, имеющих высокую несущую способность, что придает поршню функцию скользящей центрирующей опоры. При этом сам поршень выполнен разборным, что позволяет применять различные комбинации материалов для изготовления уплотняющей и спиральной части, а также производить быструю замену вышедших из строя элементов. Втулка со спиральной навивкой является съемной, при этом ее стопорение в корпусе производится штифтами. В качестве одной из опор воспринимающих нагрузку применен двухрядный радиально-упорный роликовый конический подшипник повышенной несущей способности, стопорение внутренней части которого производится с помощью разрезной гайки.In addition, the specified technical result is a consequence of the fact that two guide rings made of polymeric materials with a high bearing capacity are installed on the piston, which gives the piston the function of a sliding centering support. At the same time, the piston itself is made collapsible, which makes it possible to use various combinations of materials for the manufacture of the sealing and spiral parts, as well as to quickly replace failed elements. The sleeve with spiral winding is removable, while its locking in the body is made by pins. As one of the bearings that perceive the load, a double-row angular contact tapered roller bearing of increased bearing capacity is used, the inner part of which is locked using a split nut.

В заявленном приводе установлен двухрядный радиально-упорный роликовый конический подшипник повышенной несущей способности, в котором внешнее кольцо является единым для обеих частей подшипника, а нижние кольца выполнены раздельными с промежуточным кольцом. При этом подшипник стопорится на валу с помощью разрезной гайки без использования шайб. Использование такой компоновки позволяет жестко закрепить подшипник на валу и предотвратить возможные перемещения внутренних колец под воздействием нагрузки.In the claimed drive, a double-row angular contact tapered roller bearing of increased bearing capacity is installed, in which the outer ring is the same for both parts of the bearing, and the lower rings are made separate with the intermediate ring. In this case, the bearing is locked on the shaft with a slotted nut without the use of washers. The use of this arrangement allows the bearing to be rigidly fixed to the shaft and to prevent possible movement of the inner rings under load.

В заявленном приводе втулка со спиральной навивкой выполнена съемной, закрепляемой в корпусе с помощью штифтов. При этом во втулке имеется несколько канавок для установки уплотнительных колец, обеспечивающих отсутствие утечек рабочей жидкости через зазоры в штифтовом соединении. Данное решение позволяет заменять втулку в случае механических повреждений спиральной навивки, что в свою очередь повышает ремонтопригодность привода.In the claimed drive, the sleeve with a spiral winding is made removable, fixed in the housing with pins. At the same time, the sleeve has several grooves for installing sealing rings, which ensure that there is no leakage of the working fluid through the gaps in the pin connection. This solution makes it possible to replace the sleeve in case of mechanical damage to the spiral winding, which in turn increases the maintainability of the drive.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез по заявленному спиральному гидравлическому приводу.The essence of the proposed technical solution is illustrated by a drawing, which shows a longitudinal section of the claimed spiral hydraulic drive.

Спиральный гидравлический привод включает в себя корпус, состоящий из цилиндра поз. 1, крышек поз. 2 и поз. 3 вворачивающихся в цилиндр, и втулки со спиральной навивкой поз. 4, устанавливаемой в цилиндр поз. 1 с помощью штифтов поз. 5. Защита от внешних утечек по штифтам поз. 5 втулки поз. 4 обеспечивается уплотнительными элементами поз. 6 установленными во втулке поз. 4. При этом корпус жестко крепится к фундаменту или корпусу исполнительного механизма за счет отверстий поз. 7 в цилиндре поз. 1. Корпус может быть изготовлен с лапами или иными приспособлениями для крепления к фундаменту или корпусу исполнительного механизма. Вал поз. 8 и поршень поз. 9 устанавливаются в корпус, при этом вал поз. 8 с одной стороны жестко соединяется с поворотной частью исполнительного механизма при помощи шлицевой нарезки поз. 10 на валу, а с другой стороны жестко связан с корпусом через подшипник поз. 24. Отверстие поз. 11 в валу поз. 8 служит для стопорения вращающейся части исполнительного механизма при помощи болта или винта. Поршень поз. 9 выполняется из двух частей, соединяемых при помощи винтов поз. 12 и уплотнительных колец поз. 13. Поршень поз. 9 делит цилиндр на две полости поз. 14 и поз. 15 имеющие равную уплотняемую площадь, в которые подается рабочая жидкость. В поршне поз. 9 установлены упругие уплотнительные элементы поз. 16 и поз. 17 обеспечивающие защиту от перетечек рабочей жидкости между полостями поз. 14 и поз. 15. В поршне поз. 9 установлены направляющие кольца поз. 18 и поз. 19, обеспечивающие восприятие радиальной нагрузки и позволяющие поршню поз. 9 выполнять функцию скользящей и центрирующей опоры. Поршень поз. 9 устанавливается таким образом, что внешняя спиральная навивка поз. 20 поршня входит в зацепление со спиральной навивкой поз. 21 втулки поз. 4, а внутренняя спиральная навивка поз. 22 входит в зацепление с навивкой поз. 23 вала. В качестве второй опоры применен двухрядный подшипник качения поз. 24 жестко установленный в цилиндре поз. 1 и поджатый по внутренним кольцам валом поз. 8 и разрезной самостопорящейся гайкой поз. 25, а по внешнему кольцу крышкой поз. 2. Защита от внешних утечек обеспечивается упругими уплотнениями поз. 26 и поз. 27 в крышках, а защита от попадания пыли и инородных частиц в привод обеспечивается грязесъемником поз. 28. Максимальный угол поворота вала поз. 8 и исполнительного механизма зависит от длины и угла спиральной навивки на поршне поз. 9 и валу поз. 8 и теоретически неограничен.The spiral hydraulic drive includes a body consisting of a cylinder pos. 1, covers pos. 2 and pos. 3 screwed into the cylinder, and spiral wound bushings pos. 4, installed in the cylinder pos. 1 with pins pos. 5. Protection against external leaks on the pins pos. 5 bushings pos. 4 is provided with sealing elements pos. 6 installed in the sleeve pos. 4. In this case, the body is rigidly attached to the foundation or the body of the actuator through the holes pos. 7 in the cylinder pos. 1. The body can be made with paws or other devices for fastening to the foundation or body of the actuator. Shaft pos. 8 and piston pos. 9 are installed in the housing, while the shaft pos. 8, on the one hand, is rigidly connected to the rotary part of the actuator by means of slotted threading pos. 10 on the shaft, and on the other hand is rigidly connected to the housing through the bearing pos. 24. Hole pos. 11 in the shaft pos. 8 serves to lock the rotating part of the actuator with a bolt or screw. Piston pos. 9 is made of two parts connected with screws pos. 12 and O-rings pos. 13. Piston pos. 9 divides the cylinder into two cavities pos. 14 and pos. 15 having an equal sealed area, into which the working fluid is supplied. In the piston pos. 9 installed elastic sealing elements pos. 16 and pos. 17 providing protection against leakage of the working fluid between the cavities pos. 14 and pos. 15. In the piston pos. 9 installed guide rings pos. 18 and pos. 19, providing the perception of radial load and allowing the piston pos. 9 act as a sliding and centering support. Piston pos. 9 is installed in such a way that the outer spiral winding pos. 20 of the piston engages with the spiral winding pos. 21 bushings pos. 4, and the internal spiral winding pos. 22 engages with the winding pos. 23 shafts. As the second support, a double-row rolling bearing pos. 24 rigidly installed in the cylinder pos. 1 and pressed along the inner rings by a shaft pos. 8 and a split self-locking nut pos. 25, and along the outer ring with a cover pos. 2. Protection against external leaks is provided by elastic seals pos. 26 and pos. 27 in the covers, and protection against dust and foreign particles entering the drive is provided by a wiper pos. 28. The maximum angle of rotation of the shaft pos. 8 and the actuator depends on the length and angle of the spiral winding on the piston pos. 9 and shaft pos. 8 and is theoretically unlimited.

Спиральный гидравлический привод работает следующим образом.Spiral hydraulic drive works as follows.

В полости поз. 14 или поз. 15 посредством штуцерных соединений поз. 29 под давлением подается рабочая жидкость, которая за счет разницы давлений в полостях перемещает поршень поз. 9. Поршень поз. 9 при осевом перемещении начинает вращаться за счет движения его внешней спиральной навивки поз. 20 по спиральной навивке поз. 21 втулки поз. 4, передавая это вращение также на вал поз. 8, а также вращать вал за счет перемещения внутренней спиральной навивки поз. 22 по спиральной навивке вала поз23. Таким образом осевое усилие возникающее на поршне поз. 9 создает крутящий момент на валу поз. 8, которые посредством шлицевого соединения поз. 10 передает крутящий момент исполнительному механизму установленному на валу. Подшипник поз. 24, а также поршень поз. 9 за счет установленных в нем направляющих колец поз. 18 и поз. 19 воспринимают возникающие осевые нагрузки от вращения вала поз. 8 и радиальные нагрузки от исполнительного механизма. Герметичность между полостями поз. 14 и поз. 15 обеспечивается уплотнительными элементами поз. 16 и поз. 17.In the cavity of pos. 14 or pos. 15 by means of fittings pos. 29, a working fluid is supplied under pressure, which, due to the pressure difference in the cavities, moves the piston pos. 9. Piston pos. 9 during axial movement begins to rotate due to the movement of its outer spiral winding pos. 20 for spiral winding pos. 21 bushings pos. 4, transmitting this rotation also to the shaft pos. 8, as well as rotate the shaft by moving the internal spiral winding pos. 22 along the spiral winding of the shaft poz23. Thus, the axial force arising on the piston pos. 9 creates a torque on the shaft pos. 8, which by means of a spline connection pos. 10 transmits torque to the actuator mounted on the shaft. Bearing pos. 24, as well as the piston pos. 9 due to the guide rings installed in it, pos. 18 and pos. 19 perceive the emerging axial loads from the rotation of the shaft pos. 8 and radial loads from the actuator. Tightness between cavities pos. 14 and pos. 15 is provided with sealing elements pos. 16 and pos. 17.

Перемещения подшипника поз. 24 относительно вала поз. 8 ограничивается с одной стороны буртом, выполненном на валу 8, и разрезной самостопорящейся гайкой поз. 25. При этом внешнее кольцо подшипника зажато между цилиндром поз. 1 и крышкой поз. 2.Movements of the bearing pos. 24 with respect to the shaft pos. 8 is limited on one side by a shoulder made on the shaft 8 and a split self-locking nut pos. 25. In this case, the outer ring of the bearing is clamped between the cylinder pos. 1 and cover pos. 2.

Современное как отечественное так и зарубежное машиностроение требует, чтобы гидравлические поворотные приводы были простыми в эксплуатации, требовали меньше времени и трудозатрат на обслуживание и ремонт, а также были максимально устойчивыми к аварийным ситуациям, имели повышенные показатели надежности и ремонтопригодности, обеспечивая при этом высокую эффективность в работе.Modern both domestic and foreign mechanical engineering requires that hydraulic slewing drives be easy to operate, require less time and labor for maintenance and repair, and also be as resistant to emergency situations, have increased reliability and maintainability, while ensuring high efficiency in work.

Технический результат заявленного спирального гидравлического привода, направленный на выполнение перечисленных выше требований, предъявляемых к гидравлическим поворотным приводам достигается за счет того, что применены следующие технические решения:The technical result of the claimed spiral hydraulic drive, aimed at fulfilling the above requirements for hydraulic rotary drives, is achieved due to the fact that the following technical solutions are applied:

- установленные в поршень направляющие кольца поз. 18 и поз. 19 позволяют приводу воспринимать комбинированные нагрузки по типу изгиб-кручение-сдвиг, в том числе воспринимать единичные ударные нагрузки без потери работоспособности; - разборный поршень поз. 9 позволяет заменять часть поршня в случае повреждения без дополнительных манипуляций в кратчайшие сроки, а применение винтов поз. 12 с уплотнительными шайбами поз. 13 повышает герметичность соединения, а также надежность и ремонтопригодность изделия в целом;- guide rings installed in the piston, pos. 18 and pos. 19 allow the drive to perceive combined loads of the type of bending-torsion-shear, including the perception of single shock loads without loss of performance; - collapsible piston pos. 9 allows you to replace part of the piston in case of damage without additional manipulations in the shortest possible time, and the use of screws pos. 12 with sealing washers pos. 13 improves the tightness of the connection, as well as the reliability and maintainability of the product as a whole;

- съемная втулка поз. 4 со спиральной навивкой поз. 21 позволяет заменять втулку в случае механических повреждений, что в свою очередь повышает ремонтопригодность привода;- removable sleeve pos. 4 with spiral winding pos. 21 allows you to replace the sleeve in case of mechanical damage, which in turn increases the maintainability of the drive;

- двухрядный радиально-упорный роликовый конический подшипник поз. 24 позволяет жестко закрепить подшипник на валу и предотвратить возможные перемещения внутренних колец под воздействием нагрузки, что повышает надежность привода.- double-row angular contact tapered roller bearing pos. 24 allows you to rigidly fix the bearing on the shaft and prevent possible movement of the inner rings under the influence of the load, which increases the reliability of the drive.

Заявленный спиральный гидравлический привод выполнен на базе современных технологий, применяемых в гидравлических поворотных приводах последнего поколения, и может быть реализован с использованием известных технических и технологических средств.The claimed spiral hydraulic drive is made on the basis of modern technologies used in the latest generation of hydraulic rotary drives, and can be implemented using well-known technical and technological means.

Claims

A helical hydraulic drive comprising a housing connected to the foundation or body of the actuator, consisting of a cylinder, a sleeve with a spiral wound, a bearing and covers rigidly connected to the cylinder, a shaft with a spiral wound connected to the rotary part of the actuator, a piston with a spiral wound on its external and internal side, dividing the cylinder into two cavities with a working fluid, characterized in that the piston consists of several parts connected by screws with sealing elements, and the guide rings installed in the piston are made to provide the perception of combined loads of the bending-torsion-shear type and individual shock loads, while the sleeve with a spiral winding is made removable, fixed in the housing on pins, and the double-row angular contact tapered roller bearing of increased bearing capacity installed in the housing is made perceiving combined loads, while a locking slot is installed knowing the nut that prevents the displacement of the inner rings of the bearing.