Гидравлический цилиндр

Гидравлический цилиндр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в устройствах для приподнимания и удержания грузов, раздвижения или стягивания элементов конструкций и перемещения различных объектов, преимущественно при аварийно-спасательных и демонтажных работах.

Известен гидравлический инструмент, который может функционировать в режиме гидравлического цилиндра, содержащий силовой цилиндрический гидромеханизм (гидроцилиндр) с блоком управления, напорный и сливной рукава и два рабочих рычага, в каждом из которых выполнено два установочных отверстия, через которые он посредством поворотного механизма закреплен на корпусе силового гидромеханизма и кинематически связан с поршнем гидроцилиндра посредством подвижного соединения своими вспомогательными отверстиями с шатунным механизмом (RU 2116872 C1, 1998).

Это устройство позволяет проводить расширение и стяжку элементов конструкций, подъем и перемещение грузов. Однако оно недостаточно надежно, в том числе из-за наличия поворотного механизма.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является гидравлический инструмент, который может функционировать в режиме гидравлического цилиндра, содержащий силовой цилиндрический гидромеханизм (гидроцилиндр), снабженный размещенными в нем основным полым поршнем, состоящим из двух частей разного диаметра, меньшая из которых выполнена удлиненной и образует шток, и расположенной вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма трубкой связи (его штоковой полости с блоком управления), напорный и сливной рукава, гидравлически связанные с силовым цилиндрическим гидромеханизмом через блок управления, и рабочий орган, механически связанный со штоком (RU 44073 U1, 2005). Рабочий орган в этом устройстве выполнен в виде двух подвижных пластин, снабженных отверстиями для закрепления дополнительных, например, стягивающих элементов и зубцами для осуществления перемещения грузов и раздвижения элементов конструкций. Связь рабочего органа со штоком силового цилиндрического гидромеханизма в этом устройстве выполнена в виде шатунного механизма, обеспечивающего вращательное (поворотное) перемещение подвижных пластин. Блок управления в нем закреплен непосредственно на корпусе силового цилиндрического гидромеханизма, а трубка связи штоковой полости с блоком управлением закреплена одним концом в блоке управления, а другим входит в штоковую полость. В подвижных пластинах выполнены спиралевидные канавки, заполненные смазкой.

Это устройство более надежно и может использоваться при аварийно-спасательных и демонтажных работах, например, для подъема, удерживания, перемещения и стягивания грузов и деформации элементов строительных конструкций. Однако его эксплуатационная эффективность недостаточно высока, что связано с недостаточно высоким развиваемым толкающим (раздвигающим) усилием, обусловленным конструкцией силового цилиндрического гидромеханизма, и недостаточной устойчивостью, особенно в условиях высоких нагрузок, что обусловлено выполнением промежуточного элемента в виде малоустойчивого к нагружению шатунного механизма.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании гидравлического цилиндра, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении эксплуатационной эффективности гидравлического цилиндра.

Это достигается тем, что в гидравлическом цилиндре, содержащем силовой цилиндрический гидромеханизм (гидроцилиндр), снабженный размещенными в нем основным полым поршнем, состоящим из двух частей разного диаметра, меньшая из которых выполнена удлиненной и образует шток, и расположенной вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма трубкой связи, напорный и сливной рукава, гидравлически связанные с силовым цилиндрическим гидромеханизмом через блок управления, и рабочий орган, механически связанный со штоком, рабочий орган выполнен в виде двух рабочих элементов, первый из которых выполнен подвижным и закреплен на снабженным пробкой основном наконечнике, установленном герметично в первом торце силового цилиндрического гидромеханизма с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма, а второй рабочий элемент расположен со стороны второго торца силового цилиндрического гидромеханизма, при этом трубка связи размещена с зазором относительно внутренней поверхности штока, блок управления размещен на снабженном отверстием связи с блоком управления герметичном корпусе, установленном на боковой поверхности силового цилиндрического гидромеханизма, а внутри силового цилиндрического гидромеханизма вдоль продольной оси герметичного корпуса размещена опорная шайба с выполненными в ней поперечным отверстием связи с блоком управления и осевым отверстием под герметично вставленную в него трубку связи. Рабочие элементы могут быть выполнены съемными. Второй рабочий элемент может быть выполнен неподвижным и закреплен на внешней стороне установленной герметично на втором торце силового цилиндрического гидромеханизма заглушки, с внутренней стороны которой в ней закреплен конец трубки связи. В силовом цилиндрическом гидромеханизме соосно основному полому поршню по другую сторону опорной шайбы может быть размещен выполненный аналогично основному дополнительный полый поршень, при этом второй рабочий элемент выполнен подвижным, механически связан со штоком дополнительного полого поршня и закреплен на снабженном пробкой дополнительном наконечнике, установленном герметично во втором торце силового цилиндрического гидромеханизма с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма. Со стороны каждого подвижного рабочего элемента между штоком и внутренней стенкой силового цилиндрического гидромеханизма может быть установлена герметично букса, закрепленная посредством гайки на соответствующем торце силового цилиндрического гидромеханизма.

На фиг.1 показан общий вид гидравлического цилиндра с одним штоком и управляющим элементом в виде рукоятки. На фиг.2 показан общий вид гидравлического цилиндра с двумя штоками и управляющим элементом в виде маховичка. На фиг.3 показана конструкция гидравлического цилиндра с одним штоком в разрезе. На фиг.4 показана конструкция гидравлического цилиндра с двумя штоками в разрезе.

Гидравлический цилиндр в одном из вариантов его конструктивного выполнения содержит силовой цилиндрический гидромеханизм (гидроцилиндр) 1 с блоком управления 2, управляющий элемент 3 которого может быть выполнен в виде рукоятки (фиг.1) или маховичка (фиг.2), напорный 4 и сливной 5 рукава и рабочий орган, выполненный в виде подвижного рабочего элемента 6 и неподвижного рабочего элемента 7 (фиг.1, 3). Напорный 4 и сливной 5 рукава гидравлически связаны с силовым цилиндрическим гидромеханизмом 1 через блок управления 2. Каждый из рабочих элементов 6, 7 может быть выполнен, например, в виде упора (как показано на чертежах), насадки с крюком, клина, пяты и др. Рабочие элементы 6, 7 могут быть выполнены съемными. Силовой цилиндрический гидромеханизм 1 снабжен размещенным внутри него основным полым поршнем 8, состоящим из двух частей разного диаметра, меньшая из которых выполнена удлиненной и образует шток 9, например, диаметром 38 мм. Большая по диаметру часть 10 может иметь, например, диаметр 50 мм. Вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма 1 расположена трубка 11 связи его штоковой полости 12 с блоком управления 2. Трубка 11 размещена с зазором относительно внутренней поверхности штока 9. Внешний диаметр трубки 11 может составлять, например, 10 мм, внутренний - 3,5-4 мм, внутренний диаметр штока 9 может составлять 23 мм. Подвижной рабочий элемент 6 механически связан со штоком 9 и закреплен на снабженном пробкой 13 основном наконечнике 14, установленном герметично в первом торце силового цилиндрического гидромеханизма 1 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма 1. Неподвижный рабочий элемент 7 закреплен на внешней стороне заглушки 15, установленной герметично во втором торце силового цилиндрического гидромеханизма 1. С внутренней стороны заглушки 15 в ней закреплена, например, посредством резьбового соединения одним из своих концов трубка 11. Блок управления 2 размещен на герметичном корпусе 16, установленном на боковой поверхности силового цилиндрического гидромеханизма 1 у его второго торца и закрепленном, например, посредством стопорных винтов 17. В герметичном корпусе 16 выполнен канал (отверстие) 18, соосный каналу (отверстию) 19 в силовом цилиндрическом гидромеханизме 1. Внутри силового цилиндрического гидромеханизма 1 вдоль продольной оси герметичного корпуса 16 размещена опорная шайба 20 с выполненным в ней поперечным отверстием связи с блоком управления 2, соосным с отверстиями связи с блоком управления 2, выполненными в герметичном корпусе 16 и силовом цилиндрическом гидромеханизме 1 так, что они образуют единый канал (отверстие) 21. В опорной шайбе 20 выполнено также осевое отверстие 22 под герметично вставленную в него трубку 11, снабженную отверстием 23. Между штоком 9 и внутренней стенкой силового цилиндрического гидромеханизма 1 может быть установлена герметично букса 24, которая крепится, например, гайкой 25. В герметичном корпусе 16 имеется полость 26, силовой цилиндрический гидромеханизм 1 имеет, помимо штоковой полости 12, поршневую полость 27, в основном поршне 8 имеются отверстия 28, у торца основного наконечника 14 имеется полость 29. Устройство, как правило, содержит также манжеты, сальники или муфты, установленные в соответствующие места сопряжений его элементов для обеспечения необходимых условий герметичности. Описанная выше конструкция является предпочтительным вариантом воплощения устройства, хотя могут быть и иные технические решения, касающиеся его выполнения в частных случаях.

В другом конструктивном варианте гидравлический цилиндр выполнен двухштоковым (фиг.2, 4). В его силовом цилиндрическом гидромеханизме 1 соосно основному полому поршню 8 по другую сторону опорной шайбы 20 размещен выполненный аналогично основному 8 дополнительный полый поршень 30 со штоком 31, при этом второй рабочий элемент 32 выполнен подвижным. Он связан со штоком 31 так же, как первый подвижной рабочий элемент 6 со штоком 9. Второй рабочий элемент 32 закреплен на снабженном пробкой 33 дополнительном наконечнике 34, установленном герметично во втором торце силового цилиндрического гидромеханизма 1 с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль его продольной оси. Герметичный корпус 16 установлен на боковой поверхности силового цилиндрического гидромеханизма 1 в его центральной части. Между штоком 31 и внутренней стенкой силового цилиндрического гидромеханизма 1 может быть установлена букса 35, аналогичная буксе 24, закрепленная посредством гайки 36 на втором торце силового цилиндрического гидромеханизма 1. В дополнительном поршне 30 имеются отверстия 37, аналогичные отверстиям 28. У торца дополнительного наконечника 34 имеется полость 38, аналогичная полости 29.

Работа устройства поясняется на примере гидравлического цилиндра с одним штоком. Устройство стыкуется с источником давления, например, СГС-1-80ДХ. При повороте управляющего элемента 3 (маховичка или рукоятки) масло от источника давления через напорный рукав 4 подается в блок управления 2, откуда оно попадает в полость 26, из которой через каналы 18, 19 протекает в поршневую полость 27. Основной поршень 8 выдвигается, производя работу. Одновременно вытесненное масло из штоковой полости 12 попадает через отверстие 28, полость 29, трубку 11, отверстия 23 и 21 в блок управления 2, а оттуда через сливной рукав 5 обратно в бак источника давления. Происходит цикл - раздвижение, при этом подвижный рабочий элемент 6 выдвигается. При повороте управляющего элемента 3 в обратную сторону масло от источника давления через напорный рукав 4 подается в блок управления 2. Из блока управления 2 масло с рабочим давлением через отверстия 21, 23, трубку 11, полость 29 и отверстие 28 попадает в штоковую полость 12. Основной поршень 8 задвигается, производя работу. Одновременно вытесненное масло из поршневой полости 27 попадает через каналы 19, 18, полость 26 в блок управления 2, а оттуда через сливной рукав 5 обратно в бак источника давления. Происходит цикл - стягивание, при этом подвижной рабочий элемент 6 вдвигается. Неподвижный рабочий элемент 7 в обоих режимах служит упором устройства.

Гидравлический цилиндр с двумя штоками 9, 31 работает аналогичным образом, при этом одновременно с перемещением первого подвижного рабочего элемента 6 происходит такое же перемещение второго подвижного рабочего элемента 32.

Описанная конструкция гидравлического цилиндра обеспечивает его высокую эксплуатационную эффективность, что связано с высокой надежностью устройства, в том числе при работе в условиях повышенных нагрузок, обусловленной простотой конструкции, в том числе - отсутствием поворотных элементов, сведением к минимуму количества контактирующих поверхностей подвижных элементов, отсутствием таких элементов, как возвратные пружины и т.п. Повышение эксплуатационной эффективности устройства связано также с возможностью развивать значительные рабочие усилия, передаваемые непосредственно на подвижной рабочий элемент 6 или на оба подвижных рабочих элемента 6, 32.

Пример реализации. Гидравлический цилиндр с одним штоком 9 типа ЦГС-1/80 и гидравлический цилиндр с двумя штоками 9, 31 типа ЦГС-2/80 предназначены преимущественно для приподнимания и удержания грузов, раздвижения или перемещения. Максимальное рабочее давление составляет 800 кг/см². Максимальное толкающее усилие - 140 кН, максимальное тянущее усилие - 55 кН. Ход штока гидравлического цилиндра с одним штоком 6 составляет 335 мм, с двумя штоками 9, 31 - 2×270 мм, масса устройства составляет 13,4 кг и 19,3 кг соответственно.

Гидравлический цилиндр, выполненный в соответствии с изобретением, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с известными аналогичными устройствами.

1. Гидравлический цилиндр, содержащий силовой цилиндрический гидромеханизм, снабженный размещенными в нем основным полым поршнем, состоящим из двух частей разного диаметра, меньшая из которых выполнена удлиненной и образует шток, и расположенной вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма трубкой связи, напорный и сливной рукава, гидравлически связанные с силовым цилиндрическим гидромеханизмом через блок управления, и рабочий орган, механически связанный со штоком, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен в виде двух рабочих элементов, первый из которых выполнен подвижным и закреплен на снабженном пробкой основном наконечнике, установленном герметично в первом торце силового цилиндрического гидромеханизма с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма, а второй рабочий элемент расположен со стороны второго торца силового цилиндрического гидромеханизма, при этом трубка связи размещена с зазором относительно внутренней поверхности штока, блок управления размещен на снабженном отверстием связи с блоком управления герметичном корпусе, установленном на боковой поверхности силового цилиндрического гидромеханизма, а внутри силового цилиндрического гидромеханизма вдоль продольной оси герметичного корпуса размещена опорная шайба с выполненными в ней поперечным отверстием связи с блоком управления и осевым отверстием под герметично вставленную в него трубку связи.

2. Гидравлический цилиндр по п.1, отличающийся тем, что рабочие элементы выполнены съемными.

3. Гидравлический цилиндр по п.1, отличающийся тем, что второй рабочий элемент выполнен неподвижным и закреплен на внешней стороне установленной герметично во втором торце силового цилиндрического гидромеханизма заглушки, с внутренней стороны которой в ней закреплен конец трубки связи.

4. Гидравлический цилиндр по п.1, отличающийся тем, что в силовом цилиндрическом гидромеханизме соосно основному полому поршню по другую сторону опорной шайбы размещен выполненный аналогично основному дополнительный полый поршень, при этом второй рабочий элемент выполнен подвижным, механически связан со штоком дополнительного полого поршня и закреплен на снабженном пробкой дополнительном наконечнике, установленном герметично во втором торце силового цилиндрического гидромеханизма с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль продольной оси силового цилиндрического гидромеханизма.

5. Гидравлический цилиндр по п.3 или 4, отличающийся тем, что со стороны каждого подвижного рабочего элемента между штоком и внутренней стенкой силового цилиндрического гидромеханизма установлена герметично букса, закрепленная посредством гайки на соответствующем торце силового цилиндрического гидромеханизма.