Силовой цилиндр для управления вращающимся штоком рабочего органа

(51)М. Кл.2 Е 15 В 15/14 присоединением заявки Я 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийубл ковано 2511.79, Б,оллете о Дата опубликования описания 30,11.79(54) СИЛОВО 11 ЦИЛИНДР ДЛЯ У 11 РАВЛЕНИЯ ВРАЩАЮЩИМСЯ ШТОКОМ РАБОЧЕГО ОРГАНА Изобретение относится к силовымцилиндрам, может быть использованодля управления вращающимся валом ведомой стенки шарового насоса переменнойпроизводительности, и является усовершенствованием изобретения по авторскому свидетельству Р 592210,Известен силовой цилиндр для управления вращающимся рабочим органомшарового насоса переменной производительности, содержащий корпус иподпружиненный поршень. В корпусе,перпендикулярно направлению ходапоршня, выполнен сквозной паэ дляпрохода вращающегося штока рабочего 15органа, а в поршне под углом к егопродольной оси - паэ с параллельнымисторонами, между которыми размещенполэун с отверстием для размещения.вращающегося штока рабочего органа, 20и поршень выполнен с возможностью поворота, а пружина установлена в корпусе на подшипнике 1).Под действием силы от давления рабочей среды на вращающейся стенкешарового насоса, шток прижимается кодной стороне паза в корпусе цилиндра, в результате чего возникают большие удельные давления на плоскостьпаза по образующей вала. Наибольшей величины эти давления достигают тогда, когда вращающаяся стенка шарового насоса располагается перпендикулярно оси цилиндра, В это время полная сила, действующая на шток вращающейся стенки, совпадает с осью цилиндра и направлена перпендикулярнопазу в цилиндре. Осевая составляющая сила, направленная по оси цилиндра, по углу поворота вала действуетна протяжении 180 (процесс нагнетания в рабочей камере шарового насоса длится по углу поворота на протяжении 180 ), Под действием осевойсоставляющей силы и больших удельных давлений в зоне контакта пазаи вращающегося штока происходит быстрый износ их поверхностей, в результате чего точность работы и ресурссилового цилиндра уменьшаются,Целью настоящего изобретения является повышение точности работы иресурса механизма управления путемисключения высоких удельных давлений3в зоне контакта штока и паза корпуса.Поставленная цель достигается тем,что паз, выполненный в корпусе, в се.чении имеет форму четырехугольникас параллельными сторонами, а полэунс отверстием для размещения вращающегося штока установлен как в пазупоршня, так и между параллельнымисторонами паза корпуса,На чертеже на Фиг. 1 изображенобщий вид силового цилиндра для управления вращающимся штоком рабочегооргана; на Фиг, 2 сечение по А-АФиг. 11 на Фиг. 3 - вариант исполнениямеханизма управления с ромбическимползуном; на Фиг. 4 - сечение по Б-БФиг, 2 с изображением направлениясил, действующих на вращающийся штокв диапазоне 180 его поворота.Силовой цилиндр состоит иэ корпуса 1, поршня 2 и пружины 3. В корпусе 1 выполнен паэ 4, имеющий в сече 15нии ФормУ четырехугольника с параллельными сторонами, В средней частипоршня 2 выполнен паз 5 под угломк его продольной оси с взаимно параллельными противолежащими сторонами.Между параллельными сторонами пазов4 и 5 размещен-ползун 6 с взаимнопараллельными противолежащими сторонами. В отверстии 7 полэуна 6 находится вращающийся шток 8 рабочего 25органа. Для подвода жидкости в поршневые полости 9 и 10 в поршне 2 выполнены дроссельные отверстия 11 и12. На выходе из управляющей полости силового цилиндра установлен дроссель 13 склапаном управления 14,Поршень 2, своей нижней частью, через пружину 3 опирается на подшипник 15.Работа силового цилиндра осуществляется следующим образом. Рабочаяжидкость от источника питания поступает в пазовую полость (на фиг. 2показано стрелкой В) поршня 2 силового цилиндра, а затем по дроссельным 40отверстиям 11 и 12 в поршневые полости 9 и 10. Со стороны пружиннойуправляющей полости 10 на поршень2 действует дополнительная сила отпружины 3 и поэтому ь начальный момент поршень 2 всегда находится вкрайнем верхнем положении. В это:время вращающийся шток 8 рабочегооргана, например, ведомой стенкишарового насоса переменной, производительности находится в положении,50соответствующем максимальному углуего установки см. Фиг. 2), и, следовательно, максимальной производительности насоса. Для того, чтобыпереместить вращающийся шток 8 в 55другое заданное положение, необходимоприоткрыть клапан управления 14,При этом происходит истечение жидкости через дроссель. 13 из пружиннойпоршневой полости 10, в результате 60чего создается определенный перепаддавлений в поршневых полостях, зависящий от величины приоткрытия клапана.14, и поршень 2 перемещаетсявниз, сжимая пружину 3. В это время ползун 6, отжимаясь левой сторонойпаза 4, перемещает шток 8 в другоезаданное положение. В заданном положении поршень 2 удерживается засчет разности давлений в поршневых полостях 9 и 10 и усилия пружины 3,При перемещении в новое положение шток 8.описывает дугу, вследствие чего, во время перемещенияон еще и вдвигается или выдвигается в отверстие 7 ползуна б, а поршень 2 в это время поворачиваетсяна соответствующий угол вокруг своей оси на подшипнике 15. По сравнению с действующим усилием на вращающемся штоке 8 требуется значительно меньшее усилие на торце поршня 2 для перемещения штока 8 в новое положение, Так как паз 5 разделяет тело поршня 2 на две части,образуя подобие двух обратных клиньев, то отношение силы Я и 9 поправилу клина выразится соотношениемЯЯИгде 0( - угол наклона оси паза 5 к осипоршня 2;й - усилие, действующее на тоцецпоршня. 2;О, - усилие, приложенное к вращающемуся штоку 8,а следовательно, и к ползуну б.Здесь усилие 8 равняется давлениюв поршневой полости 9 минус давлениев поршневой полости 10 и минус усилиепружины 3,. Этим усилием поршень 2уцерживается в каком-то определенномзаданном положении, Для перемещенияв новое положение поршня 2, а, следовательно, и штока 8, необходимо увеличить или уменьшить давление в поршневой полости 10 воздействием наклапан управления 14. Перемещающееусилие 611 будет тем .меньше, чемменьше наклон паза 5 к оси поршня 2,При перемещении поршня 2 в однусторону, ползун б со штоком 8 отжимаются одной стороной паза 5, а придвижении в другую сторону., отжимаются другой стороной паза 5, скользяпараллельными сторонами ползуна бпо параллельным сторонам паза 4.Распределение сил, действующих навращающийся шток во время работынасоса осуществляется следующим образом (см. Фиг. 4), На вращающийсяшток действует сила Р, направлениекоторой в каждый момент времени изменяется, так как процесс нагнетания в рабочей камере насоса по углуповорота вращающейся стенки длится180 ф, В начальный момент нагнетаниярабочей камеры насоса сила Р направлена вдоль оси паза корпуса цилиндра.Сила Р показывает одно из промежуточных положений вала и расклады"Формула изобретения Г Фиг вается на две составляющие И, и И Так как поршень по оси цилиндра имеет степень свободы, то 0 будет направлена по оси цилиндра, а О перпендикулярно ей и будет действовать через ползун и поршень на стенку цилиндра. Через 90 поворота вала полоная сила .Р займет положение силы Р 1 и будет действовать по оси цилиндра, а к оси паза в корпусе цилиндра перпендикулярно, Сила Р на вращающемся валу действует в конце процесса наг нетания рабочей камеры насоса и направлена в противоположную сторонуТакая конструкция силового цилиндра для управления вращающимся штоком рабочего органа позволяет исключить высокие удельные давления в зоне контакта. вращающегося штока и паза цилиндра, а следовательно, их износ. Силовой цилиндр для управлениявращающимся штоком рабочего органапо авторскому свидетельству Р 592210,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности работыи ресурса механизма управления путем исключения высоких удельных давлений в зоне контакта штока и пазакорпуса, паз, выполненный э корпусе,в сечении имеет форму четырехугольника с параллельными сторонами, а пол-зун с отверстием для резмещениявращающегося штока установлен как впазу поршня, так и между параллельными сторонами паза порпуса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР592210, кл Р 15 В 1514, 1975699240 каэ 7190/38 Тираж 870 ПодписноЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 ПП Патент,. г. Ужгор Проек тна л Составитель В. НиколаевРедактор О, ВолковТехред З.фанта Корректор Т.Скворцо