Двоступінчастий диференціюючий гідроциліндр

Реферат: Двоступінчастий диференціюючий гідроциліндр містить перетворювач сигналів з першою і другою порожнинами, вузол приймання вхідних сигналів, дроселі, рухомий фланець, гнучкий шланг, сильфони, підсумовуючі механізми, вихідні тяги, перетворювач двоступеневий, нерухомі фланці, порожнини, стикові наскрізні отвори, напрямні втулки, рухомі поршні, джерело стискування робочої рідини, жорсткі гідролінії, підпружинений вихідний шток, радіальні отвори. UA 108073 U (12) UA 108073 U UA 108073 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований двоступінчастий диференціюючий гідроциліндр належить до засобів гідравлічного приводу переважно машин з підвищеною технологічною швидкістю робочого обладнання різних галузей народного господарства з метою більш ефективного їх використання. Із відомих, найбільш близьким за технічною суттю і реалізацією, є пристрій, що містить перетворювач з двома сильфонами, зв'язаними між собою спільним рухомим фланцем і установленими в напрямній, вузол приймання вхідних сигналів, сполучений через дросель з першим сильфоном і через рухомий фланець і гнучкий шланг з другим сильфоном, другий торець якого з'єднаний з другим рухомим фланцем, підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, розміщеного усередині другого сильфона в напрямній втулці і зв'язаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона, а другим торцем - із спільним рухомим фланцем сильфонів (див. авторське свідоцтво СРСР № 746565). Однак, недоліком відомого пристрою через обмежені функціональні можливості є низька швидкодія вихідних сигналів і через те технологічна швидкість руху зв'язаних з виходом пристрою робочого обладнання машин і агрегатів, що знижує ефективність їх використання і обмежує область його застосування. Отже, відомий пристрій має обмежені функціональні можливості, низьку швидкодію вихідних сигналів і ефективність використання обладнаних ним технологічних машин і агрегатів, а також область його застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу розширити функціональні можливості, підвищити швидкодію вихідних сигналів і за рахунок цього - ефективність використання технологічних машин і агрегатів, а також розширити область застосування запропонованого пристрою. Для розв'язання даної задачі пропонується удосконалення відомого пристрою, суттєві ознаки якого полягають в тому, що вихідний на першому ступені сигнал, після першого підсумовуючого механізму, пропорційний змінюванню вхідного сигналу і швидкості (першій похідній) його змінювання, на другому ступені ще додатково диференціюється і гідравлічно підсумовується, формуючи результативний вихідний сигнал пропорційний змінюванню вхідного, першій швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) його змінювання. Це реалізується шляхом виконання перетворювача двоступінчастим у вигляді спільної основної напрямної зв'язаної торцями з першим, другим, а усередині - третім нерухомими фланцями, з утворенням шести порожнин. Перша порожнина розміщена між одним фланцем і першим рухомим поршнем, друга порожнина - між першим і другим, жорстко зв'язаними між собою тягою, рухомими поршнями, третім нерухомим фланцем, з'єднаним з основною напрямною принаймні з двома стиковими наскрізними отворами і додатково установленою першою напрямною втулкою, другого рухомого поршня, зв'язаною одним торцем з третім фланцем, з утворенням третьої порожнини розміщеної між другим рухомим поршнем, третім фланцем і першою напрямною втулкою. Четверта порожнина розміщена між третім фланцем і рухомим поршнем, п'ята порожнина - між третім і четвертим, жорстко зв'язаними між собою другою тягою, рухомими поршнями, п'ятим рухомим поршнем і додатково установленою другою напрямною втулкою, четвертого рухомого поршня, зв'язаною одним торцем з п'ятим рухомим поршнем, з утворенням шостої розміщеної між четвертим, п'ятим рухомими поршнями і другою напрямною втулкою. Вузол приймання вхідних сигналів сполучений зі штатним джерелом стискування робочої рідини машини і, за допомогою додатково установлених жорстких гідроліній, - з другою порожниною безпосередньо, а з першою порожниною - через дросель. Перший підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другого рухомого поршня, розміщеного усередині напрямної втулки, а також додатково установлений другий підсумовуючий механізм виконаний у вигляді четвертого рухомого поршня, розміщеного усередині другої напрямної втулки, з'єднаної з п'ятим рухомим поршнем, зв'язаним з підпружиненим вихідним штоком. Друга порожнина з четвертою порожниною сполучена через додатковий дросель, з п'ятою порожниною жорсткими гідролініями - безпосередньо, третя порожнина через радіальні отвори в третьому фланці і основній напрямній, а також шоста порожнина через осьові отвори в п'ятому рухомому поршні і другому фланці сполучені з атмосферою. Таке технічне рішення дасть можливість формувати вихідні сигнали запропонованого гідроциліндра з додатковою складовою, пропорційною прискоренню (другій похідній) вхідного сигналу, при проходженні його через другий ступінь диференціатора в складі другого підсумовуючого механізму, третього поршня, зв'язаного тягою з четвертим рухомим поршнем. Ступінь введення в закон формування другої похідної може змінюватися настроюванням регулювального дроселя і геометричними параметрами послідовно приєднаного другого диференціатора. 1 UA 108073 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, результуючий вихідний сигнал двоступінчастого гідроциліндра буде складатися із трьох сигналів, викликаних: першого - змінюванням вхідного тиску робочої рідини; другого - першою похідною його змінювання; третього - другою похідною його змінювання. Завдяки розширенню функціональних можливостей запропонованого гідроциліндра покращиться динаміка гідравлічного приводу, підвищиться швидкість його вихідних сигналів і зв'язаних з ним технологічна швидкість руху робочого обладнання машин і агрегатів і ефективність їх використання, а також розшириться область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого двоступінчастого диференціюючого гідроциліндра. Двоступінчастий гідроциліндр містить вузол 1 розподілювання приймальних сигналів і їх перетворювач 2. Вузол 1 включає нерухомий фланець 3, жорстко зв'язаний із циліндричною основною напрямною 4 перетворювача. До фланця 3 приєднана гідролінія 5, сполучена зі штатним (на схемі не показано) джерелом стискання робочої рідини машини, а жорсткими гідролініями 6, 7 - із перетворювачем 2, а також розміщений регулювальний дросель 8. Усередині напрямної 4 розміщені перша "А", друга "В", третя "С", четверта "D", п'ята "Е" і шоста "F" порожнини, а також установлені перший 9, другий 10 і третій 11, четвертий 12 і п'ятий 13 рухомі поршні, з яких поршні 9, 10 зв'язані між собою тягою 14, а поршні 11, 12 - тягою 15. В напрямній 4 переміщаються поршні 9, 11, 13, поршень 10 - в першій 16, а поршень 12 - в другій напрямній втулці 17. Напрямна 16 з'єднана з третім суцільним фланцем 18, із принаймні двома радіальними отворами 19, 20, який зв'язаний з напрямною 4 з отворами в місцях їх приєднання, а напрямна 17 з'єднана з п'ятим рухомим поршнем 13. Поршень 13 зв'язаний з вихідним штоком 21 і взаємодіє з одним торцем зворотної пружини 22, протилежний торець якої впирається у третій фланець 23 закріплений на напрямній 4. У фланці 23 і рухомому поршні 13 виконані перепускні для повітря отвори. Перша порожнина "А" утворена фланцем 3, напрямною 4 і поршнем 9, сполучена з розподілювачем вузла 1 через регулювальний дросель 8, а друга порожнина "В", утворена напрямною 4, поршнем 9, поршнем 10, фланцем 18, а також напрямною 16, сполучена з розподілювачем вузла 1 через жорсткі гідролінії 6, 7 безпосередньо. Четверта порожнина "D", утворена напрямною 4, поршнем 11 і фланцем 18, сполучена із другою порожниною "В" через додаткові гідролінії 24, 25 і регулювальні дроселі 26, 27, а п'ята порожнина "Е" утворена напрямною 4, поршнями 11, 12, 13, а також напрямною 17 сполучена з порожниною "В" безпосередньо. Третя порожнина "С", утворена поршнем 10, напрямною 16 і фланцем 18, через отвори в ньому і напрямній 4, а шоста порожнина "F", утворена поршнем 12, напрямною 17 і поршнем 13, через отвори в останньому і фланці 23, сполучені з атмосферою. Працює двоступінчастий диференціюючий гідроциліндр наступним чином. При різкому зростанні вхідного сигналу, - тиску робочої рідини, вода гідролініями 5, 6, 7 і через дросель 8 надходитиме у порожнини "А", "В", далі з порожнини "В" гідролініями 24, 25 - в порожнину "Е", а через дроселі 26, 27 -в порожнину "D". Але через наявність дроселя 8, тиск у порожнині "А", а дроселів 26, 27 у порожнині "D" буде наростати повільніше, ніж у порожнинах "В", "Е". В результаті поршень 9 переміститься догори і через тягу 14 перемістить за собою поршень 10 диференціатора першого ступеня, а від переміщення поршня 11 догори через тягу 15 за ним переміститься поршень 12 диференціатора другого ступеня, створюючи додатковий приріст тисків робочої рідини відповідно в порожнинах "В", "Е", викликані переміщеннями поршнів 10, 12. При цьому поршень 13, зв'язаний зі штоком 21 вихідного сигналу, одержить додаткові переміщення, внаслідок чого буде додаватися три переміщення, тобто вихідний сигнал двоступінчастого диференціюючого гідроциліндра, від різкої дії вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (збільшення тиску в порожнині "А"), переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленою різними швидкостями руху поршнів 9, 10) і переміщення викликаного підвищенням прискорення (обумовленого різними прискореннями руху поршнів 11, 12) змінювання вхідного сигналу і додаткових збільшень через те тиску в порожнині "В", "Е". У випадку різкого пониження вхідного тиску описаний двоступінчастий гідроциліндр працюватиме аналогічно але тільки з тією різницею, що вихідні переміщення рухомих поршнів і зв'язаних з ними деталей, а також потоки робочої рідини, будуть направлені в протилежний бік. В описаних випадках запропонований гідроциліндр буде працювати як підсилювальна двоступінчаста диференціююча (ПДД) динамічна ланка, забезпечуючи поршню 13 і вихідному штоку, зв'язаному з виконавчим робочим механізмом машини, переміщення пропорційне 2 UA 108073 U 5 10 15 20 змінювання вхідного сигналу, швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) його змінювання. У випадку повільного змінювання вхідного сигналу (тиску) у вузлі 1, тиск робочої рідини в порожнині "А" теж буде змінюватися повільно і перепад тисків в порожнинах "А", "В" і "D", "Е" практично буде відсутній, а рухомі поршні 9, 10, 11, 12, 13 будуть переміщатися з однаковою швидкістю. В результаті цього шток 21 буде переміщатися і передавати вихідний сигнал на виконавчий робочий механізм, викликаний тільки змінюванням вхідного сигналу. В даному випадку запропонований гідроциліндр буде працювати як підсилювальна (П) динамічна ланка. Таким чином, запропонований двоступінчастий гідроциліндр має розширені функціональні можливості і являє собою ПДД динамічну ланку. Застосування запропонованого двоступінчастого диференціюючого виконавчого гідроциліндра, порівняно з уже відомим, дасть можливість: спростити конструкцію і технологію виготовлення, зменшити матеріалоємність, забезпечуючи більш компактний гідроциліндр за рахунок заміни сильфонів на поршні, гнучкого шланга на жорсткі гідролінії, і розміщення їх та інших деталей усередині основної напрямної; розширити функціональні можливості завдяки підсиленню вхідного сигналу і формуванню перших за швидкістю і прискоренням двох похідних від його змінювання з одночасним їх гідравлічним підсумовуванням; підвищити швидкодію вихідного штока гідроциліндра і зв’язаного з ним виконавчого механізму машини і разом з цим її продуктивність за рахунок можливому формуванню вихідного сигналу, пропорційного двом похідним від змінювання вхідного сигналу; розширити область застосування переважно на технологічних машинах і агрегатах, працюючих в умовах діючих на їх виконавчі гідроциліндри перемінних вхідних сигналів збоку їх робочого обладнання. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 Двоступінчастий диференціюючий гідроциліндр, що містить перетворювач сигналів з першою і другою порожнинами, утвореними першим і другим сильфонами, з'єднаними один з одним торцями рухомим спільним фланцем і установленими в напрямній, вузол приймання вхідних сигналів, сполучений через дросель з першою порожниною і через рухомий фланець з другою порожниною за допомогою гнучкого шланга, другий торець другого сильфона з'єднаний з другим рухомим фланцем і перший підсумовуючий механізм у вигляді сильфона, розміщеного усередині другого сильфона в напрямній втулці і зв'язаного одним торцем з другим рухомим фланцем другого сильфона і вихідною тягою, а також штатне джерело стискування робочої рідини машини, який відрізняється тим, що в ньому перетворювач двоступеневий і виконаний у вигляді основної напрямної, зв'язаної торцями з першим, другим, а усередині - третім нерухомим фланцями, з утворенням шести порожнин, з яких перша порожнина розміщена між першим фланцем і першим рухомим поршнем, друга порожнина - між першим і другим, жорстко зв'язаними між собою тягою, рухомими поршнями, третім нерухомим фланцем, з'єднаним з основною напрямною принаймні з двома стиковими наскрізними отворами і додатково установленою першою напрямною втулкою, другого рухомого поршня, зв'язаного одним торцем з третім фланцем, з утворенням третьої порожнини, розміщеної між другим рухомим поршнем, третім фланцем і першою напрямною втулкою, четверта порожнина розміщена між третім фланцем і рухомим поршнем, п'ята порожнина - між третім і четвертим, жорстко зв'язаними між собою другою тягою, рухомими поршнями, п'ятим рухомим поршнем і додатково установленою другою напрямною втулкою, четвертого рухомого поршня, зв'язаною одним торцем з п'ятим рухомим поршнем, з утворенням шостої порожнини, розміщеної між четвертим, п'ятим рухомими поршнями і другою напрямною втулкою, вузол приймання вхідних сигналів сполучений зі штатним джерелом стискування робочої рідини і за допомогою додатково установлених жорстких гідроліній - з другою порожниною безпосередньо, при цьому перший підсумовуючий механізм виконаний у вигляді другого рухомого поршня, розміщеного усередині першої напрямної втулки, а також додатково установлений другий підсумовуючий механізм виконаний у вигляді четвертого рухомого поршня, розміщеного усередині другої напрямної втулки, з'єднаної з п'ятим рухомим поршнем, зв'язаним з підпружиненим вихідним штоком, причому друга порожнина з четвертою порожниною сполучена через додатковий дросель, з п'ятою порожниною жорсткими гідролініями - безпосередньо, третя порожнина через радіальні отвори в третьому фланці і основній напрямній, а також шоста порожнина через осьові отвори в п'ятому рухомому поршні і другому фланці сполучені з атмосферою. 3 UA 108073 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4