Гидропривод Советский патент 1975 года по МПК B22D15/04 F01L25/02 

Изобретение относится к литейному производству (например к производству отливок методом литья в кокили), в частности к гидравлическим приводам кокильных машин, оборудованным пневмогиДроаккумуляторами; оно может быть использовано в качестве группового гидропривода кокильных машин.

Гидропривод с пневмогидроаккумулятором применяется в машинах литья под давлением, термопластавтоматах, манипуляторах, в векоторых кокильных машинах и т. д., как для одной, так и для нескольких машин, т. е. может быть индивидуальным или групповым. Использование пневмогидроаккумулятора в гидроприводе уменьшает установленную мощность и потребляемую энергию гидронасосной установки, улучшает динамические характеристики работы гидропривода и уменьшает тепловые потери, причем эффективность использования группового гидропривода выше, чем индивидуального.

Известен групповой гидропривод четырех кокильных секций, размеш,енных на непрерывно врашающейся платформе карусельно-кокильной машины. Указанный гидропривод включает гидронасосную установку и пневмогидроаккумулятор (два баллона). Каждая кокильная секция оборудована тринадцатью гидроцилиндрами, контрольно-регулирующей и распределительной гидроаппаратурой.

Мошность гидронасосной установки 5,5 квт. Маневровый объем пневмогидроаккумулятора примерно 10 л. Рабочее давление в пневмогидроаккумуляторе поддерживается в интервале 70-80 кгс/см. Величина этого давления определяется усилиями подрыва кокилей. Давление, необходимое для перемеш,ения элементов кокильных секций, как минимум в три - четыре раза меньше указанного давления.

Кокильные секции работают последовательно. За один оборот платформы каждая секция совершает законченный цикл. При этом ее работа не зависит от расхода и давления рабочей жидкости на других кокильных секциях. Самостоятельность работы секций достигается тем, что групповой гидропривод обеспечивает высокое давление, требуемое для подрыва кокиля на одной позиции карусельпо-кокильной машины, и необходимый для перемещения элементов кокильных секций расход рабочей жидкости на других позициях.

Недостаток группового гидропривода кокильных секций состоит в том, что он имеет только одно рабочее давление: высокое. Отсутствие низкого давления приводит к тому, что весь маневровый объем пневмогидроаккумулятора расходуется при давлениях, которые в три-четыре раза превышают необходимые. Следовательно, установленная мощность гидропривода и потребляемая пм знергия оказываются вынужденно завышенными, а непроизводительные нотери достигают 65-85%. Поэтому грунновой гидропривод следует рассматривать как снециальный. Его целесообразно выполнять для конкретной группы кокильных машин, требуюш,их небольшого расхода и давления рабочей жидкости.

Из-за большой установленной мош,ности и .потребляемой энергии известный групповой гидропривод нецелесообразно использовать для большинства моделей кокильных машин, требуюш,их большого расхода и высокого давления рабочей жидкости (например машин, предназначенных для получения крупных отливок из черных сплавов). Тем более неэкономично использовать указанный гидропривод как универсальный, охватывающий все наименования кокильных машин. Например, разработка универсального группового гидропривода для трех кокильных машин любых найменований требует применения пневмогидроаккумулятора с маневровым объемом 50 л и рабочим давлением 90-200 кгс/см. При этом установленная мопдность гидропривода 38 квт.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности и потребляемой энергии группового гидропривода. Это достигается применением в качестве источника высокого давления одного гидропреобразователя и для подвода высокого давления в напорной гидролинии каждой кокильной машины индивидуальных блоков управления, а также выполнением связей между элементами группового гидропривода, обеспечивающих независимую работу кокильных машин при различных наложениях их циклов и совместную работу пневмогидроаккумулятора, гидропреобразователя и гидронасоса.

Групповой гидропривод снабжен блоками управления для каждой кокильной машины. Блок управления состоит из параллельно смонтированных на напорной гидролинии обратного гидроклапана и направляющего гидрораспределителя, к которым подведены соответственно гидролинии низкого и высокого давЯёйий. Первая гидролиния связана через коллектор с пневмогидроаккумулятором и расположенным вне блоков управления общим для всех кокильных машин настраиваемым гидрораспределителем, сообщающим пневмогидроаккумулятор либо с гидронасосом, либо с настраиваемым по давлению гидрораспределителем. Вторая гидролиния подключена к полости высокого давления гидропреобразователя. Кроме того, блок управления включает золотниковый гидроаппарат, полость управления которого соединена со сливной гидролинией кокильной машины перед установленным на этой гидролинии настраиваемым обратным гидроклапаном. К золотниковому аппарату подключены полости управления направляющего гидрораспределителя, которые он сообщает между собой при наличии команды: появлении расхода рабочей жидкости в сливной гидролинии, свидетельствующего о начале

процесса раскрытия кокиля. Параллельно одной из указанных полостей к золотниковому гидроаппарату подключен через гидролинию управления узел кокильной машины. По гидролинии управления поступает команда на подрыв кокиля; при этом при помощи направляющего гидрораспределителя гидролиния высокого давления и напорная гидролиния сообщаются между собой. Гидролинии разобщаются, как только в сливной гидролинии появляется расход.

Конструкция блока управления позволяет сообщать гидролинию высокого давления с напорной гидролинией только при совпадении двух условий: наличии команды на подрыв кокиля и отсутствии давления в сливной гидролинии, чем сводится до минимума потребление рабочей жидкости высокого давления от гидропреобразователя.

На гидролинии управления, соединяющей настраиваемый и направляющий гидрораспределители, установлен гидрораспределитель, переключение которого производится при помощи штанги, снабженной фиксирующим устройством и взаимодействующей с подвижным элементом гидропреобразователя. Настраиваемый по давлению гидрораспределитель смонтирован на гидролинии, связывающей полость низкого давления гидропреобразователя и настраиваемый гидрораспределитель, и сообщает их между собой при давлении в пневмогидроаккумуляторе, равном верхнему давлению.

На чертеже показан описываемый гидропривод кокильных машин.

Гидропривод состоит из гидронасосной установки 1, пневмогидроаккумулятора 2, гидропреобразователя 3, узлов 4, кокильных мащин, блоков управления 5, а также коллекторов: 6 высокого давления, 7 низкого давления и 8 управления, от которых выполнена иараллельная разводка к блокам управления 5.

Гидронасосная установка включает гидронасос 9, электродвигатель 10, предохранительный клапан 11, управляющий гидронасосом 9, и обратный гидроклапан 12, предупреждающий самопроизвольную разрядку пневмогидроаккумулятора 2 при неработающей гидронасосной установке 1.

Пневмогидроаккумулятор 2 питает во время перемещения механизмов кокильных машин напорные гидролинии 13 с рабочей жидкостью низкого давления, обеспечивая необходимый расход. Нижний уровень давления в пневмогидроаккумуляторе позволяет создавать необходимое усилие прижима кокилей в периоды заливки и кристаллизации.

Гидропреобразователь 3 служит для создания в напорных гидролиниях 13 высокого давления, которое необходимо для подрыва кокилей.

Узел 4 кокильной машины включает гидроцилиндры, а также контрольно-регулирующую и распределительную гидроаппаратуру. Количество применяемых гидроцилиндров и гидроаппаратуры, их техническая характеристика и

схемы подключения определяются типом кокильных машин.

Блок управления 5 служит для передачи команды на включение гидропреобразователя 3 и соединения напорной гидролинии 13 с коллектором 6 высокого давления, подключенным к гидропреобразователю 3. Блок управления 5 состоит из направляющего гидрораспределителя 14, золотникового гидроаппарата 15, настраиваемого обратного гпдроклапана 16, установленного на сливной гидролинии 17, и параллельно подключенных к напорной гидролинии 13 обратных гидроклапанов 18 и 19.

К паправляюпдему гидрораспределителю 14 подведены гидролиния 20 управления и гидролиния 21 высокого давления, которые при переключении направляющего гидрораспределителя 14 соединяются соответственно с гидролинией 22 низкого давления и через обратный гидроклапан 18 - с напорной гидролинией 23.

К полости управления направляющего гидрораспределителя 14 подключена гидролиния

24управления, соединенная с узлом 4 кокильной мащины. Переключение направляющего гидрораспределителя 14 производится управляющим воздействием, подаваемым в гидролинию 24 управления, при необходимости осуществления подрыва кокиля.

Полости управления направляющего гидрораспределителя 14 подключены гидролиниями

25и 26 управления к золотниковому гидроаппарату 15. Последний в начале процесса раскрытия кокиля с целью возврата запорно-регулирующего элемента направляющего гидрораспределителя 14 в исходное положение по команде сообщает указанные полости между собой, выравнивая в них давление. Полость управления золотникового гидроаппарата 15 соединена со сливной гидролинией 17 перед настраиваемым обратным гидроклапаном 16, формирующим команду на включение золотникового гидроаппарата 15 в момент раскрытия кокиля при появлении расхода рабочей жидкости в сливной гндролинии 17.

Следовательно, блок управления 5 выполнен так, что по команде на подрыв кокиля он сообщает напорную гидролинию 13 с коллектором 6 высокого давления и разобщает их, как только появляется команда от сливной гидролинии 17, свидетельствующая о том, что операция подрыва кокиля закончилась и началось его раскрытие.

Обратный гидроклапан 19 соединяет напорную гидролинию 13 с гидролинией 27 низкого давления, предохраняя последнюю в момент подрыва кокиля от проникновения высокого давления. Гидролиния 27 низкого давления через коллектор 7 и гидролинию 28 связана с пневмогидроаккумулятором 2 и с настраиваемым гидрораспределителем 29, который сообщает ее с гидронасосом 9 и при управляющем воздействии в гидролинии 30 - с настраиваемым по давлению гидрораспределителем 31.

Настраиваемый гидрораспределитель 29

также соединен гидролинией 32 с полостью 33 низкого давления гидропреобразователя 3, сообщая эту полость со сливом и при управляющем воздействии в гидролинии 30 управления- с гидронасосной установкой 1.

На гидролинии 32 низкого давления установлен редукционный гидроклапан 34, предназначенный для регулирования давления на входе в гидроиреобразователь 3 с целью получения на выходе из него высокого давления определенной величины. Величина этого давления для каждой группы кокильных мащин зависит от давления подрыва кокилей. Регулировка редукционного гидроклапана 34 позволяет изменять давление подрыва кокилей в щироком диапазоне, обеспечивающем работу кокильных мащин разных моделей.

Настраиваемый по давлению гидрораспределитель 31 ограничивает верхнее давление зарядки пневмогидроаккумулятора 2 путем разгрузки гидронасоса 9 при иовыщенни давления в гидролинии 35 до уровня настройки, причем он переключается управляющим воздействием в полости 36 и сообщает гидролинию 37 управления со сливом. Указанный гидрораспределитель служит также для завершения работы кокильных машин с использованием рабочей жидкости от пневмогидроаккумулятора 2 в случае аварийного отказа гидронасосной установки 1. Кроме того, он используется для разрядки пневмогидроаккумулятс ра 2 в конце рабочей смены.

На гидролинии 30 управления расположен гидрораспределитель 38, сообщающий полость управления настраиваемого гидрораспределителя 29 с направляющим гидрораспределителем 14. Для обеспечения автоматического взвода гидропреобразователя 3 в тех случаях, когда имеется команда на подрыв кокиля (кокилей), а гидропреобразователь 3 закончил рабочий ход используют штангу 39 с фиксирующим устройством 40, которая перемещается подвижным элементом гидропреобразователя 3 и в конце хода переключает гидропреобпазователь 3, сообщая гидролинию 30 со сливом.

Подача рабочей жидкости при взводе гидропреобразователя 3 во всех случаях производится через обратный гидроклапан 41, установленный на гидролинии 42, соединяющей гидролинию 43 выского давления с коллектором 7 низкого давления. При этом полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3 через настраиваемый гидрораспределитель 29 сообщается со сливом.

В процессе эксплуатации группового гидропривода кокильных мащин гидронасос 9 значительную часть времени связан с гидролинией 28 и производит подзарядку пневмогидроаккумулятора 2 или расходует рабочую жидкость непосредственно в указанную гидролинию. При подрыве кокиля (кокилей) он соединен с полостью 33 низкого давления гидропреобразователя 3. В случае зарядки пневмогидроаккумулятора 2 до давления, равного

верхнему пределу, гидронасос 9 работает в разгрузочном режиме. При этом питание гидравлической системы рабочей жидкостью осуществляется от пневмогидроаккумулятора

Предлагаемый групповой гидропривод кокильных машин обеспечивает независимую работу нескольких кокильных машин при произвольном наложении их рабочих циклов Указанный гидропривод для любых трех кокильных машин, удовлетворяюш,их требованиям ГОСТ 9451-69, характеризуется следующими параметрами.

Гидронасосная установка: установленная мощность, квт7,5

производительность, л/мин70

максимальное давление, кг/см 45 Пневмогидроаккумулятор:

маневровый объем, л50

верхнее давление, кгс/см 45

нижнее давление, кгс/см 30

Пневмогидропреобразователь: рабочий объем, л0,5

коэффициент усиления4,3.

Гидропривод кокильных машин работает следующим образом.

Гидронасосная установка 1 заряжает пневмогидроаккумулятор 2 и одновременно заполняет соединенные с ним напорные гидролинии 13 всех кокильных машин, входящих в группу. По мере необходимости рабочая жидкость от гидронасоса 9 и пневмогидроаккумулятора 2 расходуется на выполнение операций узлами 4 кокильных машин (исключая операцию подрыва кокилей).

Для выполнения операции подрыва кокиля по гидролинии 24 управления подается команда от узла 4 кокильной мащины в блок управления 5. Происходит переключение запорнорегулирующего элемента направляющего гидрораспределителя 14 в сторону сжатия его пружины. При этом гидролиния 22 низкого давления и напорная гидролиния 23 сообщаются соответственно с гидролиниями 20 управления и 21 высокого давления. Рабочая жидкость поступает из гидролинии 22 низкого давления в гидрораспределители 38 и через открытый канал по гидролинии 30 - в полость управления настраиваемого гидрораспределителя 29. В результате настраиваемый гидрораспределитель 29 переключается, сообщая гидролинию 44 с гидролинией 32. При этом рабочая жидкость низкого давления направляется по гидролиниям 44 и 32 от гидронасоса 9 в полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3. Гидропреобразователь 3 вытесняет рабочую жидкость из полости 45 высокого давления в гидролинию 43, по коллектору б высокого давления -к направляющему гидрораспределителю 14, а затем через него и обратный гидроклапан 18 - в напорную гидролинию 13.

После подрыва кокиля начинается его раскрытие. В сливной гидролинии 17 появляется расход рабочей жидкости, и перед настраиваемым обратным гидроклапаном 16 повышается

давление, которое передается по гидролинии 46 Б полость управления золотникового гидроаппарата 15. Указанное давление переключает золотниковый гидроаппарат 15, который сообщает гидролинии 25 и 26 между собой. Давление в полостях управления направляющего гидрораспределителя 14 становится одинаковым, пружина переключает запорно-регулирующий элемент, разобщая напорную гидролииию 23 и гидролинию 21 высокого давления, а также гидролинию 22 низкого давления и гидролинию 20 управления. При этом рабочая жидкость продолжает подаваться в напорную гидролинию 13, но уже из коллектора 7 низкого давления, постоянно сообщающегося с пневмоаккумулятором 2.

Поскольку к указанному моменту на других кокильных мащинах операция подрыва кокилей может еще не закончиться, гидропреобразователь 3 продолжает вытеснять рабочую жидкость в коллектор 6 высокого давления. После окончания операции подрыва кокилей на всех кокильных мащинах в коллекторе 8 и в гидролинии 30 управления давление падает. В результате настраиваемый гидрораспределитель 29 переключается в исходное положение, сообщая полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3 через настраиваемый гидрораспределитель 29 со сливом. При этом в полость 45 высокого давления начинает поступать рабочая жидкость из гидролинии 42 низкого давления; происходит взвод гидропреобразователя 3.

В процессе работы группового гидропривода кокильных мащин возможно такое положение, когда операция подрыва кокиля (кокилей) еще не закончилась, а гидропреобразователь уже закончил рабочий ход. В этом случае подвижный элемент гидропреобразователя 3 в конце хода переключает при помощи штанги 39 гидрораспределитель 38, сообщая полость управления настраиваемого гидрораспределителя 29 через гидролинию 30 управления со сливом. Настраиваемый гидрораспределитель 29 связывает полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3 через гидролинию 32 со сливом, в результате чего происходит взвод гидропреобразователя 3, причем фиксирующее устройство 40 удерживает гидрораспределитель 38 во включенном состоянии до тех пор, пока гидропреобразователь 3 полностью не взведется и не переключит штангу в исходное положение.

При повышении давления в пневмогидроаккумуляторе 2 до заданного верхнего предела групповой гидропривод кокильных машин осушествляет разгрузку гидронасоса 9. При этом давление в гидролинии 35 переключает настраиваемый по давлению гидрораспределитель 31. Гидролиния 37 управления соединяется чеоез указанны: гидрораспределитель со сливом, а предохранительньтй клапан 11 сообщает гидролинию 44 со сливом.

Если в режиме разгрузки гидронасоса 9 необходимо произвести подрыв кокиля (кокилей), то вследствие того, что настраиваемый гидрораспределитель 29 оказывается включенным давлением в гидролинию 30 управления, рабочая жидкость поступает в полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3 от пневмогидроаккумулятора 2. При этом рабочая жидкость проходит через настраиваемый гидрораспределитель 29, гидролинию 47, настраиваемый по давлению гидрораспределитель 31 и гидролинию 32. При аналогичном подключении пневмогидроаккумулятора 2 в полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3 возможно окончание рабочего цикла кокильных машин при аварийном отказе гидронасосной установки 1. Разрядка пневмогидроаккумулятора 2 в конце рабочей смены осуществляется в наладочном режиме включением настраиваемого по давлению гидрораспределителя 31 со стороны полости 48 управления. При этом рабочая полость пневмогидроаккумулятора 2 через гидролинию 30 и каналы указанного гидрораспределителя соединяется со сливом. Предмет изобретения 1. Гидропривод, преимущественно для кокильных мащин, включающий гидронасосную установку, пневмогидроаккумулятор и узлы кокильных машин, состоящие из гидроцилиндров, распределительной и контрольно-регулирующей аппаратуры, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощяости и потребляемой энергии, каждая кокильная машина снабжена блоком управления 5, соединенным с узлом 4 кокильной мащины при помощи напорной гидролинии 13, сливной гидролинии 17 и гидролинии 24 управления и содержащим направляющий гидрораспределитель 14, золотниковый гидроаппарат 15, настраиваемый обратный гидроклапан 16 и обратные гидроклапаны 18 и 19, причем обратный гидроклапан 19 установлен на напорной гидролинии 13 параллельно с направляющим гидрораспределителем 14 и гидролинией 27 низкого давления, соединен с пневмогидроаккумулятором 2, который при помощи настраиваемого гидрораспределителя 29 имеет возможность сообщения с гидронасосом 9 и с настраиваемым по давлению гидрораспределителем 31, в свою очередь направляющий гидрораспределитель 14 гидролинией 21 высокого давления соединен с гидропреобразователем 3 и при помощи гидролинии 24 управления имеет возможность соединения гидролинии 21 высокого давления с напорной гидролинией 13. 2.Гидропривод по п. 1, отличающийся тем, что гидролиния 24 управления соединена с полостью управления направляющего гидрораспределителя 14 и с золотниковым гидроаппаратом 15, имеющим возможность соединения подключенных к нему полостей управления направляющего гидрораспределителя 14 между собой, а полость управления золотникового гидроаппарата 15 соединена со сливной гидролинией 17 перед настраиваемым обратным гидроклапаном 16. 3.Гидропривод по пп. I и 2, отличающийся тем, что полость управления настраиваемого гидрораспределителя 29 гидролинией 30 управления соединена с направляющим гидрораспределителем 14, который имеет возможность сообщения гидролинии 30 управления и гидролинии 22 низкого давления между собой. 4.Гидропривод по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что на гидролинии 30 управления установлен гидрораспределитель 38, переключаемый штангой 39, снабженной фиксирующим устройством 40, и имеющий возможность взаимодействия с подвижным элементом гидропреобразователя 3. 5. Гидропривод по п. 1, отличающийся тем, что на гидролинии 47, соединяющей настраиваемый гидрораспределитель 29 и полость 33 низкого давления гидропреобразователя 3, установлен с возможностью их соедиения настраиваемый по давлению гидрораспределитель 31.

38

40

33 30