Насосно-аккумуляторный привод Советский патент 1981 года по МПК F15B1/02 

Изобретение относится к области гидравлического привода, а конкретно к насосно-аккумуляторному приводу силовых ци/шндров, и может бытьиспол зовано в составе грузоподъемных средств. Известен насосно-аккумуляторный привод преимущественно для силовых цилиндров грузоподъемных средств, со держащий насос, соединенный гидролинией с пневмогидроаккумулятором чере обратный клапан, гидрораспределитель с ручным управлением, предохранительный клапан, фильтр и бак с рабочей жидкостью 11 . Недостатком указанного привода является то, что рассматриваемый привод независимо от нагрузки на штоке цилиндра обеспечивает принудительное опускание штока за счет соединения распределителем штоковой пол ти Цилиндра с аккумулятором, а поршневой полости - со сливной магистоалью. При такой схеме привода к усилию на штоке от нагрузки прибавляется усилие от давления жидкости в штоковой полости, что ведет к необходимости обеспечения подпора жидкости в поршневой полости цилиндра и, следовательно, к непроизводительным затратам энергии аккумулятора, особенно при больших загрузках штока цилиндра. Цель изобретения - увеличение КПД и улучшение динамических характеристик. Указанная цель достигается тем, что. привод дополнительно снабжен вторым пневмогидроаккумулятором и устройством.автоматического регулирования режимом работы привода, которое соединено с силовым цилиндром с дополнительным пневмогидроаккумулятором и с гидрораспределителем, с которым через,кинематическую связь имеет общее ручное управление. Устройство автоматического регулирования . режимом работы привода

выполнено в виде корпуса с) расположенными в нем, подпружиненными с .обоих торцов каждый, распределительным и измерительным золотниками, полости которых системой каналов в корпусе соединены между собой, причем распределительный золотник сообщен сдополнительным пнёвмогидроаккумулятором и с полостями гидрораспределителя и снабжен поводком, взаимодействующим с ручным управлением последнего, а полости измерительного золотника соединены с полостями силового цилиндра, при этом одна из его торцовых полостей соединена через jlpoccenbc поршневой полостью силового цилиндра, а другая - с дополнительным пневмогидроаккумулятором.

На фиг.1 представлена.гидравлическая схема привода; на фиг.2 устройство автоматического регулирования режимом работы привода, общий вид; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2} на фиг Л - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.2; на фиг.6 - сечение Г-Г на фиг.2; на фиг. сечение Д-Днафиг. на фиг.8 - узел I на фиг.2;на положение золотников устройства автоматического регулирования при подъеме тяжелонагруженного штока; на фиг.10 - то же, при подъеме малона - руженного штока; на фиг.11 - то же, при опускании тяжелонагруженного штока; на фиг.12 - то же, при опускании малонагруженного штока.

Насосно-аккумуляторный привод преимущественно Для силовых цилиндров 1 грузоподъемнь1Х средств, содержит насос 2, соединенный гйдролинией 3 с пневмогидроаккуиул тором U че|рез обратный клапан 5, гидрораспределитель 6 с ручным управлением 7, предохранительный клапан 8« фильтр 9 и бак 10 с рабочей жидкостью.

Привод дополнительно снабжен вторым пневмогидроаккумулятором 11 и устройством 12 автоматического регулирования режимом работы привода, которое соединено с -снловмм цилиндром 1, с дополнительным пневмогидроаккумулятором И и с гидрораспределителем 6у с которым через кинематическую связь, выполненную в виде поводка 13 имеет общее ручное управление 7.

Устройство 12 автоматического реглирования режимом работы привода выполнено в виде корпуса с расположенными в нем, подпружиненными с обоих торцов каждый, распределительным 15 и измерительным 16 золотниками, торцовые полости 17-20 которых системой каналов 21-3 в корпусе 14 соединены между собой, причем распределительный золотник 15 сообщен с дополнительным пневмогидроаккумулятором 11 и с полостями 35-37 гидрораспределителя 6 и снабжен поводком 13, взаимодействующим ручным управлением 7 последнего, а полосTVi 19 и 20 измерительного золотника 16 соединены с полостями ЗВ и 39 силового цилиндра 1, при этом одна из его торцовых полостей 19 соединена через дроссель 40 с поршневой полостью 38 силового цилиндра 1, а другая полость 20 - с дополнитель,ным пневмогидроаккумулятором 11.

Каждый золотник и распределитель ный 15, и измерительный 16 расположены во втулках ifl и 42 соответственно. 5 На торцы измерительного золотника 16 действуют пружины 43 и kk,

Насосно-аккумуляторный привод работает следующим об|эазом.

В исходном положении рукоятка 7 управления распределителя 6 и распредели0тельный золотник 1 5 автоматического устройства 12 находятся в нейтральных положениях (на фиг. 1 и 2) .В этом случае все каналы золотников 15 и 1б, соединяющие полости гидроцилиндра 1 с полостью 36 распределителя 6 и дополнительным аккумулятором 11, перекрыты, а полости цилиндра 1 заперты.

Положение измерительного золот- ника 16 во втулке 42 определяется совокупностью усилий пружин 43 и 44, усилий от давлений масла в аккумуляторе 11 на правый торец и в поршневой полости 38 цилиндра 1 на левый то- . рец золотника 16. Ес.ли нагрузка на

5 штоке составляет менее 60% номинальной, э Дополнительный аккумулятор 11 заряжен то под действием его давления в торцовой полости 19 золотник 16 смещается влево образом, что

0 первый его поясок перекрывает канал 29. Если же нагрузка на штоке цилиндра 1 составляет более 60% номинальной (или любая .нагрузка на штоке, но аккумулятор 11 не заряжен) , то под действием давления в торцо5вой полости 19 большего, чем в полости 20, золотник 16 смещается вправо таким образом, что первый слева поясок золотника 16 не перекрывает канал 29 СФиг. 2 и 5).

Подъем штока цилиндра 1 осуществляется переводом рукоятки 7 управления из нейтрального положения в крайнее правое, в которое перемещается золотник распределителя 6 и золотник

15(фиг.1, 9, 101 . При этом основной аккумулятор соединяется с каналом 21 устройства 12 (фиг.2, 9) .

Если шток цилиндра 1 сильно нагружен, то давление масла от аккумулятора k через отверстия канэла 21 передается в полость 19, в результате чего золотник 1б перемещается в крайнее правое положение (фиг.9) . Межпояковая полость золотника 16 соединяет каналы 28 и 25, масло от пневмогидроаккумулятора 4 начинает поступать в поршневую полость 38 цилиндра 1. Одновременно масло из штоковой полости 39 цилиндра 1 через канал 26 поступает в межпоясковую полость золотника 15. Канал 25 и распределитель 6 вытесняется в сливную магистраль гидросистемы. Т.е. шток цилиндра 1 выдвигается от основного аккумулятора 4. Дополнительный аккумулятор 11 в это время отсечен от гидроцилиндра поясками золотников 15 и 16.

Вследствие инерционности золотника 16, пружин +3 и kk,a также противодействия давления масла в полости 20 от аккумулятора 11, после включения распределителя 6 золотник 16 в правое положение перемещается плавно, обеспечивая плавные соединения каналов 28 и 25, нарастание давления в цилиндре 1 и разгон его штока, а следовательно, и хорошую динамику привода при разгоне на выдвижение тяжелонагруженного штока.

Дроссель kQ обеспечивает в полости 19 повышенное давление .по сравнению с давлением в поршневой полости 38, цилиндра , бла одаря чему во время выдвижения штока золотник

16все время находится в крайнем правом положении, а также исключает передачу колебаний давления в поршневой полости 38 цилиндра 1 в полость 19, т.е. предотвращает колебания золотника 16 в периоды разгона штока.

Если шток цилиндра мало нагружён,а аккумулятор 11 заряжен, то золотник 16 находится в крайнем левом положении (фиг.10). В этом случае

все каналы, соединяющие основной аккумулятор А с полостями,цилиндра 1, перекрыты поясками золотников 15 и 16. Дополнительный аккумулятор 11

через канал 23,;межпоясковую полость золотника 15, каналы З и 33, межпоясковую полость золотника 16 и канал 25 соединяется с поршневой полостью 38 цилиндра 1, а штоковая полость 39

через канал 26, межпоясковую полость золотника 15, канал 22 и распределитель 6 соединяется со сливной магистралью гидросистемы. Шток цилиндра 1 поднимается вверх за смет энергии дополнительного аккумулятора 11, рекупериррванной в нем ранее.

Энергия от основного аккумулятора k в это время не расходуется, а сам он подзаряжается от насоса 2.

В случае, если при подъеме малонагруженного штока происходит полная разрядкааккумулятора 11, то давление в полости 20 падает и золотник 16 под действием усилия пружины 43 смещается вправо, полость 19 соединяется с основным аккумулятором k, что приводит к окончательному перемещению золотника 16 в крайнее правое положение, вследствие чего

поршневая полость цилиндра 1 соединяется с аккумулятором , от которого продолжается выдвижение штока цилиндра 1.

Если при подъеме штока цилиндра 1 нагрузка на нем скачкообразно меняется от нагрузки холостого хода до номинальной, что часто имеет место, например в стрелоподъемных механизмах погрузчиков в момент полного выбора слабины канатов, то до выбора слабины канатов выдвижение штока цилиндра .1 данным приводом осуществляется от дополнительного аккумулятора 11. В момент полного выбора

слабины канатов давление в поршневой полости 38 цилиндра 1 возрастает вначале до давления в дополнительном аккумуляторе 1 1 , вследствие чего

золотник 16 перемещается вправо и дальнейшее движение штока цилиндра 1 происходит от основного аккумулятора Д. Такое плавное двуступенчатое изменение давления жидкости в поршневой полости 38 цилиндра 1(от давления долостого хода до давления в дополнительном аккумуляторе 11 и от давления в этом аккумуляторе до давления в цилиндре 1 от статической

нагрузки) обеспечивает плавный разгон штока при его подъеме и не вызывает резкие всплески давления в гидросистеме привода.

Опускание штока цилиндра 1 осуществляется переводом рукоятки 7 управления из нейтрального положения в- крайнее левор. При этом золотник 16 гидрораспределителя 6 и золотник 15 также перемещаются в крайнее левое положение (фиг.1, 11 и 12), а аккумулятор k соединяется с каналом 22 устройства 12 (фиг.2) .

Если шток цилиндра 1 сильно нагружен, то золотник 16находится в правом положении, а отверстия в устройстве 12, соединяющие штоковую полость 39 цилиндра 1 с аккумулятором k, перекрыты золотниками 1$ и 16 (фиг.11) и этот аккумулятор выключен из работы. Аккумулятор 11 через канал 23, межпоясковую полость золотника 15 каналы 30, 28, межпоясковую полость золотника 1б и канал 25 сообщается с поршневой полостью 38 цилиндра 1, а через канал 23, межпоясковую полость золотника 15, канал 32,межпоясковую полость золотника 16 и канал 2б соединяется со штоковой полостью 39 цилиндра 1. Т.е. обе полости цилиндра 1 замыкаются на дополнительный аккумулятор 11. Под действием нагрузки на штоке цилиндра 1 масло из поршневой полости 38 цилиндра 1 перетекает в аккумулятор 11, заряжая его,- и в штоковую полость 39 цилиндра 1. Так как в силовых цилиндрах площадь поршневой полости намного больше площади штоковой полости, то большая часть масла из поршневой полости 38 перетекает в аккумулятор 11. Аккумулятор 11 в этом случае обеспечивает подпор жидкойти в поршневой полости ЗВ цилиндра 1, что определяет плавный спуск штока при больших его загрузках При этом насос 2 работает на аккумулятор , подзаряжая его.

При мало нагруженном штоке цилиндра 1 , когда давление в аккумуляторе 11 больше давления в поршневой полости 38 цилиндра 1, золотник 16 находится в левом положении (фиг.12) . Отверстия, соединяющие аккумулятор 11 со штоковой полостью 38 цилиндра 1 перекрыты золотниками 15 и 16, а аккумулятор через канал 22, межпоясковую полость золотника 15 канал 31, межпоясковую полость золотника 16,

канал 26 соединяется со штоковой по лрстью 39. цилиндра 1 . Поршневая полость 38 цилиндра 1 через канал 26 межпоясковую полость золотника 16,

канал 33, межп.оясковую полость золотника 15, канал 21 и гидрораспределитель 6 соединяется со сливной магистралью системы. Т.е. опускание штока цилиндра 1 осуществляется в

принудительном режиме, что однако, не определяет резкую динамику гидросистемы ввиду малой ее загрузки.

Ввиду того, что при опускании тяжелонагруженного штока цилиндра 1

и при подъеме малонагруженного штока основной аккумулятор в работе не участвует, то время его работы в общем цикле работы существенно сокращается, а время на его подзарядку от насоса 2 соответственно увеличивается. Поэтому мощности насоса 2 и приводного двигателя (ие показан) в данном приводе можно значительно снизить за счет применения насосов

малой производительности.

Формула изобретения

1. Насосно-аккумуляторный привод преимущественно для силовых цилиндров грузоподъемных средств, содержащий насос соединенный гидролинией с пневмогидроаккумулятором черезобратный клапан,гидрораспределитель с ручным управлением, предохранительный клапан, фильтр и бак с рабочей жидкостью,, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и улучшения динамических характеристик, привод дополнительно сн абжен вторым пневмогидроаккумулятором и устройством автоматического, регулирования режимом работы привода, которое соединено с силовым

5 цилиндром, с дополнительным пневмогидроаккумулятором и с гидрораспределителем, с которым через кинематическую связь имеет общее ручное управление.

0 2. Привод по п.1, отличающий с я тем, что устройство автоматического регулирования режимом работы привода выполнено в виде корпуса с расположенными в нем, подпружиненными с обоих торцов каждый, распределительным и измерительным золотниками, полости которых системой каналов в корпусе соединены между собой,причем распределительный золотник сообщен с дополнительным пневмогидроаккумулятором и с полостями гидрораспределителя и снабжен повод ком, взаимодействующим с ручным управлением последнего, а полости измерительного золотника соединены с полостями силового цилиндра, при этом одна из его торцовых полостей 10 соединена через дроссель с поршневой полостью силового цилиндра, а другая - с дополнительным пневмогидроаккумулятором, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Machine Design. США, 1970, September, p. 15.

&-

Г-Г

Фиг. 5

Фиг. 6

Фиг. 7

Фиг. 8

ID