ГИДРОСИСТЕМА Российский патент 2002 года по МПК F15B11/20 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, а именно к гидравлическим системам привода рабочих органов, и может найти применение в различных установках, автоматических линиях станков, транспорте, в механосборочном производстве, в частности в установках для монтажа внутренних колец подшипников на колесные оси железнодорожных вагонов.

Известна гидравлическая система, содержащая основной и вспомогательный гидроцилиндры, штоковая и бесштоковые полости которых сообщены через распределители с источником питания, выполненным в виде двух установленных на одном валу насосов, напорные гидролинии которых сообщены между собой гидролинией с обратным клапаном, при этом полости основного гидроцилиндра сообщены между собой дополнительной гидролинией, в которой последовательно установлены регулируемый обратный клапан и гидроуправляемый двухпозиционный распределитель, а в гидролиниях между полостями основного гидроцилиндра и его распределителя установлены напорные золотники с обратными клапанами. (Авторское свидетельсво СССР 754127, М. кл. F 15 В 11/20, 1980).

Недостатком этого гидропривода является сложность конструкции, так как в нем используется большое количество гидроаппаратуры и как следствие этого возникают большие потери рабочей жидкости и давления. Такая система для создания больших усилий потребует большого расхода рабочей жидкости с большим давлением.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является гидросистема, содержащая два установленных соосно гидроцилиндра рабочего оборудования с подпружиненными центрами, расположенными в штоках-пинолях навстречу друг другу, и два гидроцилиндра подъемника, установленных параллельно друг другу, ниже линии центров между гидроцилиндрами рабочего оборудования, распределительную аппаратуру управления гидроцилиндрами рабочего оборудования и подъемника, насосную станцию и трубопроводы, образующие линии подвода, соединяющие распределительную аппаратуру со штоковой полостью и полостью выдвижения штока каждого гидроцилиндра, напорные линии высокого и низкого давления, соединяющие насосную станцию с распределительной аппаратурой, и сливную линию, соединяющую распределительную аппаратуру с гидробаком, к которому подключен вход насосной станции. (Патент США 3916499, Н. кл. 29/208 С, 1975).

Недостатком указанной гидросистемы является невозможность обеспечения раздельного подвода штоков-пинолей каждого гидроцилиндра рабочего оборудования с различными скоростями и усилиями, надежного усилия прижима и соосности изделия с гидроцилиндра рабочего оборудования, а также обеспечения регулируемого усилия разгрузки центров и, как следствие всего этого низкое качество и точность размеров собираемого изделия.

Основной задачей изобретения является создание надежной гидросистемы, обеспечивающей улучшение эксплуатационных характеристик, за счет получения разных скоростей выдвижения и давлений.

Техническим результатом, который может быть достигнут при реализации изобретения, является уменьшение энергоемкости, повышение надежности гидросистемы и, следовательно, повышение производительности, точности и качества собираемого изделия.

Поставленная задача решается и технический результат достигается за счет того, что в гидросистеме, содержащей два установленных соосно гидроцилиндра рабочего оборудования с подпружиненными центрами, расположенными в штоках навстречу друг другу, и два гидроцилиндра подъемника, установленных параллельно друг другу, ниже линии центров между гидроцилиндрами рабочего оборудования, распределительную аппаратуру управления гидроцилиндрами рабочего оборудования и подъемника, насосную станцию и трубопроводы, образующие линии подвода, соединяющие распределительную аппаратуру со штоковой полостью и полостью выдвижения штока каждого гидроцилиндра, напорные линии высокого и низкого давления, соединяющие насосную станцию с распределительной аппаратурой, и сливную линию, соединяющую распределительную аппаратуру с гидробаком, к которому подключен вход насосной станции, новым является то, что гидросистема снабжена клапаном разности давлений, установленным в напорной линии высокого давления и подключенным выходом к входу распределительной аппаратуры, гидроблоками управления, установленными в линиях подвода каждого гидроцилиндра рабочего оборудования, выполненного телескопическим с дополнительным штоком и поршнем, образующим с гильзой гидроцилиндра дополнительную полость, подключенную дополнительной линией подвода через распределитель к входу клапана разности давлений.

А кроме того, распределительная аппаратура включает в себя двухпозиционный четырехходовой распределитель, сообщающий через обратный клапан напорную линию низкого давления с линиями подвода гидроцилиндров подъемника, два распределителя, выполненных трехпозиционными четырехходовыми, рабочие отводы которых сообщены с гидроблоками управления и в нейтральной позиции сообщены со сливной линией.

Гидросистема может быть снабжена двумя дросселями, каждый из которых установлен на входе в полость выдвижения штока гидроцилиндра подъемника, выполненного телескопическим, при этом площадь поршня внешнего штока в два с половиной раза превышает площадь внутреннего поршня.

Кроме того, насосная станция содержит насосный агрегат, выполненный в виде насоса высокого и низкого давления, регулирующую аппаратуру и устройства для охлаждения и фильтрации масла.

А регулирующая аппаратура выполнена в виде двух обратных клапанов, трех клапанов давления и двухпозиционного распределителя, при этом напорная линия низкого давления дополнительно соединена через последовательно установленные клапан давления и обратный клапан с входом клапана разности давлений.

Дополнительно поставленная задача может быть решена за счет того, что гидроблок управления выполнен в виде последовательно расположенного в линии подвода к штоковой полости гидроцилиндра рабочего оборудования, регулятора потока с параллельно установленными обратным клапаном и двухпозиционным четырехходовым распределителем и клапана давления с параллельно установленным обратным клапаном, а также в виде расположенного в линии подвода к полости выдвижения штока гидроцилиндра рабочего оборудования, еще одного регулятора потока с параллельно установленным обратным клапаном и реле давления, подключенного к той же полости.

На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема гидросистемы.

Гидросистема содержит два установленных соосно гидроцилиндра 1 рабочего оборудования с подпружиненными центрами 2, расположенными в штоках 3 навстречу друг другу, два гидроцилиндра 4 подъемника, установленных параллельно друг другу, ниже линии центров 2 между гидроцилиндрами 1 рабочего оборудования, распределительную аппаратуру 5 управления гидроцилиндрами 1, 4 соответственно рабочего оборудования и подъемника, насосную станцию 6, трубопроводы, образующие линии подвода 7, 8, соединяющие распределительную аппаратуру 5 соответственно с каждой штоковой полостью 9 и полостью 10 выдвижения штока 3 и 11 соответственно гидроцилиндра 1 рабочего оборудования и гидроцилиндра 4 подъемника, напорные линии 12, 13 соответственно высокого и низкого давления, соединяющие насосную станцию 6 с распределительной аппаратурой 5, и сливную линию 14, соединяющую распределительную аппаратуру 5 с гидробаком 15, к которому подключен вход 16 насосной станции 6, клапан 17 разности давлений, установленный в напорной линии 12 высокого давления и подключенный выходом 18 к входу 19 распределительной аппаратуры 5, гидроблоки 20 управления, установленные в линиях 7, 8 подвода каждого гидроцилиндра 1 рабочего оборудования, выполненного телескопическим с дополнительным штоком 21 и поршнем 22, образующим с гильзой 23 гидроцилиндра 1 дополнительную полость 24, подключенную дополнительной линией 25 подвода через распределитель 26 к входу 27 клапана 17 разности давлений.

Распределительная аппаратура 5 содержит двухпозиционный четырехходовой распределитель 28, сообщающий через обратный клапан 29 напорную линию 13 низкого давления с линиями 7, 8 подвода гидроцилиндров 4 подъемника. Два распределителя 30, выполненных трехпозиционными четырехходовыми, рабочие отводы 31, 32 которых сообщены с гидроблоками 20 управления и в нейтральной позиции 33 они сообщены со сливной линией 14. Гидросистема снабжена двумя дросселями 34, каждый из которых установлен на входе 35 в полость 10 выдвижения штока 11 гидроцилиндра 4 подъемника, выполненного телескопическим, при этом площадь поршня 36 внешнего штока 11 в два с половиной раза превышает площадь внутреннего поршня 37.

Насосная станция 6 содержит насосный агрегат, выполненный в виде насоса 38, 39 высокого и низкого давления, регулирующую аппаратуру 40 и устройства 41 и 42 для охлаждения и фильтрации масла.

Регулирующая аппаратура выполнена в виде двух обратных клапанов 43, 44, трех клапанов давления 45, 46, 47 и двухпозиционного распределителя 48, при этом напорная линия 13 низкого давления дополнительно соединена через последовательно установленные клапан 46 давления и обратный клапан 43 с входом 27 клапана 17 разности давлений.

Гидроблок 20 управления выполнен в виде последовательно расположенного в линии 7 подвода к штоковой полости 9 гидроцилиндра 1 рабочего оборудования, регулятора 49 потока, с параллельно установленными обратным клапаном 50 и двухпозиционным четырехходовым распределителем 51 и клапана 52 давления с параллельно установленным обратным клапаном 53, а также в виде расположенного в линии 8 подвода к полости 10 выдвижения штока 21 гидроцилиндра 1 рабочего оборудования, еще одного регулятора 54 потока с параллельно установленным обратным клапаном 55 и реле 56 давления, подключенного к той же полости 10.

Гидросистема работает следующим образом.

Масло под давлением подается в гидросистему насосной станцией 6, а именно насосом 38 и 39 высокого и низкого давления. Насос 38 высокого давления подает масло по линии 12 через устройство 42 фильтрации и обратный клапан 44 на вход 27 клапана 17 разности давлений. К входу обратного клапана 44 подключены параллельно распределитель 48 и клапан 45 давления. В исходном положении распределитель 48 отключен и масло из линии 12 подвода через него поступает на вход клапана 47 давления и через него в сливную линию 14 и через устройство теплообмена 41 (воздушный теплообменник) в гидробак 15. Клапан 47 настраивается на давление 1,0-1,5 МПа, достаточное для осуществления холостых перемещений элементов рабочего оборудования (запрессовщика). Во время запрессовки или распрессовки включается распределитель 48 и перекрывает свободный проток масла из линии 12 в обход клапана 45. При этом давление в линии 12 определяется уже настройкой клапана 45. Для достижения максимального усилия запрессовки 35 тнс клапан 45 регулируется на давление 7,5-8,0 МПа. При этом давлении может быть достигнуто усилие около 24 тнс при распрессовке. Если это усилие окажется недостаточным, то давление настройкой клапана 45 может быть увеличено до 12,0 МПа, что соответствует усилию распрессовки свыше 35 тнс.

Насос 39 низкого давления подает масло через напорную линию 13 низкого давления, свое устройство фильтрации 42 и обратный клапан 29 к распределителю 28 и от него к полостям 9 или 10 гидроцилиндров 4 подъемника. Давление в линии 13 настраивается клапаном 46 на уровне 1,8-2,5 МПа в зависимости от массы колесной пары. Настройка клапана 46 производится непосредственно на установке таким образом, чтобы обеспечивался подъем колесной пары и разгрузка центров от веса колесной пары на 80-90%.

Управление подводом-отводом штоков 3 (пинолей) гидроцилиндров 1 рабочего оборудования производится распределителями 26 (по чертежу левая и правая сторона). Распределители 26 переключаются соответственно электромагнитами, причем после переключения распределители 26 фиксируются механически и сохраняют свое состояние даже после снятия напряжения с электромагнитов. В исходном положении распределители 26 установлены в положение, показанное на схеме, и масло из дополнительных полостей 24 гидроцилиндров 1 через дроссели 57 по дополнительным линиям 25 подвода через распределители 26 может уходить в сливную линию. При включении правого электромагнита (по чертежу) давление от входа 27 клапана 17 подводится через распределители 26 и через дроссели 57 в дополнительные полости 24, при этом штоки 3 (пиноли) с упорами и подпружиненными центрами 2 выдвигаются до жестких упоров 58, расположенных на штоках 3 с задней стороны гидроцилиндров 1. Скорость перемещения штоков 3 подстраивается регулировкой дросселей 57 для достижения по возможности одновременного ввода центров 2 в центровые гнезда оси колесной пары (на чертеже не показана).

Управление перемещением дополнительных штоков 21 гидроцилиндров 1 осуществляется гидроблоками 20. Рассмотрим работу этих устройств на примере работы левого (по схеме) гидроцилиндра 1.

В исходном положении электромагниты трехпозиционного распределителя 30 обесточены, распределитель 30 пружинами установлен в нейтральную позицию 33, штоковая полость 9 и полость 10 выдвижения штока 21 соответственно через клапан 52, обратный клапан 50 и обратный клапан 55 подключены к рабочим отводам 31, 32 распределителя 30, которые сообщены со сливной линией 14. При включении левого (по чертежу) электромагнита распределитель 30 переключается и масло под давлением из линии 12 через клапан 17 разности давлений, распределитель 30, регулятор потока 54 и линию 8 подводится к полости 10 выдвижения штока 21. Штоковая полость 9 через линию подвода 7, клапан 52, обратный клапан 50 регулятора потока 49 и распределитель 30 соединяется со сливной линией 14. Шток 21 выдвигается со скоростью, которая настраивается регулятором потока 54. Это движение соответствует запрессовке левого буксового подшипника 59 (условно показан на чертеже) на ось колесной пары. Для обеспечения требуемого давления распределитель 48 должен быть включен, при этом в напорной линии 12 устанавливается полное давление (соответствующее настройке клапана 45), а давление в линии 8 плавно увеличивается по мере запрессовки и в конце хода достигает максимальной величины. Реле 56 давления настраивается на давление примерно на 1,0-1,6 МПа, меньше максимального, реле 56 срабатывает и подает команду на отсчет выдержки на упоре в конце запрессовки ("дожим"). Клапан 52 настраивается на давление около 0,5 МПа для повышения равномерности движения штока 21 при запрессовке и исключения самопроизвольного выдвижения штока 21 из исходного положения. Клапан 17 разности давлений настраивается также на перепад давлений около 0,5 МПа для того, чтобы во время запрессовки усилие поджима упоров (давление на входе 27 клапана 17) было больше усилия запрессовки (давление на выходе 22 клапана 17). Отключением электромагнита движение штока 21 может быть остановлено, а повторным включением - продолжено. При отключении левого (по чертежу) электромагнита и включении правого распределитель устанавливается в положение, при котором масло под давлением с выхода 22, клапан 17, через распределитель 30, регулятор 49 потока, обратный клапан 53, линию 7 подводится в штоковую полость 9, а полость 10 выдвижения штока 21 через линию 8, обратный клапан 55 регулятора потока 54 и распределитель 30 соединяется со сливной линией 14. Шток 21 втягивается со скоростью, настраиваемой регулятором потока 49. Это движение может использоваться для распрессовки буксовых подшипников 59 при установке соответствующей технологической оснастки (съемников), которая соединяется силовыми тягами с плоншайбой штока 21 гидроцилиндра 1. Если это движение используется просто для отвода штока 21 в исходное положение, то дополнительно включается распределитель 51, масло проходит от отвода 31 в обход распределителя потока 49 на вход обратного клапана 53 и далее через линию 7 в штоковую полость 9. Шток 21 отводится в исходное положение с максимальной скоростью независимо от настройки регулятора 49 потока. Аналогично работает аппаратура управления перемещением штока 21 гидроцилиндра 1 правой стороны.

Управление перемещением левого и правого гидроцилиндров 4 подъемника осуществляется двухпозиционным распределителем 28 с электромагнитами и механической фиксацией состояния распределителя после снятия напряжения с электромагнитов. В исходном положении распределитель 28 переключен в положение, показанное на схеме. Масло под давлением в линии 13 через обратный клапан 29, распределитель 28 и линию 7 подводится в штоковые полости 9 гидроцилиндров 4. Нижние полости 10 этих гидроцилиндров 4 через дроссели 34, линию 8 и распределитель 28 соединены со сливной линией 14. Подъемники опущены в крайнее нижнее положение. После того как колесная пара устанавливается на линии подъемников, дается команда на включение правого электромагнита распределителя 28 и он переключается, масло под давлением подводится в нижние полости 10 выдвижения штоков 11, а верхние штоковые полости 9 гидроцилиндров 4 соединяются со сливной линией 14. Происходит подъем колесной пары. Регулировкой дросселей 34 достигается одновременность движения штоков 11 гидроцилиндров 4 левого и правого подъемников и уменьшается перекос колесной пары при подъеме. Гидроцилиндры 4 содержат основные внешние поршни 36 со штоками 11 и дополнительные штоки (плунжеры) внутри основных штоков 11. Размеры основных поршней 36 и внутренних поршней 37 подобраны так, что усилие, которое развивают при подъеме основные поршни 36, примерно в 2,5 раза превышает усилие на поршнях 37, поэтому вначале движутся до упора основные поршни 36 и поднимают колесную пару независимо от диаметра колес в одно и тоже положение на несколько миллиметров ниже оси центров 2. При подводе штоков 3 (пинолей) подпружиненные центры 2 стремятся поднять колесную пару на линию центров 2, а (плунжера) поршни 37 гидроцилиндров 4 помогают им и за счет регулировки давления клапаном 46 снимают с центров большую часть радиальной нагрузки, уменьшая этим прогиб штоков 3 (пинолей).

После отвода штоков 21, а затем и штоков 3 в исходное положение может быть отключен правый электромагнит распределителя 28 и включен левый. Распределитель 28 переключится, масло под давлением будет поступать в верхние штоковые полости гидроцилиндров 4, а их нижние полости 10 выдвижения штоков 11 соединятся со сливной линией 14, произойдет опускание колесной пары. Одновременность движения левого и правого подъемников достигается регулировкой дросселей 34.

Гидросистема предназначена для привода рабочих органов и может найти применение в различных установках, автоматических линиях станков, транспорте, в механосборочном производстве, в частности в установках для монтажа внутренних колец подшипников на колесные оси железнодорожных вагонов. Гидросистема содержит два установленных соосно гидроцилиндра рабочего оборудования с подпружиненными центрами, расположенными в штоках навстречу друг другу, и два гидроцилиндра подъемника, установленных параллельно друг другу, ниже линии центров между гидроцилиндрами рабочего оборудования, распределительную аппаратуру управления гидроцилиндрами рабочего оборудования и подъемника, насосную станцию и трубопроводы, образующие линии подвода, соединяющие распределительную аппаратуру со штоковой полостью и полостью выдвижения штока каждого гидроцилиндра, напорные линии высокого и низкого давления, соединяющие насосную станцию с распределительной аппаратурой, и сливную линию, соединяющую распределительную аппаратуру с гидробаком, к которому подключен вход насосной станции, при этом она снабжена клапаном разности давлений, установленным в напорной линии высокого давления и подключенным выходом к входу распределительной аппаратуры, гидроблоками управления, установленными в линиях подвода каждого гидроцилиндра рабочего оборудования, выполненного телескопическим с дополнительным силовым штоком и поршнем, образующим с гильзой гидроцилиндра дополнительную полость, подключенную дополнительной линией подвода через распределитель к входу клапана разности давлений. Технический результат - повышение надежности гидросистемы. 5 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидросистема, содержащая два установленных соосно гидроцилиндра рабочего оборудования с подпружиненными центрами, расположенными в штоках навстречу друг другу и два гидроцилиндра подъемника, установленных параллельно друг другу, ниже линии центров между гидроцилиндрами рабочего оборудования, распределительную аппаратуру управления гидроцилиндрами рабочего оборудования и подъемника, насосную станцию и трубопроводы, образующие линии подвода, соединяющие распределительную аппаратуру со штоковой полостью и полостью выдвижения штока каждого гидроцилиндра, напорные линии высокого и низкого давления, соединяющие насосную станцию с распределительной аппаратурой, и сливную линию, соединяющую распределительную аппаратуру с гидробаком, к которому подключен вход насосной станции, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном разности давлений, установленным в напорной линии высокого давления и подключенным выходом ко входу распределительной аппаратуры, гидроблоками управления, установленными в линиях подвода каждого гидроцилиндра рабочего оборудования, выполненного телескопическим с дополнительным силовым штоком и поршнем, образующим с гильзой гидроцилиндра дополнительную полость, подключенную дополнительной линией подвода через распределитель ко входу клапана разности давлений. 2. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что распределительная аппаратура содержит двухпозиционный четырехходовой распределитель, сообщающий через обратный клапан напорную линию низкого давления с линиями подвода гидроцилиндров подъемника, два распределителя, выполненных трехпозиционными четырехходовыми, рабочие отводы которых соединены с гидроблоками управления и в нейтральной позиции сообщены со сливной линией. 3. Гидросистема по п. 2, отличающаяся тем, что она снабжена двумя дросселями, каждый из которых установлен на входе в полость выдвижения штока гидроцилиндра подъемника, выполненного телескопическим, при этом площадь поршня внешнего штока в два с половиной раза превышает площадь внутреннего поршня. 4. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что насосная станция содержит насосный агрегат, выполненный в виде насоса высокого и низкого давления, регулирующую аппаратуру и устройства для охлаждения и фильтрации масла. 5. Гидросистема по п. 4, отличающаяся тем, что регулирующая аппаратура выполнена в виде двух обратных клапанов, трех клапанов давления и двухпозиционного распределителя, при этом напорная линия низкого давления дополнительно соединена через последовательно установленные клапан давления и обратный клапан со входом клапана разности давлений. 6. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что гидроблок управления выполнен в виде последовательно расположенного в линии подвода к штоковой полости гидроцилиндра рабочего оборудования, регулятора потока с параллельно установленными обратным клапаном и двухпозиционным четырехходовым распределителем и клапана давления с параллельно установленным обратным клапаном, а также в виде расположенного в линии подвода к полости выдвижения штока гидроцилиндра рабочего оборудования, еще одного регулятора потока с параллельно установленным обратным клапаном и реле давления, подключенного к той же полости.