Демпфируемый позиционный привод

 

СООЭ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЯО„„ИО6498 (51) 4 F 15 В 11/12

®С ((р;. „, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЪСТВУ (I:„

«».1 ати г pg З Ру

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3776302/25-06 (22) 30.07.84 (46) 23.01.86. Бюп. У 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт промышленных гидроприводов и гидроавтоматики (72) Ю.М.Лимонов, Л.И.Водопьян и В.M.Áåëüôåðìàí (53) 621.225(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 877157, кл. F 15 B 11/12, 1980. (54)(57) 1. ДЕМПФИРУЕИЫЙ ПОЗИЦИОННЫЙ ПРИВОД, содержащий исполнительный цифровой многоразрядный пневмоцилиндр с установленными в нем последовательно сцепленными поршнями и штоком с образованием рабочих полостей и возвратной полости, демпфирующее устройство, включающее жестко связанный со штоком поршень, установленный в пневмоцилиндре с образованием управляющей полости, и пневмараспределители, подключенные к рабочим полостям и к линиям сброса и нагнетания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и увеличения быстродействия, поршень демпфирующего устройства расположен в возвратной полости с возможностью взаимодействия с поршнем старшего разряда, а управляющая полость образована последними И постоянно связана с линией нагнетания.

1206498

2. Привод по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что управляющая полость связана с линией нагнетания. каналом, выполненным в штоке пневмоцилиндра.

3. Привод по п,2, о т л и ч а ю— шийся тем, что линия нагнетания, связанная с управляющей полостью, снабжена регулируемым дросселем с обратным клапаном.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам гидропневмоавтоматики, и может быть использовано в механизмах, требующих дискретного позиционирования.

Целью изобретения является уменьшение габаритов и увеличение быстро1 действия..

На чертеже представлена принципиальная схема привода.

Демпфируемый позиционный привод содержит исполнительный цифровой многоразрядный пневмоцилиндр 1 с установленными в нем последовательно сцепленными поршнями 2 — 4, которые снабжены ограничителями 5 — 7 перемещения, с образованием рабочих полостей 8 — 10 возвратной полости 11..

Кроме того, привод содержит демпфирующее устройство, включающее связанный со штоком 12 поршень 13 с ограничителем 14 перемещения, расположенный в возвратной полости 11 с образованием управляющей полости 15.

Поршень 13 установлен в пневмоцилиндре 1 с возможностью взаимодействия с поршнем 2 старшего разряда через ограничитель .14. Управляющая полость 15 постоянно связана с линией 16 нагнетания каналом 17, выполненным в штоке 12. В линии 16 установлены регулируемый дроссель 18 с обратным клапаном 19, регулятор 20 и аккумулятор 21. Рабочие полости

8 — 10 связаны с линией 22 сброса и линией 16 нагнетания пневмораспре- делителями 23 — 25.

Привод работает следующим образом.

В исходном положении (как показано на чертеже) рабочие полости 8-10

4. Привод по п.3, о т л и ч а ю— щ и и с.я тем, что в линии нагнетания до регулируемого дросселя установлен регулятор давления.

5. Привод по п.4, о т л и ч а ю— шийся тем, что к линии нагнета.ния между регулируемым дросселем и регулятором давления подключен дополнительно установленный аккумулятор.

2 сообщены с линией 22 сброса рабочей среды, и поршни 2 — 4 прижаты один к другому давлением, подведенным к управляющей полости 15. Поршень 13

5 взаимодействует с поршнем 2 через ограничитель 14. Это объясняется тем, что давление в полости 15 больше давления в возвратной полости 11, а также тем, что эффективная площадь

10 поршня 13 со стороны полости 15 больше эффективной площади поршня 13 со стороны возвратной полости 11.

При подаче команды на пневмораспределители 23 — 25 требуемая часть их срабатывает, и соединенные с ними рабочие полости 8 — 10 сообщаются с линией 16 на нагнетание, а соответствующие им поршни 2 — 4 начинают перемещаться.

20 При этом поршень 2 прижимается к поршню 13, так как имеет ускорение и скорость больше, чем у поршня 13, - поскольку величина присоединенной к поршню 13 через шток 12 массы гру2 за Р значительно превосходит массу поршней 2 — 4.

Сближение поршней 2 и 13 приводит к вытеснению рабочей среды из управляющей полости 15 через канал 17

30 в линию 16. Такое вытеснение рабочей среды происходит благодаря резкому возрастанию давления в полости

15 .при быстром сближении поршней 2 и 13, при этом величина давЗ5 ления в полости 15 значительно превосходит давление рабочей среды в линии 16. Так, например, если рабочей средой является жидкость, то достаточно ничтожного уменьшения

40 объема полости 15 для резкого возрастания давления в ней из-за малой с

1206498 сжимаемости жидкости. Если рабочей средой является газ, то происходит увеличение давления в полости 15 пропорционально уменьшению ее объема

Для уменьшения времени опорожнения Ьолости 15 и сглаживания скачка давления, возникающего в полости 15 в начальный момент движе-. ния, в линии 16 установлен аккумулятор 21, подключенный к полости

15 через обратный клапан 19 ° . Если рабочей средой в приводе является газ, то в качестве аккумулятора 21 может быть использована пневмоем. кость.

Для жидкой рабочей среды объем аккумулятора 21 должен составить порядка 1,5-2 объемов управляющей полости 15, а для газа — 4-5 объемов полости 15 (в исходном положении привода) для обеспечения свободного опорожнения. полости 15.

Первыми прекращают движение поршни 2 — 4, которые удерживаются на месте своими ограничителями 5 — 7.

Поршень 13, находившийся в момент рабочего хода приврда в непосредственном контакте с поршнем 2, после остановки последнего продолжает свое движение за счет сил инерции,обусловленных присоединенной к поршню 13 массой груза P. Этот процесс соответствует периоду торможения привода, так как в полости 15 создается пониженное давление из-за увеличения ее объема, происходящего при раздвижении поршней 2 и 13, и на последнем возникает демпфирующее усилие

1 величина которого может быть определена из выражения

ff Cf *0 1Ъ Ю 3 где P„»> текущее значение давления в возвратной полости 11;

Р„ — текущее .значение давления в управляющей полос.— ти 15;

l(Г„ — эффективная площадь поршня 13 со стороны ,возвратной полости 11;

F„ эффективная площадь поршня 13 со стороны управляющей полости 15.

Объем полости 15 определяется величиной хода лоршня 13, который, в свою очередь, определяет величину тормозного пути. Тормозной путь мо -, жет быть определен из закона сохранения энергии

ИЧ вЂ” = Ь еип т

5 где: V — скорость перемещения штока 12 с грузом Р;

М вЂ” масса груза Р;

9q- величина тормозного пути.

1р Следовательно, величина тормозного пути определяется из следующего выражения:

МЧ2

В ар,rj < (6 3

Для рассматриваемого типа приводов величина хода поршня 13 должна составить порядка 0,05-0, 1 от максимальной величины хода штока 12.

2п Учитывая, что рассматриваемый позиционный привод может быть использован для перемещения различных по лхассе грузов, в нем предусмотрена возможность осуществления регулиро25 вания демпфирующего усилия путем изменения давления рабочей среды в полости 15. Для этого в лшпш 16 установлен регулируемый дроссель 18 и регулятор 20 давления. Настройкой дросселя 18регулируется расход рабочей среды, поступающей в полость 15 в период торможения привода, когда происходит увелйчение объема полости 15.

Давление в полости l5 зависит от ее объема и от количества рабочей среды в ней, следовательно, регулируя расход рабочей среды в полости

15, можно регулировать и величину давления в ней.

4О После плавной остановки HoplIIHH 13 процесс торможения заканчивается.

Так как объем полости 15 остается постоянным, то давление в ней поднимается. за счет подачи в нее рабо45 чей среды до давления, определяемого настройкой регулятора 20 давления.

При снятии комаццы с пневмораспределителей 23 — 25 рабочие полости

8 — 10 сообщаются с линией 22 сброса рабочей среды и поршни 2 — 4 устанавливаются в исходное положение.

После остановки поршней 2 — 4 поршень 13 продолжает двигаться по инерции. Причем, как и ранее, усилие, действующее на поршень 13 со стороны управляющей полости 15, превосходит усилие, действующее на поршень 13 со стороны возвратной полости 11. Вели1206498 л

Составитель В.Коваль

Редактор О.Юрковецкая Техред О.Неце Корректор В. Синицкая

Заказ 8678/36 Тираж P" Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 чина демпфирующего усилия и в этом случае зависит от настройки дросселя 18 и регулятора 20 °

В результате использования предложенной. конструкции привода значительно уменьшаются габариты и увеличивается быстродействие за счет уменьшения величины хода демпфируюшего устройства и уменьшения времени торможения.