ГИДРОСИСТЕМА Российский патент 1997 года по МПК F15B11/00 

Изобретение относится к объемным гидроприводам возвратно-поступательного перемещения, работающим в условиях значительных нагрузок на исполнительном (основном, силовом) гидроцилиндре.

Известна гидросистема возвратно-поступательного перемещения, содержащая насос, исполнительны гидроцилиндр, контрольную (манометры, термометры и др. ), распределительно-управляющую (распределители, дроссели и др.) и предохранительную (клапан и др.) аппаратуру, а также гидроарматуру (Свешников В.К. Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. М: Машиностроение, 1988. -512 с. ил. рис. 5.9; Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б.Некрасова. 2-е изд. перераб. и доп. М. Вышая школа, 1985, 382 с. ил. рис. 20.1, 20.2).

Недостатком известного аналога является его недостаточная надежность вследствие ограничения предельных нагрузок, действующих на гидроцилиндр, только величиной давления рабочей жидкости, по которой изначально настраивается и затем срабатывает предохранительный клапан. В действительности же по мере износа элементов трущихся сопряжений гидроцилиндра увеличивается его прогиб, являющийся плечом приложения развиваемого гидроцилиндром продольного толкающего усилия производного от давления рабочей жидкости. То есть, в процессе эксплуатации нагрузки (главным образом изгибающие), действующие на гидроцилиндр, постоянно увеличиваются при неизменном по величине давлении жидкости, достигая предельных значений, вызывающих отказ, что недопустимо (Кобзов Д.Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов: Автореф. дис. на соиск. учен. степени к-та техн наук. Л. 1987 ЛИСИ. 345 с.).

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является гидросистема, содержащая силовой гидроцилинд, два вспомогательных гидроцилиндра, электрогидравлический преобразователь, усилитель, дросселирующий распределитель, электромагнитную муфту, чувствительные элементы: осевого перемещения штоков вспомогательных гидроцилиндров и угловой несоосности штока и корпуса силового гидроцилиндра (авт.св. СССР N 1735620, МКИ F 15 B 15/04.

Однако в случае значительного типоразмера гидроцилиндра (повышенные диаметр и ход штока) неизбежны большие начальные технологические отклонения штока от прямолинейности и эксцентриситеты приложения развиваемого гидроцилиндром продольного толкающего усилия. В этих условиях приведение гидроцилиндра в состояние продольной устойчивости чрезвычайно затруднено, что требует непрерывного контроля его работоспособности и управления надежностью в процессе эксплуатации с целью упреждения ожидаемого отказа и предупреждения случайного.

Задача изобретения повышение надежности гидросистем возвратно-поступательного перемещения путем непрерывного эксплуатационного контроля нагруженности силового (исполнительного) гидроцилиндра посредством комплексной оценки его несущей способности по деформированному состоянию гидроцилиндра и действующим на него нагрузкам.

Это достигается за счет того, что в гидросистеме, содержащей силовой гидроцилиндр, полости которого гидромагистралями через гидрораспределитель подключены к источнику питания и сливу, предохранительный клапан и манометр, а также чувствительные элементы осевого перемещения штока и угловой несоосности длинномерных элементов гидроцилиндра, подсоединенные к электрическим усилителю и преобразователю, поршневая полость гидроцилиндра соединена с гидрораспределителем через монометр и двухпозиционный гидрозолотник с электромагнитным управлением, соединенным с преобразователем, манометр выполнен электрическим, электросхема которого подключена к усилителю, чувствительный элемент осевого перемещения штока установлен на корпусе силового гидроцилиндра и имеет нулевую точку отсчета выдвижения штока, а преобразователь соединен с индикатором.

Таким образом сигналы с чувствительных элементов осевого перемещения и угловой несоосности, характеризующие деформационную составляющую несущей способности гидроцилиндра, наряду с сигналом от манометра, характеризующим ее нагрузочную составляющую, поступают на усилитель для усиления и затем на преобразователь, где окончательно формируются в качестве характеристики несущей способности гидроцилиндра и далее сравниваются с ее предельным значением. В случае непревышения предельного значения электрический сигнал поступает на индикатор оператора машины, например, в виде соотношения текущего и предельного значений. В противном случае управляющий сигнал с преобразователя поступает на двухпозиционный гидрозолотник, который отключает силовой гидроцилиндр от гидросистемы, тем самым предотвращая его отказ.

На чертеже представлена заявляемая гидросистема.

Заявляемая гидросистема состоит из силового гидроцилиндра 1, полости которого через гидрораспределитель 2 подключен к источнику питания 3 и сливу 4. Источник питания 3 защищен от перегрузки предохранительным клапаном 5. Поршневая полость гидроцилиндра 1 соединена с гидрораспределителем 2 через манометр 6 и двухпозиционный золотник 7 с электромагнитным управлением. Элементы гидросистемы соединены гидромагистралями 8. Чувствительные элементы осевого перемещения штока 9 и угловой несоосности длинномерных элементов 10 закреплены на корпусе гидроцилиндра 1 и подключены к усилителю 11, соединенному с электропреобразователем 12, который связан с гидрозолотником 7 и индикатором 13 электромагистралями 14.

Заявляемая гидросистема работает следующим образом.

В среднем положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает через предохранительный клапан 5 по магистрали 8 на слив 4. Однако если в этом случае на силовой гидроцилиндр действует нагрузка (случай нагружения гидроцилиндра ковша экскаватора при копании рукоятью), электрические сигналы с манометра 7, а также чувствительных элементов осевого перемещения 9, через нулевую точку зафиксировавшего начальное положение штока, и угловой несоосности 10 поступают на усилитель 11 и далее на электропреобразователь 12, где формируются и сравниваются с предельным значением. В случае критического нагружения управляющий электросигнал поступает с электропреобразователя 12 на гидрозолотник 7, переводя его в позицию соединения гидроцилиндра 1 и источника питания 3 со сливом 4, тем самым разгружая эти элементы и предотвращая отказ. В случае удовлетворительной несущей способности гидроцилиндра 1 сигнал с электропреобразователя 12 поступает на индикатор 13, по которому можно прогнозировать наступление отказа с целью его предотвращения.

В крайнем правом положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает через гидрораспределитель 2, манометр 6 и гидрозолотник 7 в поршневую полость силового гидроцилиндра 1, выдвигая шток и нагружая его сжимающим усилием. В случае критических нагрузок гидрозолотник 7, управляемый электропреобразователем 12 согласно показаний элементов 6, 9 и 10, кратковременно (до сброса пика давления в нагруженной гидромагистрали) соединяет гидроцилиндр 1 и источник питания 3 со сливом 4, тем самым сбрасывая давление в гидросистеме и загружая основные элементы 1 и 3. Одновременно скачкообразное превышение допустимых нагрузок фиксируется на индикаторе 13, частота которых дополнительно свидетельствует о близости отказа в данных эксплуатационных условиях.

В крайнем левом положении золотника гидрораспределителя 2 рабочая жидкость от источника питания 3 поступает в штоковую полость силового гидроцилиндра 1, нагружая его растягивающим продольным усилием. В этом случае шток совершает неосновной насосный ход. Давление в поршневой полости гидроцилиндра 1 минимально, так как она уже соединена через гидрораспределитель 2 со сливом 4. То же следует сказать о деформациях и нагруженности гидроцилиндра, что регистрируется индикатором 13.

Таким образом, применение заявляемой гидросистемы позволяет осуществлять непрерывный контроль работоспособности и управление надежностью силового (исполнительного) гидроцилиндра в процессе эксплуатации.

Использование: в области гидроавтоматики. Сущность изобретения в гидросистеме, содержащей силовой гидроцилиндр, полости которого подключены к источнику питания и сливу, предохранительный клапан и манометр, а также чувствительные элементы осевого перемещения штока и угловой несоосности длинномерных элементов гидроцилиндра, поршневая полость гидроцилиндра соединены с гидрораспределителем через манометр и двухпозиционный гидрозолотник с электромагнитным управлением, соединенным с преобразователем, манометр выполнен электрическим, электросхема которого подключена к усилителя, чувствительный элемент осевого перемещения штока установлен на корпусе гидроцилиндра, а преобразователь соединен с индикатором. 1 ил.

Гидросистема, содержащая силовой гидроцилиндр, полости которого гидромагистралями через гидрораспределитель подключены к источнику питания и сливу, предохранительный клапан и манометр, а также чувствительные элементы осевого перемещения штока и угловой несоосности длинномерных элементов гидроцилиндра, подсоединенные к электрическим усилителю и преобразователю, отличающаяся тем, что поршневая полость гидроцилиндра соединена с гидрораспределителем через манометр и двухпозиционный гидрозолотник с электромагнитным управлением, соединенным с преобразователем, манометр выполнен электрическим, электросхема которого подключена к усилителю, чувствительный элемент осевого перемещения штока установлен на корпусе силового гидроцилиндра, а преобразователь соединен с индикатором.