гидромеханический преобразователь усилия

Формула изобретения

Гидромеханический преобразователь усилия, содержащий гидроцилиндры с сообщающимися между собой полостями, заполненными энергоносителем, штоки, связанные между собой с помощью рычага с подвижной от винтового механизма опорой, источник питания, соединенный с надпоршневой полостью силового гидроцилиндра, отличающийся тем, что опора рычага представляет собой ходовую гайку винтового механизма.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механизмам, преобразующим силы и перемещения, и может использоваться в конструкциях гидропрессов.

Известен преобразователь давления (авт. св. СССР N 360832, кл. B 30 B 15/16, 1969). Этот преобразователь давления содержит по крайней мере два цилиндра, подпоршневые полости которых заполнены энергоносителем и сообщены между собой, источник питания, соединенный с надпоршневой полостью одного из гидроцилиндров, причем штоки поршней упомянутых гидроцилиндров кинематически соединены между собой с помощью рычага.

Недостатком указанного преобразователя является то, что регулировать получаемые силы можно только путем изменения прикладываемой силы или изменением площадей поперечного сечения поршней.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь усилия, содержащий гидроцилиндр с сообщающимися между собой полостями, заполненные энергоносителем штоки, связанные между собой с помощью рычага с подвижной от винтового механизма опорой, источник питания, соединенный с надпоршневой полостью силового цилиндра.

Недостатком этого преобразователя, принятого за прототип, является невозможность бесступенчатого регулирования усилия.

Задачей изобретения является создание гидромеханического преобразователя усилия, обеспечивающего непрерывное регулирование усилия.

Это достигается тем, что в преобразователе усилия, содержащем гидроцилиндры, с сообщающимися между собой полостями, заполненными энергоносителем, штоки поршней связаны между собой с помощью рычага с подвижной от винтового механизма опорой, которая представляет собой ходовую гайку винтового механизма, винт которой расположен перпендикулярно ходу поршней.

На фиг. 1 изображена схема гидромеханического преобразователя усилия; на фиг. 2 - вариант его технического использования.

Предлагаемый преобразователь состоит из сообщающихся гидроцилиндров: силового гидроцилиндра 1 и гидроцилиндра 2, поршней 3, 4 со штоками 5 и 6, рычага 7, подвижной опоры 8. Подвижная опора может быть выполнена за одно целое с гайкой, взаимодействующей с винтом 9. Под силовым гидроцилиндром понимают гидроцилиндр, одна из полостей которого сообщена с источником питания. Под источником питания понимается, например, гидронасосная станция, от которой подается рабочая жидкость под давлением, создающим силу F.

Гидромеханический преобразователь усилия работает следующим образом. Под действием внешней силы F поршень 3 силового гидроцилиндра 1, площадь поперечного сечения которого S₁, будет воздействовать на жидкость и создавать в ней давление q. Это давление будет воздействовать на поршень 4 с площадью сечения S₂, который через шток 6 создает усилие на рычаг 7, а последний замкнет механическую систему воздействия на шток 5. В местах контакта рычага 7 со штоками 5 и 6 возникнут усилия P₁ и P₂, соответственно. Из равновесия поршня 3 под действием приложенных сил получим P₁ + F = q S₁, из равновесия поршня 4 следует, что P₂ = q S₂, а из равновесия рычага 7 относительно опоры 8 найдем, что P₁l₁ = P₂l₂.

Полученные уравнения сводятся в систему

.

Решим эту систему относительно P₁ и P₂

,

т.е.

и окончательно для P₁ найдем

,

соответственно для P₂ получим

.

Коэффициентами усиления в формулах (2) и (3) будут 6 .

Изменение коэффициентов усиления достигается смещением винтом 9 (фиг. 1) опоры, то есть изменением расстояния l₁ и l₂ что невозможно выполнить в прототипе.

Рассмотрим случай, когда S₁ > S₂ и l₂ > l₁. При этих условиях максимальным усилием будет усилие P₁, так как l₂ > l₁ и l₂ в формуле (2) находится в числителе. Поделим числитель и знаменатель в (2) на l₂, тогда

.

Согласно (5) при заданных конкретных значениях S₁ и S₂ величину усилия P₁ можно получить изменяя путем движения опоры 8. Причем это усилие может достигать значений теоретически бесконечных. Это возникнет тогда, когда значение , где знак означает "стремится к значению".

На фиг. 2 те же обозначения, что и на фиг. 1, но дополнительно показано деформируемое тело 10. Задавая усилие F на поршень 3 от источника питания, получим согласно (5) усилие P₁, с которым рычаг 7 и поршень 5 будут сжимать тело 10. Смещением опоры 8 винтом 9 можно получить любое потребное усилие P₁, чтобы тело 10 сдеформировалось необходимым образом.

Предлагаемый гидромеханический преобразователь имеет принципиальное отличие от прототипа, заключающееся в возможности бесступенчатого регулирования усилия воздействия.