ГИДРОПРИВОД Российский патент 2002 года по МПК B66F9/04 B66F9/22 B66F3/24 F15B15/16 

Изобретение относится к области объемных гидравлических приводов, в частности, имеющих цепи ступеней, взаимодействующих с помощью гидравлических средств, и может быть использовано в судостроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен гидроцилиндр двухстороннего действия со ступенчатым поршнем, предназначенный для получения нескольких скоростей, который имеет три рабочих камеры, одна из которых образована скалкой, входящей в цилиндр, которая служит одновременно штоком поршня /Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем.- М.: Машиностроение, 1974, с. 512 -513, рис. 214 а,б/.

Недостатком известного гидроцилиндра двухстороннего действия со ступенчатым поршнем является невозможность подачи рабочей жидкости через полость скалки к полости другого гидродвигателя без одновременной подачи рабочей жидкости в полость противодавления(обратного хода) для исключения гидравлического влияния гидродвигателей друг на друга.

Известны схемы прессов с суммирующим цилиндром, применяемые для получения изменения скорости и соответственно усилия на плунжере этого цилиндра. Получение ряда скоростей и усилий обеспечивается последовательным подключением в систему полостей суммирующего цилиндра пресса /Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы (вопросы проектирования).- Киев: Технiка, 1971, с. 89-90, рис. 49, с.91-92, рис. 50, с.97-99, рис. 55/.

Недостатком гидроприводов, построенных на известных схемах подключения суммирующего цилиндра пресса в систему, является невозможность подачи рабочей жидкости через полость быстрого перемещения плунжера цилиндра к полости другого гидродвигателя без одновременной подачи рабочей жидкости в полость обратного хода плунжера цилиндра для исключения гидравлического влияния гидродвигателей друг на друга.

Известен телескопический гидроцилиндр двухстороннего силового действия, в котором для обеспечения возврата второго штока применена сложная система телескопических труб с уплотнениями /В.А. Марутов, С.А. Павловский. Гидроцилиндры (конструкции и расчет).- М.: Машиностроение, 1966, с.96, 98, рис. 84/. В известном телескопическом гидроцилиндре двухстороннего действия при подаче рабочей жидкости на убирание второго штока на телескопическом трубопроводе возникает осевое усилие, направленное в противоположную убиранию сторону, которое полностью компенсируется усилием убирания, возникающим на поршне второго штока со стороны штоковой полости.

Недостатком известного телескопического гидроцилиндра двухстороннего действия с телескопическим трубопроводом является наличие камеры противодавления (штоковой полости обратного хода), обеспечивающей компенсацию противоположно направленного осевого усилия, возникающего на телескопическом трубопроводе, что исключает использование такого решения на гидроцилиндрах одностороннего действия.

Известен гидравлический привод телескопического грузоподъемника автопогрузчика, обеспечивающий движение силовым гидроцилиндрам /А.Б. Дранников. Автопогрузчики. - М.: Машгиз, 1962, с.171-172, фиг.80/. Известный привод содержит ряд гидрораспределителей, соединенных соответствующими гидролиниями с потребителями - гидроцилиндрами, при этом для подключения гидроцилиндра одностороннего действия, имеющего плунжерную полость для перемещения плунжера, необходима одна гидролиния, а гидроцилиндра двухстороннего действия, имеющего поршневую и штоковую полости для выдвижения и убирания штока, - две гидролинии.

Известный привод обеспечивает одновременное и независимое относительное перемещение плунжера и поршня гидроцилиндров, однако при необходимости получения суммирования перемещений обоих элементов устройство должно иметь в своем составе гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства, что можно считать недостатком устройства в аспектах упрощения и оптимизации конструкции.

Известно устройство (гидропривод) для подъема и опускания грузов (а.с. СССР 1481197 А1, опубл. 23.05.89), содержащее гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий по крайней мере одну полость для принудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям: причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом.

В известном устройстве необходимо использовать гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства при необходимости получения суммарного перемещения плунжеров обоих гидродвигателей, что требует не менее трех гидролиний, соединяющих гидрораспределители с потребителями, снижая эксплуатационные характеристики устройства как недостаточно оптимальной конструкции.

Известный гидропривод выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения заключается в оптимизации конструкции для исключения гибких трубопроводов, обеспечивающих подачу рабочей среды к движущимся частям, при минимальном количестве гидролиний (две), соединяющих гидрораспределитель с потребителями, а также в расширении функциональных возможностей в этих условиях за счет обеспечения одновременного и независимого действия гидродвигателей и сохранения работоспособности гидропривода в условиях аварийного обесточивания системы управления.

Задача решена тем, что в известном гидроприводе, содержащем гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость для принудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом, в соответствии с изобретением плунжер гидродвигателя поступательного перемещения жестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательного перемещения, при этом управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционных распределителя, которые сообщены соответственно с плунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия.

Кроме того, скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, не превышающую величины отношения рабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости в гидродвигателе одностороннего действия.

Технический результат изобретения состоит в исключении гибких трубопроводов за счет гидравлической связи полостей обоих гидродвигателей при минимальном количестве гидролиний (две), соединяющих гидрораспределитель с потребителями при обеспечении независимого и одновременного перемещения плунжеров гидродвигателей, что позволяет обеспечить дистанционное ручное управление непосредственно гидрораспределителем в случае аварийного обесточивания системы управления.

Кроме того, в фазе выдвинутого положения плунжеров результирующее перемещение ступеней гидропривода определяется суммированием перемещений обоих элементов, а в случае крепления обоих гидродвигателей к неподвижному элементу такая возможность исключается.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема гидропривода одностороннего действия в убранном (исходном) положении,
Гидропривод (чертеж) содержит источник давления рабочей среды 1, управляемый гидрораспределитель 2, содержащий двухпозиционные распределители 3 и 4, двухполостной гидродвигатель одностороннего действия 5 с корпусом, жестко закрепленным на неподвижном элементе, имеющий плунжер 6 и скалку (трубопровод) 7, которые образуют вспомогательную полость 8 и плунжерную полость 9, гидродвигатель поступательного действия 10 с плунжером 11, образующим плунжерную полость 12, который жестко связан с плунжером 6, сливной бак 13, гидролинии 14-23. Источник давления 1 гидролинией (всасывающим трубопроводом) 14 соединен со сливным баком 13, а гидролиниями 15,16,17 - с двухпозиционными распределителями 3 и 4, которые соединены с вспомогательной 8 и плунжерной 9 полостями гидродвигателя 5 соответственно гидролиниями 19 и 18.

Плунжерная полость 9 гидродвигателя в корпусе 5 соединена гидролинией 20 с корпусной полостью 12 гидродвигателя в корпусе 10 с образованием сообщающихся полостей. Гидролиниями 21, 22, 23 двухпозиционные распределители 3 и 4 соединены со сливным баком 13, при этом при крайних положениях их плунжеров электромагниты распределителей 3 и 4 всегда выключены. Распределители 3 и 4 имеют резервное ручное управление.

Жесткая связь гидродвигателей между собой и с неподвижным основанием достигается также креплением (в любом сочетании) корпусов, плунжеров обоих гидродвигателей на неподвижном основании, причем плунжеры сохраняют возможность относительного перемещения, а гидролинии подведены лишь к одному из гидродвигателей.

Рабочая (эффективная) площадь скалки 7 не превышает величины отношения рабочей нагрузки, которую составляет суммарный вес перемещаемых гидродвигателем 5 (коренная ступень) элементов и вес полезного груза, к рабочему давлению жидкости в гидродвигателе, откуда следует, что движущее усилие на плунжере 6 от гидравлического воздействия на скалку 7 не более веса подвижных частей (перемещаемых тяжестей), что позволяет исключить гидравлическое взаимовлияние ступеней.

Гидропривод работает следующим образом. Рабочая жидкость от источника давления 1 подается по гидролиниям 15,16,17 к двухпозиционным распределителям 3 и 4, плунжеры которых установлены соответственно в положение "напор" (чертеж, "б" и "г"), и далее по гидролиниям 19,18 - в полости 8,9 гидродвигателя 5, а по гидролинии 20 - также в полость 12 гидродвигателя 10. Под напором рабочей жидкости плунжер 6 и корпус гидродвигателя 10 перемещаются в крайнее верхнее положение соответственно относительно корпуса гидродвигателя 5 и плунжера 11. При этом рабочая жидкость проходит в плунжерную полость 9 гидродвигателя 5 по скалке(трубопроводу) 7.

Таким образом, обе ступени и гидропривод в целом одновременно переводятся в крайнее верхнее положение гидропривода, соответствующее выдвинутому положению плунжеров 6 и 11.

При подаче рабочей жидкости во вспомогательную полость 8 гидродвигателя 5 для подъема этой ступени, коренной, из убранного положения в "среднее" положение гидропривода плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливаются соответственно в положения "слив" и "напор" (чертеж, "а" и "г"). При этом рабочая жидкость подается через двухпозиционный распределитель 4 во вспомогательную полость 8 и подсасывается через двухпозиционный распределитель 3 из сливного бака 13 в плунжерную полость 9 (при сливе рабочей жидкости через двухпозиционный распределитель 3 из полости 12 ступень гидродвигателя 10 может опускаться под действием собственного веса из выдвинутого в убранное положение своей ступени).

Для подъема ступени гидродвигателя 10 (ходовой) из убранного положения в "полусреднее" положение гидропривода подают рабочую жидкость одновременно в плунжерную полость 9 гидродвигателя 5 и в плунжерную полость 12 гидродвигателя 10, а плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливают соответственно в положение "напор" и "слив" (чертеж, "б" и "в"). При этом рабочая жидкость подается через двухпозиционный распределитель 3, а вспомогательная полость 8 гидродвигателя 5 соединена со сливным баком 13 через двухпозиционный распределитель 4 (поскольку полость 8 подключена к сливному баку 13, ступень гидродвигателя 5 может также опускаться под действием собственного веса и переходить из выдвинутого положения своей ступени или гидропривода в убранное положение своей ступени, причем излишки рабочей жидкости будут вытесняться из плунжерной полости 9 гидродвигателя 5 и соответствующим образом перераспределяться).

Для опускания ступеней в убранное положение гидропривода полости 8 и 9 гидродвигателя 5, а также полость 12 гидродвигателя 10 подсоединяют к сливному баку 13, для чего плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливают соответственно в положение "слив" (чертеж, "а" и "в"). В результате этого рабочая жидкость сливается через двухпозиционные распределители 3 и 4, а ступени гидродвигателей 5 и 10 опускаются под действием собственного веса.

Таким образом, в гидроприводе количество гидролиний, подключающих потребителей, которыми являются гидродвигатели, сведено к минимуму (2 гидролинии на подачу и слив рабочей жидкости). За счет схемы включения гидрораспределителей достигается одновременное и независимое перемещение плунжеров гидродвигателей. В устройстве исключены гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства.

Поскольку один из гидродвигателей имеет неподвижно закрепленный элемент (корпус или плунжер) и используется его соединение в "пакет" с другим элементом гидропривода, то гидрораспределитель может быть удален, в частности, в другое помещение, а также выполнен с возможностью ручного управления, что делает заявленный гидропривод перспективным для использования, например, на подводных технических средствах. В этом случае минимизировано число проходов через корпус подводного технического средства, а также сохраняется возможность управления гидроприводом в случае обесточивания системы управления в аварийных или штатных ситуациях.

Изобретение относится к гидроприводам, которые могут быть использованы в подъемных устройствах. Гидропривод содержит гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость для принудительного перемещения соответственно плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен скалкой-трубопроводом. Плунжер гидродвигателя поступательного действия жестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательного действия. Управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционных распределителя, соединенных соответственно с плунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Гидропривод, содержащий гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость для принудительного перемещения соответственно плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен скалкой-трубопроводом, отличающийся тем, что плунжер гидродвигателя поступательного действия жестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательного действия, при этом управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционных распределителя, соединенных соответственно с плунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия. 2. Гидропривод по п. 1, отличающийся тем, что скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, не превышающую величины отношения рабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости.