Силовой цилиндр
Силовой цилиндр, который может использоваться в качестве домкрата преимущественно в горной промышленности и на транспорте, содержит корпус (1), выполненный в виде гильзы (2), соединенной с торцовыми крышками (3, 4) и усиленной наружным покрытием (5) из волокнистого полимерного композиционного материала. Внутри гильзы (2) расположен поршень (6) со штоком (7).
Для снижения массы конструкции, ее стоимости и потерь на трение, а также для повышения ее износостойкости, гильза (2) выполнена из базальтопластика, например, методом пултрузии на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного базальтовым волокном (10) и/или полуфабрикатами из него, а на ее внутреннюю поверхность нанесено антифрикционное износостойкое покрытие (11) из эпоксидного состава с керамическим наполнителем.
Наружное покрытие (5) гильзы (2) выполнено методом намотки на поверхность гильзы (2) и торцовых крышек (3, 4) базальтового волокна (10), пропитанного связующим. Торцовые крышки (3, 4) и поршень (6) со штоком (7) также могут быть выполнены из композиционных материалов, например, базальтопластиков.
3 з.п. ф-лы, 2 илл.
2010145547
МПК10 F16J10/00
F16J10/04
B29C53/56
B29C70/10
Силовой цилиндр.
Полезная модель относится к элементам гидропривода и может использоваться в качестве силового привода, например, домкрата в транспортной технике, машиностроении, горнодобывающей и других отраслях промышленности.
В уровне техники давно и широко известны силовые цилиндры, используемые как приводы перемещения [.М.Башта, «Самолетные гидравлические устройства», М].
При проектировании и создании силовых цилиндров наряду со стремлением обеспечить их прочность, надежность и высокую эффективность немаловажное значение имеют их стоимость и масса конструкции.
Так, уже известен гидравлический домкрат, содержащий цилиндрический корпус с торцовыми крышками и расположенный внутри корпуса поршень со штоком [US, 4770085, F16J 1/00, 1988].
Этот домкрат рассчитан на создание больших усилий, имеет мощную, прочную конструкцию, все элементы которой, за исключением уплотнений, выполнены из металла и поэтому имеет большую массу, а учитывая необходимость выполнения корпуса из высоколегированной стали для обеспечения износостойкости и долговечности конструкции, имеет и высокую стоимость.
Известен также силовой цилиндр, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и содержащий корпус из композиционного материала, выполненный в виде металлической гильзы, соединенной с торцовыми крышками и усиленной наружным
покрытием, полученным намоткой углеродного волокна, пропитанного связующим. Внутри гильзы расположен контактирующий с ее внутренней поверхностью (зеркалом) поршень со штоком [US, 4867044, F16J 10/02, 1989].
Этот силовой цилиндр, не уступая по прочности (и даже превосходя ее) стальным гидроцилиндрам, имеет меньшую массу. Однако углепластики имеют и достаточно высокую стоимость [Химические волокна и нити, композиты. http://www.rustm.net/catalоg/artiсle/185.html].
Кроме того, алюминиевый сплав, из которого сделана гильза цилиндра, имея неплохие прочностные и весовые характеристики, не обладает высокими антифрикционными свойствами и износостойкостью, а выполнение поршня, штока и торцовых крышек из металла утяжеляет конструкцию.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации полезной модели, заключается в снижении массы конструкции, ее стоимости, потерь на трение и в повышении износостойкости.
Указанный технический результат может быть достигнут за счет того, что в силовом цилиндре, содержащем корпус, выполненный в виде гильзы, соединенной с торцовыми крышками и усиленной намоткой снаружи покрытия из волокнистого полимерного композиционного материала, и размещенные внутри гильзы поршень со штоком, предлагается гильзу выполнить из базальтопластика и на ее внутреннюю поверхность нанести антифрикционное износостойкое покрытие из эпоксидного состава с керамическим наполнителем.
Гильза может быть выполнена методом пултрузии из композиционных материалов на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного базальтовым волокном и/или полуфабрикатами из него.
Наружное покрытие корпуса может быть получено методом намотки на наружную поверхность гильзы и торцовых крышек базальтового волокна, пропитанного эпоксидным или полиуретановым связующим.
Торцовые крышки и поршень со штоком также могут быть выполнены из композиционных материалов, например, из базальтопластика.
Наиболее оптимальным с точки зрения прочности и технологичности является выполнение всех, соединяемых между собой элементов силового цилиндра из однородных материалов, например, базальтопластиков.
Один из возможных вариантов конструктивного выполнения полезной модели представлен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показан вид спереди на силовой цилиндр с частичным продольным сечением.
На фиг.2 - фрагмент сечения корпуса.
Силовой цилиндр содержит корпус 1, выполненный в виде гильзы 2, соединенной с торцовыми крышками 3 и 4. Наружная поверхность гильзы 2 и частично крышек 3, 4 имеет покрытие 5, по крайней мере, с одним слоем из волокнистого полимерного композиционного материала.
Внутри корпуса 1 расположены поршень 6 со штоком 7. Подпоршневая полость 8 связана каналом 9 с источником подачи текучей среды под давлением (на чертежах не показан).
Гильза 2 может быть выполнена методом пултрузии на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного продольно ориентированным базальтовым волокном 10 и формование наружного покрытия 5 осуществляется на отформованную гильзу 2 с присоединенными к ней торцовыми крышками 3 и 4 методом намотки пропитанного связующим базальтового волокна 10 или полуфабрикатов из него (жгута, лент, ткани и т.п.), при этом намотка может производиться с формованием нескольких слоев с различной ориентацией волокон 10 [US, 4867044, F16J 10/02, 1989].
На внутреннюю поверхность гильзы 2 нанесено антифрикционное износостойкое покрытие 11 из эпоксидного состава с керамическим наполнителем, например, марки WR-2 [Wear Resistant Putty (WR-2) http://www.devcon.com/]. На покрытии 11 и образуется зеркало, с которым контактирует поршень 6.
Торцовые крышки 3 и 4 также могут быть выполнены из базальтопластика, например, методом прессования.
При подаче текучей среды (масла) под давлением в подпоршневую полость 8 поршень 6 со штоком 7 перемещаются, осуществляя, например, подъем груза (при использовании силового цилиндра в качестве домкрата). Обратный ход осуществляется при сообщении подпоршневой полости 8 со сливом под действием расположенной в надпоршневой полости пружины, либо путем сообщения надпоршневой полости с источником подачи текучей среды под давлением (на чертежах не показаны).
Выполнение силового цилиндра полностью из композиционных материалов позволяет понизить массу конструкции (повысить ее удельную прочность), не увеличивая ее стоимость, при этом повышаются долговечность, износостойкость, химическая стойкость, негорючесть, а также эффективность за счет снижения потерь.
Возможность снижения массы конструкции особенно важна не только для используемых в авиации силовых цилиндров, но и в железнодорожном транспорте и в горнодобывающей промышленности, где гидравлические домкраты широко используются и зачастую переносятся вручную.
1. Силовой цилиндр, содержащий корпус, выполненный в виде гильзы, соединенной с торцовыми крышками и усиленной наружным покрытием из волокнистого полимерного композиционного материала, и расположенный внутри гильзы поршень со штоком, отличающийся тем, что гильза выполнена из базальтопластика и на ее внутреннюю поверхность, контактирующую с поршнем, нанесено антифрикционное износостойкое покрытие из эпоксидного состава с керамическим наполнителем.
2. Силовой цилиндр по п.1, отличающийся тем, что гильза выполнена методом пултрузии из композиционных материалов на основе эпоксидного или полиуретанового связующего, армированного базальтовым волокном и/или полуфабрикатами из него.
3. Силовой цилиндр по п.1, отличающийся тем, что нанесенное на гильзу наружное покрытие выполнено методом намотки на поверхность гильзы и торцовых крышек базальтового волокна, пропитанного эпоксидным или полиуретановым связующим.
4. Силовой цилиндр по п.1, отличающийся тем, что торцовые крышки и поршень со штоком выполнены из композиционных материалов.
