ПУЛЬСАТОРНЫЙ ГИДРОПРИВОД РАДИАЛЬНО-КОВОЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2004 года по МПК B21J7/16 

Изобретение относится к области кузнечно-прессового производства, а именно к пульсаторным гидроприводам радиально-ковочных машин, и может быть также использовано при создании и модернизации пульсаторных гидроприводов технологического оборудования различного назначения (например, испытательного оборудования, вибрационных конвейеров, виброкатков, машин для виброабразивной обработки деталей и т.п.).

Известен пульсаторный гидропривод (гидравлический пульсатор) вибрационного конвейера для транспортировки угля с приводом рабочего оборудования посредством гидроцилиндра, рабочие полости которого соединены силовыми гидролиниями с рабочими камерами насоса-пульсатора, содержащий устройство для защиты от перегрузок, выполненное в виде предохранительных клапанов, напорный канал каждого из которых соединен с соответствующей силовой гидролинией пульсаторного гидропривода, а сливной канал - с гидробаком [1].

В пульсаторном гидроприводе пульсирующий поток жидкости, создаваемый с помощью насоса-пульсатора, обеспечивает движение выходного звена объемного гидродвигателя, соответствующее характеру движения вытеснителя насоса-пульсатора. При срабатывании предохранительного клапана часть рабочей жидкости сливается через него из пульсаторного гидропривода, в связи с чем как во время перегрузки, так и после ее устранения характер движения выходного звена гидродвигателя указанного привода изменяется, и для восстановления прежнего закона движения в пульсаторный гидропривод необходимо добавить количество жидкости, равное тому, что слилось во время перегрузки через предохранительный клапан.

Следует отметить, что давление открытия проходного сечения предохранительного клапана всегда меньше его давления настройки, поэтому при использовании предохранительного клапана через него возможны утечки рабочей жидкости при давлении в пульсаторном гидроприводе, меньшем максимального рабочего значения.

Механическая энергия жидкости, слившейся из пульсаторного гидропривода через предохранительный клапан, преобразуется в тепловую энергию и, в конечном итоге, рассеивается в окружающую среду, то есть теряется. Добавление в пульсаторный гидропривод рабочей жидкости в количестве, равном количеству жидкости, слившейся через предохранительный клапан, требует существования системы компенсации утечек повышенной мощности и дополнительных затрат энергии.

Повышенные потери энергии, связанные с перетеканием рабочей жидкости через предохранительный клапан и необходимостью добавления в пульсаторный гидропривод количества жидкости, равного количеству жидкости, слившейся через предохранительный клапан при перегрузках гидропривода, являются недостатком известного пульсаторного гидропривода.

Наиболее близким к заявляемому техническому устройству является принятый в качестве прототипа пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины с приводом бойков посредством гидроцилиндров, полости рабочего хода которых соединены силовыми гидролиниями с рабочими камерами соответствующих насосов-пульсаторов, содержащий устройство для защиты от перегрузок, выполненное в виде пневмогидравлического аккумулятора, жидкостная полость которого соединена с силовой гидролинией пульсаторного гидропривода через промежуточное устройство, а к газовой полости подсоединены газовый предохранительный клапан и устройство контроля давления [2]. В известном пульсаторном гидроприводе пневмогидравлический аккумулятор имеет конструкцию поршневого типа, промежуточное устройство выполнено в виде дросселя с обратным клапаном, а в качестве устройства контроля давления в газовой полости аккумулятора используется реле давления.

Давление зарядки вышеуказанного пневмогидравлического аккумулятора газом (азотом) находится на уровне максимального рабочего давления пульсаторного гидропривода. Номинальный объем аккумулятора выбирается в соответствии с цикловой подачей насоса-пульсатора таким образом, чтобы даже при поступлении в него всей жидкости, подаваемой на такте нагнетания насосом-пульсатором, давление в аккумуляторе не превышало предельно допустимое для пульсаторного гидропривода значение.

При давлении в пульсаторном гидроприводе, меньшем максимального рабочего значения, пневмогидравлический аккумулятор не оказывает никакого влияния на работу пульсаторного гидропривода, так как его поршень под действием силы давления газа прижат к крышке со стороны жидкостной полости аккумулятора и неподвижен.

При повышении давления в пульсаторном гидроприводе сверх установленного максимального рабочего давления рабочая жидкость из пульсаторного гидропривода через обратный клапан дросселя с обратным клапаном свободно поступает в жидкостную полость пневмогидравлического аккумулятора, перемещая поршень. При этом объем газовой полости аккумулятора уменьшается, газ в ней сжимается и давление газа, а значит и рабочей жидкости в пульсаторном гидроприводе, увеличивается. Однако, поскольку объем жидкости, подаваемой насосом-пульсатором за такт нагнетания, ограничен, а номинальный объем аккумулятора выбирается оговоренным выше образом, то давление в аккумуляторе и соответственно в пульсаторном гидроприводе, не должно превышать предельно допустимую для пульсаторного гидропривода величину. Если по каким-либо причинам давление газа в аккумуляторе все же достигнет предельно допустимого для пульсаторного гидропривода значения, то дальнейший рост давления газа (и жидкости в жидкостной полости аккумулятора) предотвращается благодаря срабатыванию газового предохранительного клапана.

Когда после устранения перегрузки (после начала разведения бойков) давление в пульсаторном гидроприводе радиально-ковочной машины уменьшается, рабочая жидкость вытесняется сжатым газом из пневмогидравлического аккумулятора в силовую гидролинию пульсаторного гидропривода в том же количестве, в котором она поступила в аккумулятор при перегрузке, вследствие чего после работы с перегрузкой автоматически без каких-либо дополнительных систем восстанавливается прежний закон движения выходного звена гидроцилиндра пульсаторного гидропривода, а соответственно и движение бойков машины.

Из аккумулятора жидкость перетекает в силовую гидролинию пульсаторного гидропривода через регулируемый дроссель, входящий в состав дросселя с обратным клапаном, с помощью которого ее расход при возврате можно регулировать и тем самым можно снизить динамику работы пульсаторного гидропривода при его работе в режиме перегрузок.

При понижении давления в газовой полости пневмогидравлического аккумулятора ниже уровня максимального рабочего давления срабатывает реле давления, по сигналу которого работа пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины блокируется.

Недостатки известного пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины связаны с типом используемого в его составе пневмогидравлического аккумулятора.

Во-первых, пневмогидравлический аккумулятор поршневого типа обладает достаточно низкой герметичностью, вследствие чего происходят разрядка его газовой полости и насыщение рабочей жидкости в пульсаторном гидроприводе газом, что существенно снижает его жесткость. Поэтому при эксплуатации пульсаторного гидропривода возникает необходимость в частых подзарядках аккумулятора и проведении операций по удалению газа из рабочей жидкости, что увеличивает трудоемкость обслуживания пульсаторного гидропривода.

Во-вторых, поршневой аккумулятор является достаточно инерционным (и обладает соответственно невысоким быстродействием), а в третьих, характеризуется достаточно высокими силами трения в уплотнениях поршня (и из-за этого заметным различием значений давления в жидкостной и газовой полостях). Последние факторы снижают надежность выполнения требования, заключающегося в том, что при эксплуатации радиально-ковочной машины давление рабочей жидкости в ее пульсаторном гидроприводе не должно превышать предельно допустимую для пульсаторного гидропривода величину.

Технической задачей изобретения является снижение трудоемкости обслуживания пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины при одновременном повышении надежности его защиты от перегрузок по давлению.

Для решения поставленной задачи в известном пульсаторном гидроприводе радиально-ковочной машины с приводом бойков посредством гидроцилиндров, полости рабочего хода которых соединены силовыми гидролиниями с рабочими камерами соответствующих насосов-пульсаторов, содержащем устройство для защиты от перегрузок, выполненное в виде пневмогидравлического аккумулятора, жидкостная полость которого соединена с силовой гидролинией пульсаторного гидропривода через промежуточное устройство, а к газовой полости подсоединены газовый предохранительный клапан и устройство контроля давления, согласно изобретению пневмогидравлический аккумулятор имеет конструкцию баллонного типа с установленным в его жидкостном канале клапаном с нормально открытым проходным сечением, подпружиненный затвор которого выступает за габариты своего седла в жидкостную полость аккумулятора, промежуточное устройство содержит последовательно установленный дозатор, при этом к гидролинии между жидкостной полостью пневмогидравлического аккумулятора и дозатором подключена нормально закрытая гидролиния для заправки аккумулятора рабочей жидкостью.

В частных случаях исполнения пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины имеет следующие отличительные признаки.

Согласно изобретению гидролиния для заправки пневмогидравлического аккумулятора рабочей жидкостью снабжена краном с нормально закрытым проходным сечением, второй канал которого соединен с исполнительным каналом гидрораспределителя, напорный канал которого соединен с гидравлическим источником питания, а сливной канал - со сливом.

Согласно изобретению к гидролинии между жидкостной полостью пневмогидравлического аккумулятора и дозатором подсоединен датчик давления.

Согласно изобретению устройство контроля давления в газовой полости пневмогидравлического аккумулятора выполнено в виде датчика давления.

Согласно изобретению дозатор выполнен с объемом, не меньшим изменения объема рабочей камеры насоса-пульсатора на такте нагнетания.

Согласно изобретению дозатор выполнен поршневого типа.

Согласно изобретению дозатор выполнен мембранного типа.

Использование в устройстве для защиты пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины от перегрузок пневмогидравлического аккумулятора баллонного типа обусловлено тем, что баллонные пневмогидравлические аккумуляторы обладают высокой герметичностью, благодаря чему в процессе эксплуатации гидропривода исключается необходимость в частых подзарядках аккумулятора газом (азотом) и проведении операций по удалению газа из рабочей жидкости, то есть обеспечивается снижение трудоемкости обслуживания пульсаторного гидропривода.

Пневмогидравлические аккумуляторы баллонного типа наименее инерционны из всех известных аккумуляторов с разделителем жидкой и газовой сред, характеризуются незначительными силами внутреннего трения и, кроме того, серийно выпускаются промышленностью в специальном исполнении, предназначенном для эксплуатации при больших значениях расхода рабочей жидкости. Перечисленные достоинства указанных аккумуляторов создают предпосылки для надежного ограничения максимальной величины давления в пульсаторном гидроприводе при использовании в устройстве защиты его от перегрузок аккумулятора данного типа.

Однако в пневмогидравлических аккумуляторах высокого давления баллонного типа для исключения выдавливания газом резинового мешка, используемого в качестве разделителя жидкости и газа, в жидкостный канал аккумулятора в указанном канале устанавливается специальный клапан с нормально открытым проходным сечением. Подпружиненный затвор этого клапана при отсутствии его контакта с резиновым мешком выступает за габариты своего седла в жидкостную полость аккумулятора. При опорожнении же жидкостной полости аккумулятора резиновый мешок, вступив в контакт с затвором, преодолевая усилие пружины, прижимает затвор к седлу, в результате чего жидкостный канал перекрывается.

Для длительной безотказной работы пневмогидравлического аккумулятора баллонного типа в жидкостной полости аккумулятора при его работе всегда должно находиться некоторое количество жидкости, по крайней мере, такое, чтобы резиновый мешок не контактировал с затвором клапана. Указанный клапан не рассчитан на работу с высокой скоростью переключении, то есть с высокой скоростью закрытия и открытия его проходного сечения.

При использовании пневмогидравлического аккумулятора баллонного типа в качестве устройства для защиты пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины от перегрузок и непосредственном подключении его жидкостной полости к силовой гидролинии пульсаторного гидропривода не исключен прорыв резинового мешка в месте его контакта с затвором, влекущий за собой нарушение работоспособности привода и необходимость проведения ремонтных работ и операций по удалению газа из рабочей жидкости. Причиной прорыва резинового мешка может быть, например, то, что после следующего за перегрузкой пульсаторного гидропривода резкого снижения давления рабочей жидкости в нем, связанного с началом процесса разведения бойков, при высоком расходе рабочей жидкости из аккумулятора затвор в направлении седла движется в определенных ситуациях (например, из-за подклинивания затвора в направляющих) с меньшей скоростью, чем контактирующий с ним торец резинового мешка. Вследствие этого резиновый мешок как бы подворачивается по периметру тарели затвора на его запорную кромку и затем по этому месту прихлопывается между затвором и седлом, что в конечном итоге приводит к быстрому разрушению мешка.

Для исключения выхода из строя резинового мешка пневмогидравлического аккумулятора по вышеуказанной причине и снижения тем самым трудоемкости обслуживания пульсаторного гидропривода жидкостную полость пневмогидравлического аккумулятора баллонного типа согласно предлагаемому изобретению подсоединяют к силовой гидролинии пульсаторного гидропривода посредством последовательно установленного дозатора.

Дозатор обеспечивает при работе устройства для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок вытекание из жидкостной полости аккумулятора после устранения перегрузки такого же количества жидкости, которое поступило в жидкостную полость аккумулятора при перегрузке пульсаторного гидропривода. Вследствие этого в жидкостной полости аккумулятора всегда может находиться некоторое гарантированное количество жидкости, необходимое для исключения контакта резинового мешка аккумулятора с затвором клапана, проходное сечение которого в результате постоянно находится в полностью открытом состоянии.

Подсоединение к гидролинии между жидкостной полостью пневмогидравлического аккумулятора и дозатором датчика давления и гидролинии для заправки аккумулятора жидкостью, снабженной краном с нормально закрытым проходным сечением, второй канал которого соединен с исполнительным каналом гидрораспределителя, напорный канал которого соединен с гидравлическим источником питания, а сливной канал - со сливом, и выполнение устройства контроля давления в газовой полости пневмогидравлического аккумулятора в виде датчика давления необходимы для подготовки устройства для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок к работе и повышения надежности защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок по давлению. Данная подготовка производится следующим образом.

При выключенном пульсаторном гидроприводе и открытом проходном сечении входящего в состав устройства крана, второй канал которого при этом должен быть соединен посредством гидрораспределителя со сливом, газовую полость пневмогидравлического аккумулятора заряжают газом (предпочтительно азотом) до давления, составляющего порядка 90% от максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода. Затем по-прежнему при выключенном пульсаторном гидроприводе второй канал крана посредством гидрораспределителя соединяют с гидравлическим источником питания, давление на выходе которого должно быть равно максимальному рабочему давлению, установленному для пульсаторного гидропривода. Рабочая жидкость от источника питания заполняет рабочую камеру дозатора со стороны подсоединения пневмогидравлического аккумулятора (если она до этого не была заполнена) и отжимает разделительный элемент дозатора (поршень в случае поршневого дозатора или мембрану с жестким центром в случае мембранного дозатора) до упора в направлении рабочей камеры дозатора со стороны подсоединения к силовой гидролинии пульсаторного гидропривода. Затем рабочая жидкость начинает поступать в жидкостную полость аккумулятора, открыв проходное сечение входящего в его состав клапана, вследствие чего объем газовой полости аккумулятора уменьшается, а давление газа увеличивается. После того как давление в газовой полости аккумулятора поднимется до максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода, что фиксируется с помощью датчика давления, подключенного к газовой полости аккумулятора, проходное сечение крана закрывают. В результате разделительный элемент дозатора находится на упоре, а в жидкостной полости аккумулятора находится рабочая жидкость, объем которой составляет порядка 10% от номинального объема аккумулятора, благодаря чему резиновый мешок аккумулятора не контактирует с затвором его клапана. Устройство готово к использованию.

Выполнение дозатора с объемом, не меньшим изменения объема рабочей камеры насоса-пульсатора на такте нагнетания, необходимо для обеспечения надежной защиты пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины от перегрузок даже в том случае, когда сведение бойков из их задней мертвой точки сразу требует создания в пульсаторном гидроприводе давления, большего максимального рабочего значения.

Выполнение дозатора поршневого типа обусловлено тем, что дозатор указанного типа обладает высокой долговечностью, благодаря чему обеспечивается продолжительный срок работы устройства для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок и соответственно снижается трудоемкость обслуживания пульсаторного гидропривода.

Выполнение дозатора мембранного типа обусловлено тем, что дозатор указанного типа обладает высокой герметичностью, благодаря чему обеспечивается продолжительный срок работы устройства для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок между его регулировками и соответственно снижается трудоемкость обслуживания пульсаторного гидропривода.

Номинальный объем пневмогидравлического аккумулятора выбирают таким образом, чтобы при принятом исходном количестве жидкости в аккумуляторе, давлении газа в нем, равном максимальному рабочему давлению, установленному для пульсаторного гидропривода, и поступлении в жидкостную полость аккумулятора жидкости в объеме, равном изменению объема рабочей камеры насоса-пульсатора на такте нагнетания, давление газа в аккумуляторе не поднималось выше величины, предельно допустимой для пульсаторного гидропривода при перегрузках.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины.

На чертеже для наглядности дополнительно приведено схематическое изображение четырехбойковой радиально-ковочной машины (в общем случае количество бойков может быть иным). Поскольку пульсаторный гидропривод всех бойков выполнен идентичным, то элементы привода показаны только для одного бойка.

Пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины с приводом бойков 1 посредством гидроцилиндров 2, полости 3 рабочего хода которых силовыми гидролиниями 4 соединены с рабочими камерами 5 соответствующих насосов-пульсаторов 6 содержит устройство 7 для защиты от перегрузок, выполненное на основе пневмогидравлического аккумулятора 8 баллонного типа.

Пневмогидравлический аккумулятор 8 снабжен установленным в его жидкостном канале клапаном с нормально открытым проходным сечением, подпружиненный затвор 9 которого выступает за габариты своего седла в жидкостную полость 10 аккумулятора 8.

К газовой полости 11 аккумулятора 8 подсоединены газовый предохранительный клапан 12 и устройство контроля давления, выполненное в виде датчика давления 13.

Давление газа (азота) в газовой полости 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 при принятом исходном количестве рабочей жидкости в его жидкостной полости 10 находится на уровне максимального рабочего давления пульсаторного гидропривода.

Номинальный объем аккумулятора 8 выбран таким образом, чтобы при принятом исходном количестве жидкости в аккумуляторе, давлении газа в нем, равном максимальному рабочему давлению, установленному для пульсаторного гидропривода, и поступлении в жидкостную полость 10 аккумулятора жидкости в объеме, равном изменению объема рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 на такте нагнетания, давление газа в аккумуляторе 8 не поднималось выше величины, предельно допустимой для пульсаторного гидропривода при перегрузках.

Жидкостная полость 10 аккумулятора 8 соединена с силовой гидролинией 4 пульсаторного гидропривода через промежуточное устройство, содержащее последовательно установленный дозатор 14 (на чертеже показан вариант исполнения пульсаторного гидропривода с дозатором поршневого типа) с рабочими камерами 15 и 16. При этом рабочая камера 15 дозатора 14 соединена с жидкостной полостью 10 аккумулятора 8, а рабочая камера 16 - с силовой гидролинией 4 пульсаторного гидропривода со стороны ее подсоединения к рабочей камере 5 насоса-пульсатора 6.

Объем дозатора 14 выполнен не меньшим изменения объема рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 на такте нагнетания.

К гидролинии 17 между жидкостной полостью 10 пневмогидравлического аккумулятора 8 и рабочей камерой 15 дозатора 14 подсоединен датчик давления 18 и гидролиния 19 для заправки пневмогидравлического аккумулятора 8 рабочей жидкостью, снабженная краном 20 с нормально закрытым проходным сечением. Второй канал крана 20 соединен с исполнительным каналом гидрораспределителя 21, напорный канал которого соединен с гидравлическим источником питания 22, а сливной канал - со сливом 23. Давление на выходе источника питания 22 при его работе равно максимальному рабочему давлению, установленному для пульсаторного гидропривода.

Гидрораспределитель 21 выполнен двухпозиционным с электромагнитным управлением и пружинным возвратом золотника в исходную позицию (управление данного гидрораспределителя может быть также иным, например ручным). При исходном положении золотника гидрораспределителя 21, которое он занимает при обесточенном электромагните управления, его исполнительный канал соединен со сливным каналом, а напорный канал перекрыт. Во второй рабочей позиции золотника гидрораспределителя 21, которую он занимает при подаче управляющего напряжения на электромагнит, исполнительный канал гидрораспределителя соединен с напорным каналом, а сливной канал перекрыт.

В силовой гидролинии 4 между полостью 3 рабочего хода гидроцилиндра 2 и рабочей камерой 5 соответствующего насоса-пульсатора 6 установлено трехлинейное двухпозиционное распределительное устройство 24, третий канал которого соединен с наполнительным гидробаком 25. Посредством указанного распределительного устройства рабочая камера 5 насоса-пульсатора сообщается с наполнительным гидробаком 25 (что используется для остановки бойков 1, то есть для прекращения процесса ковки) или с полостью 3 рабочего хода гидроцилиндра 2 (что необходимо для совершения бойками 1 рабочего движения и выполнения ковки).

К гидролинии 4 между полостью 3 рабочего хода гидроцилиндра 2 и распределительным устройством 24 подсоединена система 26 установки ковочного размера и компенсации погрешности его обеспечения.

Трехлинейное двухпозиционное распределительное устройство 24 и система 26 установки ковочного размера и компенсации погрешности его обеспечения имеют электрическое управление, и их электрические входы соединены с соответствующими выходами электронного блока управления (контроллера) радиально-ковочной машины (на чертеже электронный блок управления и перечисленные соединения не показаны).

Гидроцилиндры 2 жестко закреплены на станине 27 радиально-ковочной машины и предназначены для сведения бойков 1 и создания усилия деформации заготовки (поковки) (на чертеже заготовка не изображена). В показанной на чертеже схеме радиально-ковочной машины бойки 1 закреплены на рычагах 28, установленных на станине 27 с возможностью поворота относительно осей 29. Для разведения бойков 1 служат гидроцилиндры обратного хода 30, рабочие полости (полости обратного хода) которых соединены с системой 31 питания их рабочей жидкостью. Выходное звено (плунжер) 32 гидроцилиндра 2 взаимодействует с рычагом 28 через гидростатическую опору 33. Шток гидроцилиндра обратного хода 30 связан с рычагом 28 через тягу 34.

Пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины работает следующим образом.

При разобщении посредством трехлинейного двухпозиционного распределительного устройства 24 рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 с полостью 3 рабочего хода гидроцилиндра 2 и сообщении указанной рабочей камеры с наполнительным гидробаком 25, рабочая жидкость из рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 перетекает в наполнительный гидробак 25 и обратно. Канал распределительного устройства 24, с которым соединена полость 3 рабочего хода гидроцилиндра 2, при этом перекрыт, а в рабочей полости гидроцилиндра обратного хода 30 с помощью системы 31 питания его рабочей жидкостью поддерживается постоянное рабочее давление, необходимое для разведения бойков 1. В рассматриваемой ситуации бойки 1 находятся в состоянии остановки. Следует отметить, что при подаче управляющего сигнала на остановку бойков 1 переключение распределительного устройства 24 производится в момент времени, когда объем рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 имеет максимальное значение. Соответственно остановка бойков 1 происходит в их задней мертвой точке (то есть при разведенных бойках).

С помощью системы 26 установки ковочного размера и компенсации погрешности его обеспечения по сигналу, поступающему на ее вход с соответствующего выхода электронного блока управления (контроллера) радиально-ковочной машины (на чертеже электронный блок управления не показан), путем подачи дополнительного объема рабочей жидкости в силовую гидролинию 4 (и тем самым в полость рабочего хода 3 гидроцилиндра 2) или отбора жидкости из этой гидролинии положение задней мертвой точки бойка 1 и соответственно установка ковочного размера могут быть изменены, а именно при подаче дополнительного объема жидкости ковочный размер уменьшается, при отборе жидкости ковочный размер увеличивается.

Путем разобщения посредством трехлинейного двухпозиционного распределительного устройства 24 рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 с наполнительным гидробаком 25 и сообщения ее с полостью 3 рабочего хода гидроцилиндра 2 машина переводится в режим ковки.

На такте нагнетания (при уменьшении объема рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6) рабочая жидкость вытесняется из рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6 и по гидролинии 4 поступает в полость 3 рабочего хода гидроцилиндра 2. В результате этого плунжер 32 выдвигается из полости 3 гидроцилиндра 2, поворачивает через гидростатическую опору 33 рычаг 28 с бойком 1 относительно оси 29 в направлении заготовки (поковки) (на чертеже заготовка не показана), а рычаг 28 в свою очередь через тягу 34 вытягивает из гидроцилиндра обратного хода 30 его шток.

После вступления бойка 1 в контакт с заготовкой (поковкой) и начала ее деформирования давление в полости 3 рабочего хода гидроцилиндра 2, силовой гидролинии 4 и рабочей камере 5 насоса-пульсатора 6 увеличивается пропорционально усилию сопротивления заготовки (поковки) деформации.

На такте всасывания (при увеличении объема рабочей камеры 5 насоса-пульсатора 6) шток гидроцилиндра 30 обратного хода под действием рабочей жидкости, поступающей в рабочую полость этого гидроцилиндра от системы 31, втягивается и через тягу 34 поворачивает рычаг 28 с бойком 1 вокруг оси 29 в направлении разведения бойков 1, а рычаг 28 в свою очередь через гидростатическую опору 33 перемещает плунжер 32 внутрь полости рабочего хода 3 гидроцилиндра 2. Вытесняемая при этом из полости рабочего хода 3 гидроцилиндра 2 рабочая жидкость перетекает по гидролинии 4 в рабочую камеру 5 насоса-пульсатора 6.

После начала разведения бойков (и соответственно прекращения процесса деформации поковки) давление в полости рабочего хода 3 гидроцилиндра 2, силовой гидролинии 4 и рабочей камере 5 насоса-пульсатора 6 уменьшается.

В процессе ковки с помощью системы 26 установки ковочного размера и компенсации погрешности его обеспечения осуществляется компенсация погрешности обеспечения ковочного размера, обусловленной утечками и сжимаемостью рабочей жидкости, а также упругими деформациями металлоконструкций машины, и производится изменение ковочного размера, что позволяет ковать заготовки (поковки) переменного профиля.

Если давление в силовой гидролинии 4 пульсаторного гидропривода машины не превышает максимальное рабочее значение, то разделительный элемент (поршень) дозатора 14 под действием силы давления жидкости, действующей на него со стороны рабочей камеры 15, соединенной с жидкостной полостью 10 пневмогидравлического аккумулятора 8, где давление имеет величину, равную максимальному рабочему значению, прижат к упору и неподвижен. Поэтому в указанном случае устройство 7 для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок никак не влияет на работу пульсаторного гидропривода.

При повышении давления в силовой гидролинии 4 пульсаторного гидропривода и соответственно в соединенной с ней рабочей камере 16 дозатора 14 сверх установленного максимального рабочего давления разделительный элемент (поршень) дозатора 14 смещается в направлении камеры 15, соединенной с жидкостной полостью 10 пневмогидравлического аккумулятора 8, из-за разности давлений в рабочих камерах 16 и 15 дозатора. При этом рабочая жидкость из камеры 15 вытесняется в жидкостную полость 10 аккумулятора 8 в количестве, равном количеству жидкости, поступившей в рабочую камеру 16 из силовой гидролинии 4 пульсаторного гидропривода.

В результате объем газовой полости 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 уменьшается, газ в ней сжимается и давление газа, а значит и давление рабочей жидкости в жидкостной полости 10 аккумулятора 8 и соответственно в силовой гидролинии 4 пульсаторного гидропривода увеличивается. Однако, поскольку объем жидкости, подаваемой насосом-пульсатором 5 за такт нагнетания, ограничен, и номинальный объем аккумулятора 8 выбран в соответствии с цикловой подачей насоса-пульсатора 6, то даже если в жидкостную полость 10 аккумулятора 8 поступит объем жидкости, равный объему жидкости, подаваемой насосом-пульсатором 6 на такте нагнетания, давление в аккумуляторе 8 и соответственно в пульсаторном гидроприводе не превысит величину, предельно допустимую для пульсаторного гидропривода при перегрузках. Если по каким-либо причинам давление газа в газовой полости 11 аккумулятора 8 все же достигнет предельно допустимого для пульсаторного гидропривода значения, то дальнейший рост давления газа (и жидкости в жидкостной полости 10 аккумулятора 8) предотвращается благодаря срабатыванию газового предохранительного клапана 12.

Когда после начала разведения бойков 1 давление в пульсаторном гидроприводе уменьшается, рабочая жидкость вытесняется сжатым газом из жидкостной полости 10 пневмогидравлического аккумулятора 8 в соединенную с ним рабочую камеру 15 дозатора 14 при соответствующем перемещении разделительного элемента (поршня) дозатора 14 в направлении рабочей камеры 16 последнего, соединенной с силовой гидролинией 4 пульсаторного гидропривода. При этом в силовую гидролинию 4 из соединенной с ней рабочей камеры 16 дозатора 14 происходит вытеснение рабочей жидкости. Когда разделительный элемент (поршень) дозатора 14 вновь дойдет до упора и остановится, количество жидкости, которое поступит в силовую гидролинию 4 пульсаторного гидропривода из соединенной с ней рабочей камеры 16 дозатора 14, будет равным количеству жидкости, которое поступило в указанную полость 16 при перегрузке, вследствие чего после работы с перегрузкой автоматически без каких-либо дополнительных систем восстанавливается прежний закон движения плунжеров 32 гидроцилиндров 2 и соответственно бойков 1 радиально-ковочной машины, а в жидкостной полости 10 аккумулятора 8 сохраняется количество жидкости, необходимое для длительной безотказной работы аккумулятора баллонного типа.

Конструкция пневмогидравлического аккумулятора 8 баллонного типа обеспечивает герметичное разделение жидкостной 10 и газовой 11 полостей и соответственно жидкости и газа в аккумуляторе, вследствие чего при исправном аккумуляторе исключено попадание из него газа в рабочую жидкость, что снижает трудоемкость обслуживания пульсаторного гидропривода.

Однако возможны утечки газа из газовой полости 11 аккумулятора 8 через трубопроводные соединения в атмосферу, а также утечка рабочей жидкости из жидкостной полости 10 аккумулятора 8 и соединенных с ней полостей (например, в силовую гидролинию 4 пульсаторного гидропривода по подвижному соединению поршня дозатора 14 с его корпусом). И в том и в другом случаях статическое давление газа в газовой полости 11 аккумулятора 8, фиксируемое с помощью датчика давления 13, уменьшается по величине.

При понижении давления в газовой полости 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 ниже уровня максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода, на основании сигнала с датчика давления 13 блокируется возможность работы пульсаторного гидропривода в режиме ковки. Датчик давления 13 позволяет также фиксировать моменты работы пульсаторного гидропривода с перегрузкой.

При пониженном давлении в газовой полости 11 пневмогидравлического аккумулятора 8 необходимо при выключенном пульсаторном гидроприводе открыть проходное сечение крана 20.

Если при этом давление в газовой полости 11 аккумулятора 8 (согласно показанию датчика давления 13) будет иметь значение, меньшее того, что было обеспечено при зарядке аккумулятора 8 газом, то имеет место утечка газа из газовой полости 11 аккумулятора 8 в атмосферу. Необходимо устранить причину этой утечки и зарядить газовую полость пневмогидравлического аккумулятора газом (азотом) до давления, составляющего порядка 90% от максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода.

Если в рассматриваемом случае давление в газовой полости 11 аккумулятора 8 (согласно показанию датчика давления 13) будет иметь значение не меньшее того, что было обеспечено при зарядке аккумулятора 8 газом, то утечка газа из газовой полости 11 аккумулятора 8 отсутствует, но имеется утечка рабочей жидкости из жидкостной полости 10 аккумулятора. При необходимости следует заменить соответствующие уплотнения, а затем путем добавления рабочей жидкости в жидкостную полость 10 аккумулятора 8 довести давление газа в его газовой полости 11 до значения максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода.

Для этого необходимо включить источник питания 22 (если он выключен) и подать управляющее напряжение на электромагнит гидрораспределителя 21 (в результате чего его золотник переместится во вторую рабочую позицию). После указанных действий обслуживающего персонала рабочая жидкость от источника питания 22 заполняет рабочую камеру дозатора 15 (если она до этого не имела максимальный объем) и отжимает разделительный элемент (поршень) дозатора 14 до упора в направлении рабочей камеры 16. Далее рабочая жидкость начинает поступать в жидкостную полость 10 аккумулятора 8, вследствие чего объем газовой полости 11 аккумулятора 8 уменьшается, а давление газа увеличивается. После того как давление в газовой полости 11 аккумулятора 8 поднимется до максимального рабочего давления, установленного для пульсаторного гидропривода, что фиксируется с помощью датчика давления 13, проходное сечение крана 20 закрывают, электромагнит гидрораспределителя 21 обесточивают, источник питания 22 выключают (если он дополнительно не используется для питания других систем). В результате разделительный элемент дозатора 14 находится на упоре, а в жидкостной полости 10 аккумулятора 8 находится рабочая жидкость, объем которой составляет порядка 10% от номинального объема аккумулятора 8, благодаря чему резиновый мешок аккумулятора 8 не контактирует с затвором 9 его клапана. Устройство 7 для защиты пульсаторного гидропривода от перегрузок вновь готово к использованию.

В процессе работы пульсаторного гидропривода при наличии утечки рабочей жидкости из жидкостной полости 10 аккумулятора 8 и соединенных с ней полостей давление газа в газовой полости 11 аккумулятора может не уменьшаться из-за нагрева газа. Если датчик давления 18, подсоединенный к гидролинии 17 между жидкостной полостью 10 пневмогидравлического аккумулятора 8 и дозатором 14, показывает давление, меньшее (с учетом максимальных погрешностей измерения), чем датчик давления 13, присоединенный к газовой полости 11 аккумулятора 8, то возможность работы пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины в режиме ковки блокируется, поскольку причиной расхождения показаний датчиков 18 и 13 может быть то, что из-за утечек рабочей жидкости произошло опорожнение жидкостной полости 10 аккумулятора 8 (что недопустимо из условия обеспечения длительной безотказной работы пневмогидравлического аккумулятора баллонного типа) и затвор 9 клапана, входящего в состав аккумулятора 8, прижат к своему седлу резиновым мешком, разобщая жидкостную полость 10 аккумулятора 8 с гидролинией 17.

Как следует из вышеприведенного описания устройства и работы предлагаемого пульсаторного гидропривода радиально-ковочной машины, он является надежно защищенным от перегрузок по давлению и характеризуется пониженной по сравнению с прототипом трудоемкостью обслуживания.

Литературные источники

1. Варсанофьев В.Д., Кузнецов О.В. Гидравлические вибраторы. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - С.18, рис. 1.4.

2. Schema di oleodinamika R630 (Гидравлический привод R630. Гидравлическая схема). Фирма "DANIELI". Чертеж 85.4297.06.2.А.Р.

Изобретение относится к области кузнечно-прессового производства и может быть использовано при создании и модернизации гидроприводов технологического оборудования различного назначения. Пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины с приводом бойков посредством гидроцилиндров содержит устройство для защиты от перегрузок в виде пневмогидравлического аккумулятора. Жидкостная полость последнего соединена с силовой гидролинией пульсаторного гидропривода через промежуточное устройство. К газовой полости подсоединены газовый предохранительный клапан и устройство контроля давления. Аккумулятор имеет конструкцию баллонного типа с установленным в его жидкостном канале клапаном с нормально открытым проходным сечением. Подпружиненный затвор клапана выступает за габариты своего седла в жидкостную полость аккумулятора. Промежуточное устройство содержит последовательно установленный дозатор, а к гидролинии между жидкостной полостью аккумулятора и дозатором подключена нормально закрытая гидролиния для заправки аккумулятора рабочей жидкостью. В результате обеспечивается снижение трудоемкости обслуживания гидропривода при одновременном повышении надежности его защиты от перегрузок по давлению. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пульсаторный гидропривод радиально-ковочной машины с приводом бойков посредством гидроцилиндров, полости рабочего хода которых соединены силовыми гидролиниями с рабочими камерами соответствующих насосов-пульсаторов, содержащий устройство для защиты от перегрузок, выполненное в виде пневмогидравлического аккумулятора, жидкостная полость которого соединена с силовой гидролинией пульсаторного гидропривода через промежуточное устройство, а к газовой полости подсоединены газовый предохранительный клапан и устройство контроля давления, отличающийся тем, что пневмогидравлический аккумулятор имеет конструкцию баллонного типа с установленным в его жидкостном канале клапаном с нормально открытым проходным сечением, подпружиненный затвор которого выступает за габариты своего седла в жидкостную полость аккумулятора, промежуточное устройство содержит последовательно установленный дозатор, при этом к гидролинии между жидкостной полостью пневмогидравлического аккумулятора и дозатором подключена нормально закрытая гидролиния для заправки аккумулятора рабочей жидкостью.2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что гидролиния для заправки пневмогидравлического аккумулятора рабочей жидкостью снабжена краном с нормально закрытым проходным сечением, второй канал которого соединен с исполнительным каналом гидрораспределителя, напорный канал которого соединен с гидравлическим источником питания, а сливной канал - со сливом.3. Гидропривод по п.1 или 2, отличающийся тем, что к гидролинии между жидкостной полостью пневмогидравлического аккумулятора и дозатором подсоединен датчик давления.4. Гидропривод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что устройство контроля давления в газовой полости пневмогидравлического аккумулятора выполнено в виде датчика давления.5. Гидропривод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что дозатор выполнен с объемом, не меньшим изменения объема рабочей камеры насоса-пульсатора на такте нагнетания.6. Гидропривод по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дозатор выполнен поршневого типа.7. Гидропривод по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дозатор выполнен мембранного типа.