Пневмогидравлический двухступенчатый усилитель давления для гидрозажимов станочных приспособлений Советский патент 1993 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к зажимным гидравлическим приспособлениям для механической обработки деталей и может использоваться в машиностроении для зажима деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках.

Цель изобретения - увеличение производительности и расширение универсальности усилителей давления, т.е. использования их в различных типах станочных приспособлений, имеющих гидрозажимы обрабатываемых деталей.

Достигается это за счет введения двух дополнительных гидролиний, параллельно соединяющих гидрополостей поршня первой ступени давления через постоянный жиклер малого сечения и регулируемый жиклер большого сечения. Эти дополнительные гидролинии позволяют производить переключение двух управляемых обратных,клапанов включения второй ступени давлениям управления несколько превышающим давление первой ступени, и таким образом использовать наибольшие значения этого давления для подвода гидрозажимов к обрабатываемым деталям, компенсируя этим различные случаи понижения давления воздушной сети, а соответ- ственно и первой ступени давления усилителя при одновременном подключении к этой сети нескольких потребителей сжатого воздуха и т.п. случаях.

Переключение тарированных управляемых обратных клапанов с малой на большую скорость нарастания второй высокой ступени гидродавления в гидроприжимах производится после их контакта с деталями, установленными в станочных приспособлениях.

Поясним сказанное. При создании зажимных приспособлений учитываются характеристики усилителей давления, И наоборот, при создании усилителей давления необходимо, чтобы их эксплуатационно-технические характеристики были в этом отношении универсальные, т.е. они могли бы работать с самыми разными станочными приспособлениями, имеющими гидрозажимы. Или другими словами, в каждом конкретном случае они должны обеспечивать получение наибольшего допустимого времени зажима и разжима деталей. В основном, скорость зажима и разжима детали в этом случае определяется величиной гидродавления первой ступени,т.к. оно определяет скорость подвода гидрозажимов к обрабатываемым деталям.

Для поддержания этого давления при определенном сопротивлении его гидролиний (их длины и проходного сечения) подвода рабочей жидкости к гидрозажимам деталей, гидросопротивление которых значительно, необходима соответствующая производительность усилителя, т.е. его

мощность. Чем больше сопротивление гидролиний, тем больше в этих условиях требуется мощность усилителя, и его энергопотребление. Или другими словами,

- основное требование к усилителю давления является его потребная производительность, т.е. скорость зажима и отжима деталей, которая сокращает вспомогательное .время и увеличивает машинное время металлообрабатывающего оборудования.

Поэтому некоторое увеличение энергопотребления усилителей в этих условиях вполне компенсируется увеличением их производительности, более полной загрузкой металлообрабатывающего оборудования, для самых различных станочных приспособлений универсальности использования, упрощением их гидроразводки и конструкции гидрозажимов.

Поскольку основными из этих качеств усилителя являются потребная их производительность, которая определяется в основном величиной первой ступени давления, в предлагаемом усилителе значительно увеличена, с учетом возможности его использования для значительного числа станочных приспособлений. Достигается .это тем, что первая ступень гидродавления используется во всем ее интервале давления для подвода гидрозажимов одновременно с небольшим нарастанием второй высокой ступени давления в гидрозажимах несколько большим, чем давление первой ступени. Нарастание этого давления происходит

0 при перетекании рабочей жидкости через жиклер, соединяющий гидрополости поршня первой ступени давления. В соответствии с приведенным выше графиком величина разницы давлений рабочей жидкости в указанном жиклере в данном случае значительна и примерно равна наибольшему значению первой ступени гидродавления, что позволяет использовать значительное количество рабочей жидкости перетекающей через этот жиклер для поддержания этого давления во время подвода гидрозажимов, и деталям. В этих условиях через доли секунды после подвода гидрозажимов к деталям, установленным в станочных приспособлениях, давление второй ступени достигает своего наибольшего значения.

Значительная величина перепада гидродавления в жиклере гидропоршня, а также очень незначительное количество рабочей жидкости, потребной для переклю5

0

5

0

5

5

0

5

чения (открытия) тарированных управляемых обратных клапанов позволяет до предела уменьшить размер этого жиклера из условия, чтобы он только не засорялся при работе. Это позволяет сократить и без того 5 незначительные по своей величине утечки рабочей жидкости в жиклере во время работы первой ступени гидродавления.

При подсоединении усилителя давления к конкретному станочному зажимному 10 приспособлению регулируемый жиклер усилителя давления устанавливается в положе- ние соответствующего наибольшей скорости зажима и разжима деталей. В этом положении регулированного жиклера по- 15 требляемая из источника воздушного давления мощность пневмопривода усилителя наиболее рациональна.

Усилитель давления должен работать с самыми различными статочными приспо- 20 соблениями, имеющими разные сопротивления гидролиний их гидроприжимов. При значительном их гидросопротивлении гидродавление первой ступени усилителя повышается и доходит до своего наибольшего 25 значения. Но. при этом резко падает мощность усилителя, т.к. при этом увеличивается пневмодавление поступающее из пневмоисточника в пневмопривод усилителя давления, а вместе с тем уравниваются 30 пневмодавления в этом источнике и приводе, что приводит к снижению мощности пневмопривода может упасть значительно, до нуля, т.к. она определяется разницей указанных пневмодавлений. Из приведенного 35 выше графика Ру f Рх следует, что во время работы второй ступени давления при нали- | чии жиклера, соединяющего две гидрополо- | сти поршня первой ступени, гидродавление в верхней полости гидропоршня нарастает 40 и таким образом способствует перемещению этого гидропоршня вниз, а соответственно и дальнейшему повышению гидррдавления Ру при одном и том же пнев- моДсГёлении, поступающем в пневмопривод 45 усилителя. (Эффект этот использован в | предлагаемой конструкции усилителя давления за счет введения в его конструкцию дополнительной гидролинии с регулируемым жиклером, соединяющим две гидропо- 50 |лости первой ступени давления).

Предлагаемый регулируемый жиклер «практически позволяет при любом сопро- тивлении гидролиний станочных приспо- 55 соблений отрегулировать величину 1гидродавления подвода гидрозажимов де- талей таким образом, что мощность, потреб- |ляемая пневмоприводом усилителя из его Иневмоисточника будет наиболее рациональной, т.е. обеспечивающей наибольшую скорость зажима и разжима деталей.

Пневмодавление, поступающее в усилитель давления составляет примерно половину пневмодавления воздушного источника, как это рекомендует теория и практика использования пневмоприводов различного назначения: сверлильно-клепанного и другого инструмента. При этом пневмодавлений, поступающем из пневмосети, мощность пневмоприводов достигает наибольшей величины.

Пневмогидравлический двухступенчатый усилитель давления для гидрозажимов станочных приспособлений состоит из пневмогидравлического привода непрерывного действия и гидромультипликатора.

На чертеже представлена схема пневмогидравлического привода.

Пневмогидравлический привод включает в себя пневмопоршень 1. установленный в пневмоцилиндре 2, механизм реверса 3 и пневмораспределителя 4. Пневмопоршень установлен с образованием двух пневмопо- лостей 5 и б, сообщенных через пневморас- пределитель 4 с источником сжатого воздуха. Гидромультипликатор состоит из гидропоршня первой ступени давления 7 со штоком 8, установленных в гидроцилиндре 9 с образованием гидрополостей 10 и 11, а так же гидропоршня 12 второй ступени давления, имеющего с гидропоршнем первой ступени общий шток 13, расположенный в гидрополости 14 дополнительного цилиндра. Гидрополости 10, 11, 14 мультипликатора сообщены через обратные клапаны и гидрораспределитель 15 с гидрозажимами 16 станочных приспособлений. Связь гидрополостей 10 и 11 выполняется через два расположенных в одном корпусе тарированных управляемых обратных клапанов, каждый из которых имеет поршень со штоком 17, тарированную пружину 18 и обратный клапан 19. Шток 8 поршня 7 служит для создания второй высокой ступени давления при перемещении их вниз. Имеется еще две дополнительные параллельные гидролинии соединяющие гидрополости 10 и 11 гидропоршня 7. В одну из этих гидролиний врезан жиклер 20, а во вторую регулируемый жиклер 21.

Пневмогидравлический усилитель давления работает следующим образом.

Сжатый воздух поступает через регулятор давления и пневмораспределитель.4 в полость 6 пневмоцилиндра 2. Пневмопоршень 1 совместно с гидропоршнями 7 и 12 перемещаются вверх, при этом в полости 11 поступает рабочая жидкость через обратный клапан из бака, а из полостей 10 и 14

она. поступает вытесняется через обратные клапаны и распределитель 15 в гидрозажимы 16, которые перемещаются к зажимаемым в станочных приспособлениях деталям. При подходе пневмрпоршня к своему верхнему крайнему положению меха-, низм реверса 3 переключает пневмораспределитель 4, полость 6 соединяется с атмосферой, сжатый воздух направляется в полость 5 и пневмопоршень 1 совместно с гидропоршнями 7 и 12 перемещаются вниз. Рабочая жидкость из полости 11 поступает в гидроприжимы, пневмопоршень подходит к своему нижнему положению, механизм реверса 3 переключает снова пневмораспределитель 4, воздух опять поступает в полость 6 и цикл повторяется.

После того как гидроэажимы вошли в контакт с деталями происходит повышение первой ступени давления. При этом происходит увеличение перетечек рабочей жидкости в гидрополостях 10 и 11 гидропоршня 7 через жиклеры 20 и 21, что способствует увеличению скорости перемещения этого поршня и быстрому нарастанию давления второй высокой ступени в значительном ее интервале, когда это давление еще незначительно превышает наибольшую величину давления первой ступени. Чем больше величина давления первой ступени, тем быстрееJ будет нарастать давление второй ступени, когда разница давлений в жиклере 7 еще незначительно отличается от наибольшей величины первой ступени гидродавления (см. приведенный выше график Ру - fPx). Быстрое нарастание давления второй ступени рабочей жидкости воздействует на поршни со штоками 17, перемещает их и, преодолевая усилие тарированных пружин 18 открывает два обратных клапана 19, соединяя между собой гидрополости 10 и 11 включают в работу вторую ступень высокого давления, в которой в этот момент прекращается торможение жиклерами 20 и 21 перемещение гидропоршня 7. Условием постоянства гидродавления второй ступени при перемещении пневмопоршня 1 и вверх, и вниз является равенство суммы площадей штоков 8 и 13 разнице площадей поршня 12 и штока 13.

Отвод гидрозажимов от закрепляемых деталей производится переключением гидрораспределителя 15.

Регулируемый жиклер 21 предназначен для установки наибольшей мощности усилителя при использовании их на станочных приспособлениях, имеющих различные гидросопротивления гидролиний их гидрозажимов, получаемой от сети сжатого воздуха.

Предлагаемая конструкция усилителя давления предусматривает автоматическое открытие двух тарированных управляемых обратных клапанов включения второй высокой ступени в момент, когда гидрозажимы вошли в контакт с зажимаемыми деталями. В предполагаемом изобретении это позволяет, во-первых, целиком использовать до наибольшего своего значения первую сту0 пень гидродавления для подвода гидрозажимов к обрабатываемым деталям, что способствует наибольшей производительности усилителей давления, т.к. скорость подвода гидрозажимов к закрепляемым де5 талям, а соответственно и их зажима и разжима в основном определяется гидродавлением первой ступени давления. Особенно увеличение скорости зажима и разжима деталей необходимо, если время

0 их обработки небольшое, т.к. в этом случае увеличение этой скорости увеличивает машинное время металлообрабатывающего оборудования.

Использовать наибольшую величину

5 первой ступени давления для подвода гидрозажимов к деталям, установленных в станочныхлриспособленияхвпредполагаемом изобретении позволяет жиклер 20, постоянно соединяющие гидро0 полости 10 и 17 поршня 7. Наличие этого жиклера позволяет сразу после подвода гидрозажимов к деталям получать резкий скачек давления, превышающего наибольшую величину первой ступени и переклю5 чить при этом тарированные управляемые клапаны включения второй высокой ступени давления.

Этот же жиклер позволяет расширить использование предлагаемого усилителя на

0 различных станочных приспособлениях.

За счет использования всей величины первой ступени давления для подвода гидрозажимов к деталям. Но решающее значение для универсальности использования

5 предлагаемого усилителя давления является наличие в нём регулируемого жиклера, который позволяет по каждому станочному, имеющему гидрозажимы приспособлению, наиболее рационально использовать мощ0 ность усилителя давления для гидрозажимов, имеющих самые различные сопротивления их гидролиний, т.е. наиболее эффективно увеличить универсальность их использования.

5 Формула изобретения

Пневмогидравлический двухступенчатый усилитель давления для гидрозажимов станочных приспособлений, содержащий пневматический привод непрерывного дей- ствия, выполненный в виде пневмоцилиндpa, мультипликатор, выполненный в виде двух гидроцилиндров, поршни которых соединены общим штоком и установлены в гидроцилиндрах с образованием двух полостей, при этом поршень одного из гидроцилиндров соединен внешним штоком с поршнем пневмоцилиндра, а его полости сообщены между собой через нерегулируемый жиклер и через обратные клапаны - с исполнительными гидроцилиндрами и баком, а надпоршневая полость второго гидроцилиндра через обратный клапан сообщена с подпоршневой полостью первого гидроцилиндра,отличающийся тем,

0

5

что, с целью повышения производительности, он снабжен двумя управляемыми обратными клапанами с общей полостью управления и регулируемым дросселем, через которые полости первого гидроцилиндра сообщены между собой, и дополнительными обратными клапанами, через которые подпоршневая полость второго гидроцилиндра сообщена с под- поршневой полостью первого гидроцилиндра и с баком, при этом общая полость управления управляемых обратных клапанов сообщена с полостями первого гидроцилиндра.

Использование: в двухступенчатых усилителях давления с пневмоприводом непрерывного действия. Сущность изобретения: связь гидрополостей 10 и 11 выполняется через два расположенных в одном корпусе тарированных управляемых обратных клапана, каждый из которых имеет поршень со штоком 17, тарированную пружину 18 и обратный клапан 19, Шток поршня 7 служит для создания второй ступени давления при перемещении их вниз. Имеются еще две дополнительные гидролинии, соединяющие полости 10 и 11, в одну из гидролиний установлен жиклер 20, а во вторую регулируемый жиклео 21. 1 ил. w