Устройство для торможения и останова груза Советский патент 1992 года по МПК F16F9/14 

сл

С

Использование: гидромашиностроение, стрелоподъемные механизмы сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин, а именно их гидроприводы Сущность изобретения: устройство для торможения и останова груза содержит гидроцилиндр 1 с амортизационной камерой 2, трехпозици- онный гидрораспределитель 20, гидрозамок 14, два обратных клапана 21 и 28, регулируемый дроссель 7 и два постоянных дросселя 23 и 25. Элементы устройства гидравлически связаны соответствующим образом между собой посредством магистралей. 2 ил.

-ч

00

Ј

00

4

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в качестве гасителя колебания давления в гидроприводе на этапе опускания стрело- подъемных механизмов сельскохозяйственных, стройте льЧШ и дорожных машин.

Известно устройство для торможения и остайЬёаТруэа, сВде ржащее гидроцилиндр с амортизационной камерой, регулируемый дроссель, выполненный в виде размещенных в корпусе золотника и поршня, которые делят внутреннюю полость корпуса на золотниковую и поршневую. При этом между золотником и поршнем установлена пружина. Золотниковая полость регулируемого дросселя сообщена с амортизационной камерой гидроцилиндра и одновременно с напорной магистралью через обратный клапан, а также сообщена со сливной магистралью. Кроме того, амортизационная камера гидроцилиндра сообщена с поршневой полостью регулируемого дросселя через обратный клапан и постоянный дроссель и одновременно сообщена со сливной магистралью через дополнительный постоянный дроссель и обратный клапан. Данное устройство обеспечивает постоянную скорость перемещения выходного звена гидроцилиндра - штока. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра не зависит от внешней нагрузки, действующей на гидроцилиндр. Этим достигается снижение колебания давления в гидроприводе при изменяющихся внешних нагрузках за счет автоматического изменения площади проходного сечения дросселя, обеспечивающего сброс рабочей среды из амортизационной камеры гидроцилиндра в сливную магистраль. К недостаткам данного устройства следует отнести наличие потерь некоторой части рабочей среды через регулируемый и нерегулируемый дроссели в случае установки выходного звена гидроцилиндра в исходное положение, т. е. при подаче жидкости в амортизационную камеру гидроцилиндра по напорной магистрали от источника энергии (движение штока влево). .

Этот недостаток устранен в устройстве для торможения и останова груза, принятом в качестве прототипа, за счет того, что амортизационная камера гидроцилиндра сообщена с поршневой полостью регулируемого дросселя через клапан и постоянный дроссель и одновременно Поршневая полость сообщена с напорной магистралью через дополнительный постоянный дроссель. При этом напорная магистраль сообщена с источником гидравлической энергии через гидрораспределитель. Однако в данном

случае, как в ранее приведенном, дальней- , шее снижение колебания давления в амортизационной камере гидроцилиндра возможно только за счет уменьшения величины проходного сечения регулируемого дросселя, а это, в свою очередь, приводит к снижению скорости перемещения выходного звена гидроцилиндра, а следовательно, и к снижению производительности

выполнения полезной работы данным устройством, что является его недостатком.

Целью изобретения является повышение эффективности гашения колебания в начальный период опускания груза путем

снижения амплитуды и длительности процесса колебания давления в амортизационной камере гидроцилиндра.

Поставленная цель достигается тем, что клапан, соединяющий амортизационную

камеру гидроцилиндра с поршневой полостью регулируемого дросселя, представляет собой гидрозамок. При этом выход данного гидрозамка связан с амортизационной камерой гидроцилиндра, а полость управления гидрозамком соединена с поршневой полостью регулируемого дросселя. Гидрораспределитель выполнен трехпозицион- ным. вход которого в нейтральном положении золотника связан со сливом.

Кроме того, устройство снабжено дополнительным обратным клапаном, сообщающим другой выход гидрораспределителя со входом гидрозамка и одновременно с полостью управления гидрозамком и через регулируемый дроссель соединен со сливной магистралью, связанной через дополнительный постоянный дроссель с поршневой полостью регулируемого дросселя.

На фиг. 1 представлена гидравлическая

схема устройства; на фиг. 2 - процесс колебания давления в гидроприводе традиционного и предложенного устройств.

Устройство для торможения и останова груза содержит гидроцилиндр1 с амортизационной камерой 2 и штоковой камерой 3, а также шток 4, шарнирно соединенный со стрелкой 5 и грузом 6. Кроме того, устройство включает в себя регулируемый дроссель 7, снабженный золотником 8 и поршнем 9,

установленные с возможностью осевого перемещения и взаимодействия между собой через пружину 10. Причем, в исходном положении между золотником 8 и псршнем 9 предусмотрен зазор 11. Полость 12 регулируемого дросселя 7 непосредственно сообщена магистралью 13 со сливом и одновременно с амортизационной камерой 2 посредством гидрозамка 14 через его магистраль входа 15, затвор 16 и магистраль

выхода 17, а также через кольцевой дроссепирующий (регулируемый) зазор 18. Также амортизационная камера 2 сообщена сб второй (правой) выходной магистралью 19 гидрораспределителя 20 через дополнительный обратный клапан 21. В регулируе- мом дросселе 7 поршневая полость 22 сообщена со сливной магистралью 13 через дополнительный постоянный дроссель 23, а также сообщена с полостью управления 24 гидрозамка 14 через постоянный дроссель 25. Одновременно поршневая полость 22 сообщена с амортизационной камерой 2 посредством соединительной магистрали 26 через постоянный дроссель 25, а также через магистраль входа 15 гидрозамка 14, его затвор 16 и магистраль выхода 17. Кроме того, амортизационная камера 2 сообщена с первой (левой) выходной магистралью 27 гидрораспределителя 20 через обратный клапан 28. Входы гидрораспределителя 20 сообщены с питающей 29 и сливной 30 магистралями. Штоковая камера 3 гидроцилиндра 1 сообщена с атмосферой.

Устройство работает следующим образом.

При нейтральном положении золотника гидрораспределителя 20, как показано на фиг. 1, стрела 5 с грузом 6 находятся в неподвижном состоянии. Положение штока 4 относительно корпуса гидроцилиндра 1 оп- ределяется величиной обьема рабочей среды, находящейся в амортизационной камере 2, замыкаемой затвором 16 гидрозамка 14 и обратным клапаном 28. При этом величина статического давления рабочей среды в амортизационной камере 2 определяется массой стрелы 5 и груза 6. Причем, чем больше масса груза 6 или вылет стрелы 5, тем больше значение величины статического давления рабочей среды, действующей в амортизационной камере 2 гидроцилиндра 1.

Опускание стрелы 5 с грузом 6 обеспечивается включением правой позиции гидрораспределителя 20. В результате этого на первом этапе рабочая среда из питающей магистрали 29 поступает от источника гидравлической энергии (на фиг, 1 не показан) по второй (правой) выходной магистрали 19 через дополнительный обратный клапан 21, а далее по входной магистрали 15 поступает к гидрозамку 14 непосредственно к его затвору 16, который воспринимает давление рабочей среды с обеих сторон, а именно:

напорное давление от источника гид- равлической энергии;

статическое давление со стороны амортизационной камеры 2 гидроцилиндра 1.

Одновременно на этом этапе рабочая среда распределяется ho трем направлениям. Первое направление - рабочая среда поступает в полость управления 24 гидрозамка 14 через соединительную магистраль 26. Второе направление - рабочая среда поступает в поршневую полость 22 регулируемого дросселя 7 через постоянный дроссель 25 и одновременно рабочая среда через дополнительный постоянный дроссель 23 и магистраль 13 поступает частично на слив в масляный бак. Третье направление - рабочая среда поступает к кольцевому дросселирующему зазору 18 регулируемого дросселя 7. При этом напорное давление рабочей среды, создаваемое источником гидравлической энергии, непрерывно и одновременно возрастает в напорной магистрали 19, магистрали входа

15гидрозамка 14, полости управления 24 гидрозамком 14, соединительной магистрали 26 и поршневой полости 22 дросселя 7.

В результате этого выбирается зазор 11 между золотником 8 и поршнем 9, а проходное сечение дросселирующего зазора 18, зависящее от величины давления рабочей среды и усилия пружины 10, действующими на золотник 8 и поршень 9 в противоположных направлениях, перекрывается. При этом утечки рабочей среды через регулируемый дроссель 7 будут минимальны. Более значительные утечки рабочей среды на данном этапе имеют место через дополнительный дроссель 23, создающий совместно с дросселем 25 подпор давления в поршневой полости 22 регулируемого дросселя 7, Причем, величина этого давления в поршневой полости 22 регулируемого дросселя 7 меньше, чем в магистрали 19, соединенной t с источником гидравлической энергии. На следующем этапе при дальнейшем возрастании напорного давления, в частности, в магистрали входа 15 гидрозамка 14 и воздействии этого давления на затвор 16 осуществляется его смещение за счет преодоления усилия сопротивления, создаваемого статическим давлением на затвор

16со стороны амортизационной камеры 2.

В результате этого в гидрозамке 14 происходит мгновенное соединение двух потоков рабочей среды, движущихся навстречу друг другу, т. е. статического давления со сторонььамортизационной камеры 2 и напорного давления со стороны источника гидравлической энергии, подводимого по питающей магистрали 29. Причем, встречное движение этих двух потоков и их соединение обеспечивается на этапе стра- гивания,т. е. в начальный период опускания стрелы 5 с грузом 6, что приводит к снижению амплитуды и длительности процесса колебания давления в амортизационной камере 2 гидроцилиндра 1 и в гидроприводе устройства в целом, Затем суммарные потоки рабочей среды смещают золотник 8 за счет действия на него давления рабочей среды этих потоков и преодоления золотником 8 усилия пружины 10. При этом создается необходимое давление подпора, действующее на поршень 9 регулируемого дросселя 7, обеспечивающее требуемый упор для пружины 10. Причем, необходимое давление подпора в поршневой полости 22 обеспечивается постоянными дросселями 23 и 25 за счет сброса части рабочей среды на слив в масляный бак по магистрали 13. В результате смещения золотника 8 автоматически устанавливается необходимый кольцевой дросселирующий зазор 18, обеспечивающий требуемую скорость опускания стрелы 5 с грузом 6 за счет пропуска рабочей среды из полости 12 регулируемого дросселя 7 на слив в масляный бак также по магистрали 13. Причем, требуемая скорость опускания стрелы с грузом выдерживается постоянной, независящей от влияния внешних нагрузок, определяемых различной массой поднимаемого груза, изменением вылета стрелы или при совместном влиянии этих параметров за счет использования регулируемого дросселя 7, который эффективно работает при правильном подборе жесткости пружины 10, диаметре поршня 9, а также при подборе соответствующих площадей проходного сечения постоянных дросселей 23 и 25. Следует отметить, что рабочая среда, поступая в полость управления 24 гидрозамка 14, обеспечивает устойчивое открытие затвора 16 и, соответственно, постоянный пропуск рабочей среды из амортизационной камеры 2 на слив в масляный бак, устраняя тем самым автоколебания затвора 16 гидрозамка 14.

Таким образом при включении правой позиции гидрораспределителя 20 в начальный период опускания стрелы 5 с грузом 6 обеспечивается снижение амплитуды и длительности процесса колебания давления в амортизационной камере 2 гидроцилиндра 1 и поддерживается постоянной скорость опускания стрелы 5 с грузом 6, независящей от изменяющихся внешних условий - вылете стрелы и массы груза. Величина амплитуд и длительности колебания давления в амортизационной камере гидроцилиндра для традиционного (известного) и предлагаемого (заявляемого) устройств показана на фиг. 2, где а - процесс колебания давления в амортизационной камере традиционного устройства, кривая 1; б-процесс колебания

давления в амортизационной камере предлагаемого устройства, кривая 3.

При этом на фиг. 2 линии 2 и 4 характеризуют нулевое давление в амортизационной

камере гидроцилиндра, соответственно для традиционного и предлагаемого устройств. На основе результатов, приведенных на фиг. 2, установлено, что за счет создания в предлагаемом устройстве встречных потоков рабочей среды на начальном этапе опускания стрелы с грузом со стороны амортизационной камеры гидроцилиндра и со стороны источника гидравлической энергии по сравнению с традиционным устройством достигается эффективное гашения колебания давления путем снижения амплитуды колебаний в среднем в 4-6 раз и длительности процесса колебания давления в среднем в 2-4 раза. В результате этого

достигается существенное повышение надежности работы гидроцилиндра, гидропривода и металлоконструкции предлагаемого устройства.

При включении левой позиции гидрораспределителя 20 рабочая среда от источ ника гидоавлической энергии по питающей магистрали 29 направляется в амортизационную камеру 2 гидроцилиндра 1 через обратный клапан 28. В результате этого

обеспечивается подъем стрелы 5 с грузом 6. При этом скорость перемещения стрелы определяется объемом рабочей среды, направляемой в амортизационную камеру 2 гидроцилиндра 1 от источника гидравлической энергии. При нейтральном положении золотника гидрораспределителя 20 рабочая среда из питающей магистрали 29 направляется на слив в масляный бак по магистрали 30, в результате чего шток 4

гидроцилиндра 1 будет находиться в неподвижном состоянии.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет управлять не только процессом торможения и останова

груза, но и в начальный момент опускания груза обеспечить эффективное гашение колебания давления за счет создания встречных потоков рабочей среды со стороны амортизационной камеры гидроцилиндра и

со стороны источника гидравлической энергии. В результате этого достигается снижение амплитудыидлительности процесса колебания давления. Это способствует Повышению работоспособности гидроцилиндра, гидропривода и металлоконструкции рабочего оборудования установки, т. е. обеспечивается повышение надежности работы стрелоподъемных механизмов различных типов машин в целом.

Формула изобретения Устройство для торможения и останова груза, содержащее гидроцилиндр с амортизационной камерой, сообщенной посредством обратного клапана, одного из выходов гидрораспределителя и его входа с питающей магистралью, через регулируемый дроссель, выполненный в виде размещенных в корпусе золотника, поршня, делящего корпус на золотниковую и поршневую полости, и установленной между ними пружины, - со сливной магистралью и через клапан и постоянный дроссель - с поршневой полостью, и дополнительный постоянный дроссель, отличающееся тем, что, с целью

3)

повышения эффективности гашения колебания давления, клапан представляет собой гидрозамок, у которого выход связан с амортизационной камерой, полость управления

-с поршневой полостью, гидрораспределитель - трехпозиционный, вход которого в нейтральном положении связан со сливом, а устройство снабжено дополнительным обратным клапаном, сообщающим

другой выход гидрораспределителя с входом гидрозамка, с полостью управления и через регулируемый дроссель - со сливной магистралью, связанной через дополнительный постоянный дроссель с поршневой

полостью.

Ч