RU2602024C2

RU2602024C2 - Hydraulic cylinder

Info

Publication number: RU2602024C2
Application number: RU2015108727/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Кобзов; Сергей Павлович Ереско; Инна Олеговна Кобзова; Дарья Сергеевна Корякина; Андрей Юрьевич Кулаков
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-11-10
Also published as: RU2015108727A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to positive-displacement hydraulic engines designed for conversion of working fluid flow energy into mechanical energy of the output link moving reciprocally. In hydraulic cylinder, which includes housing with lug, consisting of front with replaceable guiding bushing and rear covers equipped with seals and their fasteners on housing, and rod with piston with seals and lug, inner surface of housing lugs and rod made in circumferential direction, has blunt angle α with top lying on hydraulic cylinder longitudinal axis, directed towards its center of gravity, and equal α=180°-2(arctg k_AH), where k_AH is support elements in lug maximum adhesion factor.

EFFECT: higher reliability of hydraulic cylinder.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к объемным гидродвигателям, предназначенным для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно. Предлагаемое устройство может быть применено в конструкции гидрофицированных систем.The invention relates to volumetric hydraulic motors, designed to convert the energy of the flow of the working fluid into the mechanical energy of the output link, moving reciprocating. The proposed device can be used in the construction of hydraulic systems.

Известен гидроцилиндр, который содержит корпус с проушиной, состоящий из передней со сменной направляющей втулкой и задней крышек, снабженных уплотнителями и элементами их крепления на корпусе, и шток с закрепленным на нем поршнем с уплотнителями и проушиной (см. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. С. 93. Рис. 3.40).A hydraulic cylinder is known, which contains a housing with an eye, consisting of a front with a replaceable guide sleeve and a back cover equipped with seals and fastening elements on the body, and a rod with a piston fixed to it with seals and an eye (see Vasilchenko V.A. Hydraulic equipment Mobile Machines. Handbook. - M.: Mechanical Engineering, 1983. P. 93. Fig. 3.40).

К недостаткам известного аналога следует отнести значительные нагрузки, действующие на гидроцилиндр и обусловленные наличием в опорных проушинах корпуса и штока гидроцилиндра эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия как результат развития гидроцилиндром значительного толкающего усилия (см. Кобзов Д.Ю., Ереско С.П., Жмуров В.В., Кобзова И.О., Лханаг Д. О механизме образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра // Вестник Таджикского технического университета. Душанбе, 2012. №3 (19). С. 77-87).The disadvantages of the known analogue include significant loads acting on the hydraulic cylinder and due to the presence of eccentricity of the longitudinal compressive force in the support eyes of the housing and the hydraulic cylinder rod as a result of the hydraulic cylinder developing a significant pushing force (see Kobzov D.Yu., Eresko S.P., Zhmurov VV, Kobzova I.O., Lkhanag D. On the mechanism of the formation of eccentricity in the supports of the hydraulic cylinder // Herald of the Tajik Technical University. Dushanbe, 2012. No. 3 (19). P. 77-87).

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является гидроцилиндр, содержащий корпус и размещенный в нем шток-поршень, снабженные крепежными проушинами, в отверстиях которых установлены опорные подшипники и валы с опорными пальцами, причем оси опорных пальцев смещены относительно продольной оси гидроцилиндра, оси упомянутых отверстий смещены в вертикальной плоскости от продольной оси гидроцилиндра по направлению к поверхности тяготения на величину эксцентриситета e_1n, а оси опорных пальцев - на величину эксцентриситета e_1m от осей отверстий так, что суммарное смещение опорных пальцев е₁=e_1n+e_1m (см. Кобзов Д.Ю., Сергеев А.П., Войткевич В.Б., Губанов В.Г., Кобзов А.Ю., Осминкин O.K., Тигунцев A.M., Тарасов В.А. Гидроцилиндр. Авт. свид. СССР №1807255, МКи. F15B 15/00).The closest technical solution adopted for the prototype is a hydraulic cylinder containing a housing and a piston rod located therein, provided with fixing eyes, in the holes of which are mounted bearings and shafts with support fingers, the axes of the support fingers being offset relative to the longitudinal axis of the hydraulic cylinder, the axes of the aforementioned holes are offset in the vertical plane of the longitudinal axis of the cylinder towards the surface of gravity by an amount of eccentricity e _1n, and the axis of bearing bolts - on the value of eccentricity that e _1m from the axes of the holes so that the total displacement of the supporting fingers e ₁ = e _1n + e _1m (see. Kobzov DY, Sergeev AP, Voitkevich VB, VG Gubanov, Kobzov A .Yu., Osminkin OK, Tiguntsev AM, Tarasov V.A. Hydraulic cylinder Automatically certified by the USSR No. 1807255, MKi. F15B 15/00).

К недостаткам известного прототипа следует отнести сложность конструкции опорных элементов и низкую ее надежность из-за возможного рассогласования конструктивно заложенного эксцентриситета и эксцентриситета, возникающего в процессе работы гидроцилиндра вследствие непостоянства реакций в его опорных подшипниках при движении штока и изменчивости продольного сжимающего усилия, являющегося результатом работы гидрофицированной технической системы, например результатом взаимодействия ковша одноковшового гидравлического экскаватора с неоднородным грунтом. Кроме этого, известный прототип не может использоваться в конструкции привода рабочего оборудования машин, гидроцилиндр которых совершает перемещение относительно опорного элемента рабочего оборудования. Например, гидроцилиндр привода рукояти и ковша одноковшового гидравлического экскаватора совершают угловые перемещения относительно соответственно стрелы и рукояти, переходя через мертвую точку.The disadvantages of the known prototype include the complexity of the design of the support elements and its low reliability due to the possible mismatch of the structurally incorporated eccentricity and eccentricity that occurs during operation of the hydraulic cylinder due to the inconsistency of the reactions in its support bearings during the movement of the rod and the variability of the longitudinal compressive force resulting from the operation of the hydroficated technical system, for example the result of the interaction of a bucket of a single bucket hydraulic excavator but with heterogeneous soil. In addition, the well-known prototype cannot be used in the design of the drive of the working equipment of machines whose hydraulic cylinder moves relative to the supporting element of the working equipment. For example, the hydraulic cylinder of the handle and bucket of a single-bucket hydraulic excavator make angular movements relative to the boom and handle, respectively, passing through a dead point.

Следствием этого является появление эксцентриситета, обусловленного кинематикой привода и не учитываемого упомянутым статическим эксцентриситетом e₁=e_1m+e_1n, что неполностью разгружает гидроцилиндр и снижает его надежность. Другими словами, полный эксцентриситет e_Σ приложения в проушине гидроцилиндра продольного сжимающего усилия в этом случае равен сумме статического эксцентриситета е₁ и эксцентриситета е₂, обусловленного кинематикой привода рабочего оборудования гидрофицированной машины, то есть е_Σ=e₁+е₂ (см. Кобзов Д.Ю., Ереско С.П., Жмуров В.В., Кобзова И.О., Лханаг Д. О механизме образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра // Вестник Таджикского технического университета. Душанбе, 2012. №3 (19). С. 77-87).The consequence of this is the appearance of eccentricity, due to the kinematics of the drive and not taken into account by the mentioned static eccentricity e ₁ = e _1m + e _1n , which does not completely unload the hydraulic cylinder and reduces its reliability. In other words, the total eccentricity e _{Σ of the} application of the longitudinal compressive force in the eye of the hydraulic cylinder in this case is equal to the sum of the static eccentricity e ₁ and eccentricity e ₂ due to the kinematics of the drive of the working equipment of the hydraulic machine, i.e. e _Σ = e ₁ + e ₂ (see Kobzov D.Yu., Eresko S.P., Zhmurov V.V., Kobzova I.O., Lkhanag D. On the mechanism of the formation of eccentricity in the supports of the hydraulic cylinder // Herald of the Tajik Technical University. Dushanbe, 2012. No. 3 (19). S. 77-87).

Технический результат - повышение надежности гидроцилиндра.The technical result is an increase in the reliability of the hydraulic cylinder.

Технический результат достигается тем, что в гидроцилиндре, который содержит корпус с проушиной, состоящий из передней со сменной направляющей втулкой и задней крышек, снабженных уплотнителями и элементами их крепления на корпусе, и шток с закрепленным на нем поршнем с уплотнителями и проушиной, внутренняя поверхность проушин корпуса и штока, выполненная по окружности, имеет тупой угол α с вершиной, лежащей на продольной оси гидроцилиндра, направленной к его центру тяжести, и равный α=180°-2(arctg k_СЦ), где k_СЦ - максимальный коэффициент сцепления опорных элементов в проушине.The technical result is achieved in that in the hydraulic cylinder, which contains a housing with an eye, consisting of a front with replaceable guide sleeve and a back cover, equipped with seals and fastening elements on the body, and a rod with a piston fixed to it with seals and an eye, the inner surface of the eyes the body and the rod, made around a circle, has an obtuse angle α with a vertex lying on the longitudinal axis of the hydraulic cylinder directed to its center of gravity, and equal to α = 180 ° -2 (arctan k _SC ), where k _SC is the maximum coefficient of adhesion niya supporting elements in the eye.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлен заявляемый гидроцилиндр.The invention is illustrated in FIG. 1, which presents the inventive hydraulic cylinder.

Гидроцилиндр содержит корпус 1 с проушиной 2, состоящий из передней со сменной направляющей втулкой и задней крышек, снабженных уплотнителями и элементами их крепления на корпусе, и шток 3 с закрепленным на нем поршнем с уплотнителями и проушиной 4, внутренняя поверхность проушин корпуса и штока, выполненная по окружности, имеет тупой угол α с вершиной, лежащей на продольной оси гидроцилиндра, направленной к его центру тяжести, и равный α=180°-2(arctg k_СЦ), где k_СЦ - максимальный коэффициент сцепления опорных элементов 5 в проушинах 2 и 4.The hydraulic cylinder comprises a housing 1 with an eye 2, consisting of a front with a replaceable guide sleeve and a back cover equipped with seals and fastening elements on the body, and a rod 3 with a piston fixed to it with seals and an eye 4, the inner surface of the eyes of the housing and the rod, made around the circumference, has an obtuse angle α with a vertex lying on the longitudinal axis of the hydraulic cylinder directed to its center of gravity, and equal to α = 180 ° -2 (arctan k _SC ), where k _SC is the maximum coefficient of adhesion of the supporting elements 5 in the eyes 2 and four.

Заявляемый гидроцилиндр работает следующим образом.The inventive hydraulic cylinder operates as follows.

При отсутствии подачи рабочей жидкости в полости гидроцилиндра его проушины 2 и 4 контактируют с опорными элементами 5 в верхних точках проушин (Фиг. 1а). При подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра его шток 3 под действием давления жидкости выдвигается из корпуса 1, увеличивая общую длину гидроцилиндра, который проушинами 2 и 4 надвигается на опоры 5 и фиксирует их наклонными поверхностями тупого угла, уменьшая статический эксцентриситет e₁ до нуля, то есть e₁=0 (Фиг. 1b). Дальнейшее выдвижение штока 3 из корпуса 1 сопровождается движением рабочего оборудования машины, вследствие чего происходит поворот проушин 2, 4 относительно элементов опор 5, при этом наклонные поверхности тупого угла продолжают фиксировать элементы опор 5, обеспечивая их проскальзывание и исключая появление кинематически обусловленного эксцентриситета е₂, то есть е₂=0 (Фиг. 1с). В итоге полный эксцентриситет также равен нулю, то есть е_Σ=e₁+е₂=0, что обеспечивает разгрузку гидроцилиндра от эксцентрично приложенного продольного сжимающего усилия и в итоге повышает его надежность.If there is no supply of working fluid in the cavity of the hydraulic cylinder, its eyes 2 and 4 are in contact with the supporting elements 5 at the upper points of the eyes (Fig. 1a). When the working fluid is supplied to the piston cavity of the hydraulic cylinder, its rod 3 extends from the housing 1 under the pressure of the liquid, increasing the total length of the hydraulic cylinder, which is pushed onto the supports 5 by the eyes 2 and 4 and fixes them with oblique surfaces of an obtuse angle, reducing the static eccentricity e ₁ to zero, that is, e ₁ = 0 (Fig. 1b). Further extension of the rod 3 from the housing 1 is accompanied by the movement of the working equipment of the machine, as a result of which the eyes 2, 4 are rotated relative to the elements of the supports 5, while the inclined surfaces of an obtuse angle continue to fix the elements of the supports 5, ensuring their slipping and eliminating the appearance of kinematically caused eccentricity e ₂ , that is, e ₂ = 0 (Fig. 1c). As a result, the total eccentricity is also equal to zero, i.e., e _Σ = e ₁ + e ₂ = 0, which ensures the unloading of the hydraulic cylinder from the eccentrically applied longitudinal compressive force and, as a result, increases its reliability.

При подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндр работает на растяжение, что не требует компенсации эксцентричного приложения растягивающей нагрузки (Фиг. 1d).When the working fluid is supplied to the rod cavity, the hydraulic cylinder works in tension, which does not require compensation of the eccentric application of the tensile load (Fig. 1d).

Таким образом, использование на практике заявляемого гидроцилиндра с модернизированными проушинами способствует исключению ранее действующих на него значительных нагрузок, обусловленных наличием в опорных проушинах корпуса и штока гидроцилиндра эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия, что повышает его надежность.Thus, the practical use of the inventive hydraulic cylinder with modernized eyes helps to eliminate significant loads previously acting on it, due to the presence of an eccentricity application of longitudinal compressive force in the support eyes of the housing and the hydraulic cylinder rod, which increases its reliability.

Claims

Гидроцилиндр, который содержит корпус с проушиной, состоящий из передней со сменной направляющей втулкой и задней крышек, снабженных уплотнителями и элементами их крепления на корпусе, и шток с закрепленным на нем поршнем с уплотнителями и проушиной, отличающийся тем, что внутренняя поверхность проушин корпуса и штока, выполненная по окружности, имеет тупой угол α с вершиной, лежащей на продольной оси гидроцилиндра, направленной к его центру тяжести, и равный α=180°-2(arctg k_СЦ), где k_СЦ - максимальный коэффициент сцепления опорных элементов в проушине. The hydraulic cylinder, which contains a housing with an eye, consisting of a front with a replaceable guide sleeve and a back cover, equipped with seals and fastening elements on the body, and a rod with a piston fixed to it with seals and an eye, characterized in that the inner surface of the eyes of the body and the rod executed along a circle has an obtuse angle α with the vertex lying on the longitudinal cylinder axis directed towards the center of gravity, and equal to α = 180 ° -2 (arctg k _SO) where _SO k - maximum friction coefficient in the support elements Róisín.