RU2066796C1

RU2066796C1 - Hydraulic cylinder

Info

Publication number: RU2066796C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Базлов; В.Ф. Давыдова
Original assignee: Волжское объединение по производству легковых автомобилей
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: hydraulic drives of press and assembly sets of power tables of building-block machines and other hydraulically- operated machines. SUBSTANCE: hydraulic cylinder has sleeve 1, front cover 2 and rear cover 3, main rod 1 with inner bore 5 and piston 6 mounted in sleeve 1 forming working chambers 7 and 8. Hydraulic cylinder is additionally provided with inner bore 10 on which piston is mounted. Piston 11 is located in cover-sleeve 12 owing to which additional hydraulic cylinder is formed whose return chamber 13 is connected with inner bore 10 by means of check valve 21 built in additional rod 9. Inner bores 5 and 10 of rods 4 and 9 are connected with working chambers 7 and 8 of hydraulic cylinder through radial holes 25 and 26. Section area of inner bore 10 of additional rod 9 exceeds area of section of inner bore 5 of main rod 4. Spool valve 27 loaded with spring 33 is mounted in inner bores 5 and 10 of rods 4 and 9. Spring 33 is mounted in inner bore 10 of additional rod 9. Spool valve 27 has external circular bore 35 embracing radial holes 25 and 26 of both rods 4 and 9. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к кузнечно-прессовому оборудованию и может быть использовано в гидроприводах прессовых и сборочных установок, силовых столов агрегатных станков и других гидрофицированных машин. The invention relates to the field of mechanical engineering, namely, forging equipment and can be used in hydraulic press and assembly plants, power tables of machine tools and other hydroficated machines.

Известен гидроцилиндр по заявке ФРГ N 2139129, выбранный в качестве прототипа. Known hydraulic cylinder according to the application of Germany N 2139129, selected as a prototype.

В известном гидроцилиндре образован дополнительный гидроцилиндр, являющийся гидроцилиндром плунжерного типа, а полость подвода рабочего давления на выдвижение штоков разобщена хвостовиком золотника от рабочей полости главного гидроцилиндра. Данное конструктивное решение привело к образованию полости, соединенной с атмосферой, что приведет к неэффективному использованию рабочих площадей при создании требуемых рабочих усилий. In the known hydraulic cylinder, an additional hydraulic cylinder is formed, which is a plunger type hydraulic cylinder, and the cavity for supplying working pressure to the extension of the rods is disconnected by the spool shank from the working cavity of the main hydraulic cylinder. This constructive solution has led to the formation of a cavity connected to the atmosphere, which will lead to inefficient use of working areas to create the required work effort.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение ускоренных перемещений поршня при малых потребляемых расходах рабочей среды и упрощении системы управления путем уменьшения необходимой гидроаппаратуры. The problem to which the invention is directed, is to provide accelerated movements of the piston at low consumption costs of the working environment and simplify the control system by reducing the necessary hydraulic equipment.

Получение технического результата достигается тем, что заявленный гидроцилиндр, содержащий гильзу, переднюю и заднюю крышки, основной шток с внутренней расточкой и поршень, установленный в гильзе с образованием рабочих полостей, снабжен дополнительным штоком с внутренней расточкой и установленным на него поршнем, размещенным в крышке-гильзе, в результате чего образован дополнительный гидроцилиндр, возвратная полость которого через встроенный в дополнительный шток обратный клапан, соединена с внутренней расточкой его, а внутренние расточки штоков через радиальные отверстия соединены с рабочими полостями гидроцилиндра, при этом площадь сечения внутренней расточки дополнительного штока превышает площадь сечения внутренней расточки основного штока. Во внутренние расточки штоков установлен золотник, нагруженный пружиной, которая установлена во внутреннюю расточку дополнительного штока, при этом золотник имеет наружную проточку, охватывающую радиальные отверстия обоих штоков. Obtaining a technical result is achieved by the fact that the claimed hydraulic cylinder containing a sleeve, front and rear covers, a main rod with an internal bore and a piston installed in the sleeve with the formation of working cavities, is equipped with an additional rod with an internal bore and a piston mounted on it, placed in the cover sleeve, as a result of which an additional hydraulic cylinder is formed, the return cavity of which is connected to its internal bore through the check valve integrated in the additional rod, and its internal point rod through the radial openings connected to the working cylinder cavities, wherein the sectional area of the inner bore of additional rod-sectional area than the bore inner core rod. A spool loaded with a spring is installed in the inner bores of the rods, which is installed in the inner bore of the additional rod, while the spool has an external groove covering the radial holes of both rods.

Таким образом, заявляемое решение с прототипом показывает, что заявляемый гидроцилиндр отличается тем, что для обеспечения его работы необходим минимальный набор гидроаппаратуры, а именно, энергоноситель (насос) и распределитель. Thus, the claimed solution with the prototype shows that the inventive hydraulic cylinder is different in that to ensure its operation requires a minimum set of hydraulic equipment, namely, the energy carrier (pump) and distributor.

Обеспечив конструкцией гидроцилиндра перетечку рабочей среды из одной рабочей полости в другую во время быстрых ходов (подвода-отвода рабочего органа), удалось создать условия, при которых потребляемый гидроцилиндром расход от энергоносителей уменьшен до малой величины, при этом количество гидроаппаратуры, необходимой для обеспечения работы гидроцилиндра по заданному циклу сведено до минимума. Все это ведет к уменьшению габаритов, веса, повышению надежности оборудования и упрощению его обслуживания. By providing the design of the hydraulic cylinder with the overflow of the working medium from one working cavity to another during fast strokes (supply / removal of the working body), it was possible to create conditions under which the flow rate from energy carriers consumed by the hydraulic cylinder is reduced to a small amount, while the amount of hydraulic equipment needed to ensure the operation of the hydraulic cylinder for a given cycle is minimized. All this leads to a decrease in size, weight, increase the reliability of equipment and simplify its maintenance.

Таким образом, заявленный гидроцилиндр соответствует, по мнению заявителя, изобретательскому уровню. Thus, the claimed hydraulic cylinder corresponds, according to the applicant, to an inventive step.

На чертеже представлен общий вид гидроцилиндра. The drawing shows a General view of the hydraulic cylinder.

Гидроцилиндр состоит из гильзы 1, передней крышки 2, задней крышки 3, основного штока 4 с внутренней расточкой 5, поршня 6, установленного в гильзе 1 с образованием рабочих полостей 7 и 8. К основному штоку 4 пристыкован дополнительный шток 9, наружный диаметр которого не превышает наружный диаметр основного штока. В дополнительном штоке 9 выполнена внутренняя расточка 10, площадь поперечного сечения которой превышает площадь поперечного сечения внутренней расточки основного штока. На дополнительном штоке 9 установлен поршень 11, размещенный в крышке-гильзе 12, в результате чего образован дополнительный гидроцилиндр с возвратной 13 и дополнительной рабочей 14 полостями. Крышка-гильза 12 пристыкована к задней крышке 3 с использованием двух концентрично расположенных уплотнений 15 и 16 с образованием между ними полости 17, которая соединена осевыми отверстиями 18, выполненными в задней крышке 3, каналом 19, через прорезь 20 крышки-гильзы 12 с дополнительной рабочей полостью 14. The hydraulic cylinder consists of a sleeve 1, a front cover 2, a back cover 3, a main rod 4 with an internal bore 5, a piston 6 installed in the sleeve 1 with the formation of working cavities 7 and 8. An additional rod 9 is attached to the main rod 4, the outer diameter of which is not exceeds the outer diameter of the main rod. In the additional rod 9, an inner bore 10 is made, the cross-sectional area of which exceeds the cross-sectional area of the inner bore of the main rod. A piston 11 is installed on the additional rod 9, which is located in the sleeve-sleeve 12, as a result of which an additional hydraulic cylinder with a return 13 and an additional working 14 cavities is formed. The cover-sleeve 12 is docked to the back cover 3 using two concentric seals 15 and 16 with the formation of a cavity 17 between them, which is connected by axial holes 18 made in the back cover 3, channel 19, through the slot 20 of the cover-sleeve 12 with additional working cavity 14.

В дополнительном штоке 9 установлен обратный клапан 21, вход которого соединен с внутренней расточкой 10, а выход радиальными отверстиями 22 соединен с возвратной полостью дополнительного гидроцилиндра, а та в свою очередь соединена через прорезь 23 с каналом 24 крышки-гильзы 12. Рядами радиальных отверстий 25 и 26 рабочие полости соединены с внутренними расточками 5, 10 основного 4 и дополнительного 9 штоков. Во внутренние расточки 5, 10 штоков 4, 9 установлен золотник 27. Поясок 28 золотника 27 совместно с внутренней расточкой 5 основного штока 4 образуют сливную полость 29, а поясок 30 совместно с внутренней расточкой 10 дополнительного штока 9 образует вторую сливную полость 31 которая соединена с первой осевым каналом 32 золотника 27. Во внутреннюю расточку 10 дополнительного штока 9 установлена пружина 33, нагружающая золотник 27 и прижимающая его к торцу 34 внутренней расточки 5 основного штока 4. Наружная кольцевая проточка 35, выполненная между двумя поясками золотника 27, охватывает ряды радиальных отверстий обоих штоков 4, 9. In the additional stem 9, a check valve 21 is installed, the inlet of which is connected to the inner bore 10, and the output of the radial holes 22 is connected to the return cavity of the additional hydraulic cylinder, and that in turn is connected through the slot 23 to the channel 24 of the cover-sleeve 12. Rows of radial holes 25 and 26 working cavities are connected to the inner bores 5, 10 of the main 4 and an additional 9 rods. A spool 27 is installed in the inner bores 5, 10 of the rods 4, 9. The spool 28 of the spool 27 together with the inner bore 5 of the main rod 4 form a drain cavity 29, and the band 30 together with the inner bore 10 of the additional rod 9 forms a second drain cavity 31 which is connected to the first axial channel 32 of the spool 27. In the inner bore 10 of the additional rod 9, a spring 33 is installed, loading the spool 27 and pressing it to the end 34 of the inner bore 5 of the main rod 4. An outer annular groove 35 made between two girdles E spool 27 covers both series of radial holes rods 4, 9.

Гидроцилиндр работает следующим образом. The hydraulic cylinder operates as follows.

В связи с тем, что основной 4 и дополнительный 9 штоки состыкованы между собой и представляют единое целое, то все нижеизложенное в отношении перемещений основного штока 4, распространяется на дополнительный шток 9, на установленные на них поршни 6, 11 и наоборот. Due to the fact that the main 4 and additional 9 rods are connected to each other and represent a single whole, all of the following regarding the movements of the main rod 4 applies to the additional rod 9, to the pistons 6, 11 mounted on them, and vice versa.

Рассмотрим возвратно-поступательное перемещение гидроцилиндра относительно его функционального назначения. Consider the reciprocating movement of the hydraulic cylinder relative to its functional purpose.

В исходном положении основной шток 4 втянут и находится в крайнем верхнем (по чертежу) положении, золотник 27 усилием пружины 33 прижат к торцу 34. При выдвижении основного штока 4 функционально заложены две операции: ускоренный подвод и рабочий ход. Для этого необходимо в канал 19 подать под давлением рабочую среду, а канал 24 соединить со сливом. При подаче давления в канал 19 рабочая среда через прорезь 20 поступает в дополнительную рабочую полость 14, а также в полость 17 и далее через осевые отверстия 18 в рабочую полость 8. In the initial position, the main rod 4 is retracted and is in its highest (according to the drawing) position, the spool 27 is pressed by the force of the spring 33 to the end 34. When the main rod 4 is pulled out, two operations are functionally incorporated: an accelerated approach and a stroke. To do this, it is necessary to apply a working medium to the channel 19 under pressure, and connect the channel 24 to the drain. When applying pressure to the channel 19, the working medium through the slot 20 enters the additional working cavity 14, as well as into the cavity 17 and then through the axial holes 18 into the working cavity 8.

Таким образом, под действием подведенного давления рабочей среды, действующего на поршни 6 и 11, возникает усилие, которое перемещает основной шток 4 к рабочей зоне. Под действием возникшего усилия на поршня 6, 11 рабочая среда из рабочей полости 7 через радиальные отверстия 25, наружную кольцевую проточку 35 золотника 27 и радиальные отверстия 26 перетекает в рабочую полость 8. Следовательно, при быстром выдвижении основного штока 4 в рабочую зону, необходим расход рабочей среды, определяемый необходимостью заполнения объема дополнительной рабочей полости 14 и разности объемов рабочих полостей 7 и 8 (поскольку диаметр основного штока 4 незначительно превышает диаметр дополнительного штока 9 и рабочий объем полости 8 соответственно незначительно превышает объем полости 7). Чем меньше разность диаметров основного 4 и дополнительного 9 штоков, тем меньше разность объемов рабочих полостей 8 и 7, а, следовательно, меньше потребляемый расход. Противоусилия без учета нагрузки на шток от перемещаемых состыкованных механизмов, преодолеваемые при движении основного штока 4 незначительны и определяются сопротивлениями проводящего тракта между рабочими полостями 7 и 8, а именно, наружной кольцевой проточкой 35 и радиальными отверстиями 25 и 26. Thus, under the action of the applied pressure of the working medium acting on the pistons 6 and 11, a force arises that moves the main rod 4 to the working area. Under the action of the arising force on the piston 6, 11, the working medium from the working cavity 7 through the radial holes 25, the outer annular groove 35 of the spool 27 and the radial holes 26 flows into the working cavity 8. Therefore, when the main rod 4 is quickly extended into the working area, flow rate is required the working environment, determined by the need to fill the volume of the additional working cavity 14 and the difference in the volumes of the working cavities 7 and 8 (since the diameter of the main rod 4 slightly exceeds the diameter of the additional rod 9 and the working volume Cavity 8, respectively, slightly exceeds the volume of the cavity 7). The smaller the difference between the diameters of the main 4 and the additional 9 rods, the smaller the difference in the volumes of the working cavities 8 and 7, and, therefore, the lower the consumption. The forces without taking into account the load on the rod from the movable docked mechanisms that are overcome during the movement of the main rod 4 are insignificant and are determined by the resistances of the conductive path between the working cavities 7 and 8, namely, the outer annular groove 35 and the radial holes 25 and 26.

Таким образом, основной шток 4 гидроцилиндра быстро выдвигается при малых потребляемых расходах, функционально выполняется первая операция ускоренный подвод. Движение основного штока 4 после его ускоренного выдвижения и резком возрастании нагрузок в рабочей зоне прекращается и соответственно в дополнительной рабочей полости 14, а также рабочих полостях 7 и 8, и в объединяющие их наружной кольцевой проточке 35 золотника 27 давление начинает возрастать. При достижении определенного значения давления на золотнике 27, вследствие разности площадей поясков 28 и 30 возникает усилие, противоположное усилию пружины 33. Усилие пружины 33 преодолевается, соответственно золотник 27 перемещается по направлению действия усилия от давления и становится на упор. В таком положении золотника 27 его поясок 28 разобщает радиальные отверстия 25, 26 в основном и дополнительном штоках 4 и 9, и соединяет рабочую полость 7 через радиальные отверстия 25 с полостью 29, а затем по каналу 32 с полостью 31, усилием сливного давления открывается обратный клапан 21 и полость 31 соединяется с возвратной полостью 12, которая, как говорилось ранее, соединена со сливом. Давление в полостях 8 и 14 соответствует подводимому, а в полостях 7 и 13 сливному. В связи с этим, усилие, развиваемое гидроцилиндром, соответствует максимальной величине. Под действием этого усилия основной шток перемещается и выполняется функционально заложенная вторая операция рабочий ход. Thus, the main rod 4 of the hydraulic cylinder quickly extends at low consumption, functionally, the first operation is accelerated inlet. The movement of the main rod 4 after its accelerated extension and a sharp increase in loads in the working area stops and, accordingly, in the additional working cavity 14, as well as the working cavities 7 and 8, and in the outer annular groove 35 of the spool 27 connecting them, the pressure begins to increase. Upon reaching a certain pressure value on the spool 27, due to the difference in the area of the bands 28 and 30, a force opposite the force of the spring 33 occurs. The force of the spring 33 is overcome, respectively, the spool 27 moves in the direction of action of the force from pressure and stops. In this position of the spool 27, its belt 28 divides the radial holes 25, 26 in the main and additional rods 4 and 9, and connects the working cavity 7 through the radial holes 25 with the cavity 29, and then through the channel 32 with the cavity 31, the return pressure opens the valve 21 and the cavity 31 is connected to the return cavity 12, which, as mentioned earlier, is connected to the drain. The pressure in the cavities 8 and 14 corresponds to the supply, and in the cavities 7 and 13 drain. In this regard, the force developed by the hydraulic cylinder corresponds to the maximum value. Under the action of this force, the main rod moves and a functionally incorporated second operation stroke is performed.

Следующий этап функционального движения гидроцилиндра это осуществление ускоренного возврата штока. Для этого необходимо в канал 24 под давлением подать рабочую среду, а канал 19 соединить со сливом. Соответственно, давление в полостях, соединенных с каналом 19, а именно, в полостях 14, 17, 8 и наружной кольцевой проточке 35 падает, что ведет к уменьшению усилия, воздействующего на золотник 26, и усилием пружины 33 золотник 27 возвращается в исходное положение, а именно, упирается в торец 34. Рабочая среда под давлением, поданная в возвратную полость 13, воздействует на поршень 11, создавая усилие, которое возвращает основной шток 4 в исходное положение, при этом рабочая среда из полости 14 уходит на слив; а из рабочей полости 8 происходит перетекание рабочей среды в полость 7 по наружной кольцевой проточке 35 и радиальные отверстия 25 и 16. В связи с тем, что объем рабочей полости 8 незначительно превышает объем рабочей полости 7, излишки рабочей среды по каналу 19 уходят на влив. Следовательно, расход, потребляемый гидроцилиндром при осуществлении ускоренного возврата штока, определяется объемом возвратной полости, т.е. будет минимальным. The next stage of the functional movement of the hydraulic cylinder is the implementation of accelerated rod return. To do this, it is necessary to feed the working medium into the channel 24 under pressure, and connect the channel 19 to the drain. Accordingly, the pressure in the cavities connected to the channel 19, namely, in the cavities 14, 17, 8 and the outer annular groove 35 drops, which leads to a decrease in the force acting on the spool 26, and by the force of the spring 33, the spool 27 returns to its original position, namely, it abuts against the end face 34. The pressure medium supplied to the return cavity 13 acts on the piston 11, creating a force that returns the main rod 4 to its original position, while the working medium leaves the cavity 14 for discharge; and from the working cavity 8, the working medium flows into the cavity 7 along the outer annular groove 35 and the radial holes 25 and 16. Due to the fact that the volume of the working cavity 8 is slightly larger than the volume of the working cavity 7, the excess working medium through the channel 19 goes to the infusion . Therefore, the flow rate consumed by the hydraulic cylinder during the implementation of the accelerated rod return is determined by the volume of the return cavity, i.e. will be minimal.

Таким образом, осуществляется полный цикл функциональных перемещений основного штока, т.е. работы гидроцилиндра при малых потребляемых расходах рабочей среды и упрощении системы управления путем уменьшения необходимой гидроаппаратуры, т. е. требуется для управления движениями штока гидроцилиндра один четырехходовый распределитель, попеременно подающий давление рабочей среды в один из каналов при соединении со сливом другого канала. Thus, a full cycle of functional movements of the main rod, i.e. operation of the hydraulic cylinder at low consumption of the working medium and simplification of the control system by reducing the necessary hydraulic equipment, i.e., one four-way valve is required to control the movements of the hydraulic cylinder rod, alternately supplying the working medium pressure to one of the channels when connecting to the drain of another channel.

Claims

A hydraulic cylinder containing a sleeve with front and rear covers, a piston with main and additional rods made with internal bores, in which a spring-loaded spool made with an external annular groove is placed, the piston being placed to form the main working and return cavities and form its own additional stock with a cover-sleeve of the additional working cavity, and in the main and additional stock the channels are made, communicated with the groove of the spool, characterized in that The piston rod is equipped with a piston forming an additional return cavity in the sleeve cover, the additional working cavity is connected to the main one through a channel made in the sleeve cover, the spool is made with a through axial channel, and its spring is installed in the additional rod bore, which is equipped with a check valve, established with the possibility of communication of the main and additional return cavities when making a stroke, while the spool is made with different sizes of the ends.