Гидравлический привод

 

Сущность изобретения: штоковые полости размещенных в два яруса двухполостных гидроцилиндров (ГЦ) сообщены между собой. Распределительное устройство связано с источником питания, баком и через напорные магистрали - с поршневыми полостями ГЦ. Механизмы фиксации объекта связаны с ГЦ. В напорных магистралях установлены дроссельные устройства с подключенными параллельно им двухпозиционными двухлинейными распределителями, связанные с баком напорные магистрали соединены с поршневыми полостями ГЦ через управляемые обратные клапаны. Привод снабжен перепускным устройством, подключенным к штоковым полостям ГЦ, и дополнительными золотниками, сообщающими поршневые полости управляемых обратных клапанов с источником питания и баком. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим приводам, и может быть использовано в горном деле, в строительных и подъемно-транспортных агрегатах в качестве устройства для подъема и опускания груза по вертикали или под углом к горизонту.

Известен гидравлический привод с последовательным соединением двухполостных гидроцилиндров, обеспечивающий их синхронное перемещение [1] В известном приводе одна пара полостей цилиндров (штоковые) соединена между собой, а другая пара (поршневые) через реверсивный распределитель сообщена с источником питания и баком. Такой привод может быть использован для подъема длинномерного объекта (например, трубы) с грузом. В этом случае цилиндры располагаются рядом с трубой в два яруса (друг над другом). При движении одного из цилиндров вверх вместе с трубой масло из его штоковой полости вытесняется в штоковую полость другого цилиндра, который вхолостую перемещается вниз. Из поршневой полости опускающегося цилиндра масло через реверсивный распределитель сливается в бак. При переключении распределителя направление движения обоих цилиндров меняется и дальнейший подъем трубы производится с помощью второго цилиндра. При отсутствии утечек движение цилиндров осуществляется синхронно и в противоположных направлениях, т.е. в противофазе.

Недостатками известного привода являются невозможность выполнения операции опускания груза, обусловленная отсутствием в составе привода дроссельных устройств; невозможность фиксации груза в любых промежуточных положениях поршня цилиндра одного или другого яруса из-за отсутствия устройств для запирания масла в поршневых полостях цилиндров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому приводу является гидравлический привод тягового устройства [2] который принят в качестве прототипа. Этот привод содержит расположенные соосно в два яруса двухполостные цилиндры с сообщенными штоковыми полостями, связанные с цилиндрами механизмы фиксации перемещаемой тяги (трубы), реверсивный распределитель, связанный с источником питания и баком и соединенный через напорные магистрали с поршневыми полостями цилиндров. Цилиндры перемещаются только в противофазе, что обусловлено наличием в напорных магистралях лишь одного распределителя. Привод предназначен для использования в волочильных установках в качестве механизма перемещения длинномерных изделий, расположенных горизонтально.

Недостатком данного привода является отсутствие возможности выполнять операцию опускания груза и его фиксацию в промежуточных положениях поршня цилиндра. Кроме того, невозможно повысить грузоподъемность привода путем обеспечения одновременного хода вверх цилиндров обоих ярусов вместе с трубой и с последующим поочередным опусканием цилиндров вхолостую. Структура привода не позволяет (при наличии в каждом ярусе нескольких цилиндров) повысить скорость перемещения груза (в тех случаях, когда вес груза меньше его номинального значения) и уменьшить тем самым продолжительность рабочих операций, а также уменьшить износ насосов.

Недостатком известного привода является и невысокая надежность его работы, что обусловлено необходимостью подачи электрокоманд от концевых выключателей, контролирующих положение цилиндров, на электромагниты реверсивного распределителя. Нарушение работы элементов системы управления, обрыв электрических цепей, заклинивание (залипание) магнитов вызывают остановку привода и прекращение рабочих операций. При возникновении утечек в штоковых полостях цилиндров будет иметь место уменьшение их рабочего хода, что приведет в свою очередь к несрабатыванию выключателей и остановке привода.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей гидравлического привода путем обеспечения выполнения операции опускания груза, обеспечения его фиксации в любых промежуточных положениях поршней цилиндров и обеспечения движения цилиндров только одного яруса.

Цель достигается благодаря тому, что в напорных магистралях гидравлического привода, содержащего размещенные в два яруса двухполостные гидроцилиндры с сообщенными штоковыми полостями, распределительное устройство, связанное с источником питания, баком и соединенное через напорные магистрали с поршневыми полостями гидроцилиндров, и механизмы фиксации объекта, связанные с гидроцилиндрами, установлены дроссельные устройства и к этим магистралям подключены двухпозиционные двухлинейные распределители, связанные с баком, причем напорные магистрали соединены с поршневыми полостями гидроцилиндров через управляемые обратные клапаны, а привод снабжен дополнительными золотниками, сообщающими поршеньковые полости управляемых обратных клапанов с источником питания, и снабжен перепускным устройством, подключенным к штоковым полостям гидроцилиндров.

Расширение функциональных возможностей привода реализуется также путем обеспечения одновременного хода вверх или вниз цилиндров обоих ярусов (с последующим поочередным их перемещением вхолостую), что позволяет повысить грузоподъемность. Такой эффект достигается выполнением распределительного устройства в виде двух напорных распределителей, каждый из которых соединен с источником питания, баком и напорной магистралью одного яруса. При этом можно сократить время опускания груза и уменьшить износ насосов.

Кроме того, для повышения надежности подъема путем исключения возможности сбоя цикличности работы цилиндров (в случае возрастания сил трения в цилиндрах, опускающихся вхолостую) перепускное устройство может состоять из двух перепускных клапанов, во входную магистраль одного из которых включен двухпозиционный двухлинейный распределитель.

При подсоединении через двухпозиционный двухлинейный распределитель к источнику питания предохранительного клапана, давление настройки которого несколько больше давления подъема цилиндров вхолостую, может быть ограничено усилие, создаваемое этими цилиндрами в конце рабочего хода, что исключает их деформацию, разгерметизацию и обусловливает тем самым повышение надежности опускания груза.

Установка в магистрали, соединяющей распределительное устройство с баком, подпорного клапана позволяет предотвратить в процессе цикличного подъема груза падение механизмов фиксации, связанных с опускающимися вхолостую цилиндрами, под действием веса этих механизмов и веса соединенных с ними поршней. При этом может быть исключен подсос воздуха в штоковые полости цилиндров и повышена тем самым надежность подъема.

Надежность подъема и опускания может быть увеличена также путем выполнения напорных распределителей с гидравлическими камерами управления и оснащения привода двумя парами гидроуправляемых золотников, связанных с указанными камерами, причем плунжеры первой пары взаимодействуют с выдвинутыми штоками цилиндров (при подъеме груза), а плунжеры второй пары с втянутыми штоками (при опускании). При этом исключается необходимость в электрокомандах для переключения этих распределителей.

Каждый напорный распределитель может быть выполнен в виде двух подпружиненных двухпозиционных двухлинейных нормально открытых распределителей. При этом можно отказаться от золотников разгрузки основных насосов, что уменьшает степень сложности привода, исключает необходимость в электрокомандах для переключения этих золотников и способствует в конечном итоге повышению надежности.

Надежность может быть также увеличена при оснащении привода управляющими цилиндрами, кинематически связанными с механизмом фиксации, и управляющими золотниками, соединенными с рабочими полостями этих цилиндров, так как исключается необходимость в отдельных приводах разжима этих механизмов и в электрокомандах для управления ими.

Увеличение надежности может быть обеспечено при оснащении привода двумя парами подпружиненных вспомогательных золотников, камеры которых соединены со вспомогательным источником питания. Первая пара золотников может быть соединена с рабочими полостями управляющих цилиндров, а вторая пара с камерами управления напорных распределителей. В этом случае исключаются ручные действия оператора и возможность его ошибочных решений при переходе от операции подъема к операции опускания (или от операции опускания к операции подъема), а также повышается степень автоматизации привода и сокращается время его работы.

Каждый двухпозиционный двухлинейный распределитель, подключенный к напорной магистрали, может быть выполнен с двухсторонним гидроуправлением. При этом можно отказаться от электрокоманд для переключения этих распределителей в процессе подъема, что также обусловливает повышение надежности.

Кроме того, для увеличения надежности привода он может быть оснащен отсечным распределителем, причем этот распределитель и дополнительные золотники могут быть выполнены с гидравлическими камерами управления. В этом случае исключается необходимость в электрокомандах для переключения указанных гидроэлементов.

Управляемые обратные клапаны привода могут быть выполнены с внутренней перегородкой, образующей в них вторые штоковые полости, и привод может быть оснащен дроссельными устройствами, включенными в магистрали, связанные с поршеньковыми и вторыми штоковыми полостями этих клапанов. При этом исключаются "просадки" груза при перекладке его веса с цилиндров одного яруса на цилиндры другого в процессе подъема, снижаются динамические нагрузки на элементы привода, повышается его долговечность и надежность.

Кроме того, может быть также увеличена скорость подъема груза, что достигается обеспечением возможности подачи рабочей жидкости в поршневые полости только части цилиндров каждого яруса путем подсоединения к этим полостях двухпозиционного распределителя, связанного с напорной магистралью своего яруса.

В случае выполнения в штоках части цилиндров каждого яруса глухих отверстий и установки в них с радиальным зазором штанг, связанных с механизмами фиксации, обеспечивается повышение коэффициента полезного действия привода.

На фиг.1 представлена принципиальная гидросхема привода при наличии распределителей с электромагнитным управлением; на фиг.2 показано устройство для переключения напорных распределителей гидромеханическим способом в процессе подъема; на фиг. 3 дан вариант выполнения этих распределителей, позволяющий исключить из состава привода золотники разгрузки основных насосов; на фиг.4 представлено устройство для переключения напорных распределителей гидромеханическим способом в процессе опускания; на фиг.5 приведен фрагмент гидросхемы, содержащий гидроэлементы для управления механизмами фиксации трубы и для соединения камер напорных распределителей с устройствами для их переключения в зависимости от операции: подъема или опускания; на фиг.6 показан вариант выполнения остальных распределителей (помимо напорных) с гидрокамерами управления; на фиг.7-9 представлены варианты гидросхемы привода, обеспечивающие повышение скорости подъема и опускания относительно номинальных значений, с показом характера соединения между собой поршневых полостей цилиндров, расположенных в одном ярусе.

Гидропривод (фиг. 1) содержит расположенные соосно в два яруса по периметру трубы 1 двухполостные цилиндры 2 и 3 (на чертеже показан только один цилиндр каждого яруса), соединенные с неподвижным основанием 4. Штоковые полости А цилиндров 2 и 3 сообщены между собой. Штоки цилиндров 2 и 3 соединены соответственно с каретками 5 и 6, на которых размещены механизмы фиксации (захваты) 7 и 8, взаимодействующие с проточками трубы 1. Каретки 5 и 6 перемещаются в вертикальных направляющих (на чертеже не показаны).

Расстояние между соседними проточками равняется удвоенной величине рабочего хода цилиндров. Прижим и разжим захватов 7 и 9 осуществляются с помощью отдельного привода (на чертеже не показан).

Поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 через управляемые обратные клапаны (УОК) 9 и 10, необходимые для фиксации трубы 1, соединены с напорными магистралями 11 и 12, в которых установлены дроссели 13 и 14 с обратными клапанами, предназначенные для ограничения скорости опускания трубы 1 и для свободного пропускания масла и поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 при ее подъеме. Указанные магистрали через распределительное устройство, выполненное в виде двух напорных распределителей 15 и 16, связаны с основными насосами 17-19 и с баком. К магистралям 11 и 12 подключены связанные с баком двухпозиционные двухлинейные распределители 20 и 21, необходимые для свободного (без дросселирования) слива масла из поршневых полостей В и С цилиндров 2 и 3, поочередно опускающихся вхолостую в процессе цикличного подъема трубы 1. Источник питания привода кроме основных насосов 17-19 cодержит также дополнительный насос 22, сообщенный через дополнительные золотники 23, 24 с поршеньковыми полостями УОК 9, 10, и вспомогательный насос 25, с помощью которого обеспечивается некоторое превышение (на 5-10%) скорости опускания цилиндров одного яруса вхолостую относительно номинальной скорости подъема нагруженных цилиндров другого яруса, определяемой суммарной производительностью основных насосов 17-19. Производительность дополнительного насоса 22 на порядок меньше производительности вспомогательного насоса 25. Отсечной распределитель 26 служит для соединения основных насосов 17-19 со штоковыми полостями А цилиндров 2 или 3 при опускании трубы 1 и для разъединения этих насосов с указанными полостями при ее подъеме. С помощью обратного клапана 27 исключается возможность подачи масла к выходному каналу насоса 25.

В магистрали, соединяющей напорные распределители 15 и 16 с баком, установлен подпорный клапан 28, необходимый для предотвращения возможности падения кареток 5, 6 с захватами 7, 8 под действием их веса при случайном открытии УОК 9, 10 и распределителей 20, 21. Давление настройки этого клапана несколько превышает давление, соответствующее весу каретки с размещенными на ней захватами.

Перепускное устройство привода состоит из двух перепускных клапанов 29 и 30, подключенных к штоковым полостям А цилиндров 2 и 3, причем во входную магистраль клапана 30 включен двухпозиционный распределитель 31. Давление настройки клапана 30 несколько больше давления, необходимого для опускания цилиндров вхолостую (с учетом противодействия, оказываемого подпорным клапаном 28). Давление настройки клапана 29 превышает давление настройки клапана 30 и назначается из условия гарантированного опускания каретки 5 или 6 вхолостую в процессе цикличного подъема трубы 1 в случае возрастания сил трения в направляющих опускающейся каретки (из-за попадания в них грязи) или возрастания сил трения в ее цилиндрах. При этом исключается сбой цикличности работы цилиндров.

К основным насосам 17-19 подсоединен предохранительный клапан 32, во входную магистраль которого включен двухпозиционный двухлинейный распределитель 33. Давление настройки этого клапана меньше величины рабочего давления привода при подъеме трубы 1 и назначается из условия обеспечения подъема каретки вхолостую с разжатыми захватами в процессе цикличного опускания трубы 1. При отсутствии в гидросхеме клапана 32 и неисправности концевого выключателя, контролирующего верхнее положение поднимающейся вхолостую каретки, может иметь место деформация крышек одного из ее цилиндров и разгерметизация этого цилиндра, обусловленная технологическими допусками на изготовление и монтаж цилиндров. Если, например, в каждом ярусе размещается по четыре цилиндра, то из-за наличия указанных допусков при нахождении каретки в крайнем верхнем положении может возникнуть ситуация, когда только один из четырех поршней будет находиться в контакте со своей крышкой и, соответственно, передавать на нее учетверенную нагрузку, равную максимально возможному усилию цилиндров одного яруса.

Для исключения попадания воздуха в гидросистему при неработающих насосах масляный бак располагается выше ее верхней точки. При использовании бака с наддувом бак можно разместить в любом удобном месте. Гидросистема содержит фильтры, предохранительные клапаны основных насосов 17-19, устройства для разгрузки этих насосов и предохранительный клапан дополнительного насоса 22, не представленные на чертеже.

На фиг.2 показано устройство для переключения в процессе подъема напорных распределителей 15 и 16 без использования электрокоманд и электровыключателей, контролирующих положение кареток, что существенно повышает надежность операции подъема. Указанные напорные распределители содержат гидравлические камеры управления 34 и 35, которые через магистрали 36 и 37 соединены с выходными отверстиями гидроуправляемых золотников 38 и 39. Входные отверстия этих золотников через магистраль 40 связаны с дополнительным насосом 22, а сливные отверстия сообщены с баком. Камера управления 41 золотника 38 верхнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 39 нижнего яруса, а плунжер 42 золотника 38 контактирует с нижней кареткой 6 при ее нахождении в верхнем положении, т.е. контактирует с выдвинутыми штоками цилиндров нижнего яруса. Аналогичным образом камера 43 золотника 39 нижнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 38 верхнего яруса, а плунжер 44 золотника 39 контактирует с верхней кареткой 5 при ее нахождении верхнем положении. Подпружиненные бономы 45 и 46 выполняют вспомогательную функцию и служат для более гарантированного удержания золотников 38 и 39 во включенной позиции (после начала опускания каретки 5 или каретки 6 вхолостую) при наличии внешних возмущающих воздействий, например вибрации. Через магистрали 47 и 48 камеры 34 и 35 напорных распределителей 15 и 16 связаны с не показанным на данном чертеже устройством для переключения этих распределителей в процессе опускания трубы 1. Открытое или закрытое положение вентилей 49-52 назначается в зависимости от выполняемой операции: подъема или опускания.

На фиг.3 представлен вариант выполнения каждого напорного распределителя 15, 16 в виде двух пар подпружиненных двухпозиционных двухлинейных нормально открытых распределителей 53-56. При этом исключается необходимость использования в составе привода устройств (золотников) для разгрузки основных насосов 17-19 и необходимость в электрокомандах для включения и выключения этих устройств, что повышает надежность привода и снижает его стоимость и габариты. Распределители 53 и 55 включены в напорные магистрали 11 и 2 своих ярусов, а распределители 54 и 56 связывают эти магистрали с баком. Камера 57 распределителя 54 верхнего яруса соединена с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 38 этого яруса и с камерой 58 распределителя 55 нижнего яруса. Аналогичным образом камера 59 распределителя 56 нижнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 39 этого яруса и с камерой 60 распределителя 53 верхнего яруса.

На фиг.4 показано устройство для переключения в процессе опускания напорных распределителей 15 и 16 без использования электрокоманд, что позволяет повысить надежность операции опускания. Камеры 34 и 35 этих распределителей соединены через магистрали 47 и 48 с выходными отверстиями гидроуправляемыъх золотников 61 и 62, входные отверстия которых через магистраль 40 связаны с насосом 22, а сливные сообщены с баком. Плунжер золотника 61 верхнего яруса через боном 63 и каретку 5 контактирует с втянутыми штоками цилиндров 2 верхнего яруса, а плунжер золотника 62 нижнего яруса через боном 64 и каретку 6 контактирует с втянутыми штоками цилиндров 3 нижнего яруса. Камера 65 золотника 61 верхнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 62 нижнего яруса, а камера 66 золотника 62 нижнего яруса с выходным отверстием золотника 61 верхнего яруса.

На фиг.5 представлено гидравлическое устройство для управления механизмами фиксации (захватами) 7 и 8 в процессе опускания трубы 1, а также представлены две пары подпружиненных вспомогательных гидроуправляемых золотников 67-70. Использование пары золотников 67, 68 позволяет исключить возможность разжима захватов 7 и 9 в процессе подъема трубы 1 и ее падение. С помощью пары золотников 69, 70 осуществляется соединение камер 34 и 35 напорных распределителей 15 и 16 с устройствами для их переключения в зависимости от выполняемой операции: подъема или опускания. Наличие представленных на фиг.5 гидроэлементов позволяет исключить необходимость электрокоманд для управления захватами 7, 8 и исключить ручные операции по соединению камер 34, 35 напорных распределителей 15, 16 с устройствами для их переключения, что обусловливает повышение надежности привода, а также сокращение времени при переходе от одной операции к другой.

Гидравлическое устройство для управления захватами 7 и 8 содержит шарнирно связанные с ними подпружиненные управляющие цилиндры 71 и 72 и управляющие золотники 73 и 74, сливные отверстия которых сообщены с баком, а выходные с рабочими полостями 75 и 76 указанных цилиндров. Входное отверстие управляющего золотника 73 и его камера 77 соединены через магистраль 47 с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 61, а входное отверстие управляющего золотника 74 и его камера 78 через магистраль 48 с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 62. Плунжеры 79 и 80 управляющих золотников 73 и 74 через бономы 81, 82 и каретки 5, 6 контактируют соответственно с выдвинутыми штоками цилиндров 2 и 3.

Камеры управления вспомогательных золотников 67-70 через магистрали 83 соединены со вспомогательным насосом 25. При использовании указанных золотников необходимость в ручных вентилях 49-52 отсутствует.

На фиг.6 показано выполнение двухпозиционных двухлинейных распределителей 20 и 21, отсечного распределителя 26 и дополнительных золотников 23, 24 с гидравлическим управлением, что позволяет исключить необходимость в электрокомандах для переключения этих распределителей и повысить тем самым надежность привода при выполнении операций подъема и опускания. Распределители 20 и 21 имеют двухстороннее гидроуправление, и их правые камеры 84 и 85 соединены через магистрали 86 и 87 с поршневыми полостями В и С цилиндров 2 и 3 (цилиндры 2 и 3 на фиг.6 не показаны). Левая камера 88 распределителя 20 верхнего яруса связана с напорной магистралью 12 нижнего яруса, а левая камера 89 распределителя 21 нижнего яруса с напорной магистралью 11 верхнего яруса. Площадь правой камеры каждого из распределителей 20, 21 больше площади левой камеры, что предотвращает падение (в пределах рабочего хода цилиндров) опускаемого груза путем исключения возможности открытия распределителя 20 или 21 в случае несанкционированного увеличения давления, развиваемого основными насосами 17-19 (и, соответственно, увеличения давления в левой камере 88 или 89), до давления срабатывания предохранительных клапанов этих насосов. Камеры 90-92 управления отсечного распределителя 26 и дополнительных золотников 23, 24 получают питание от вспомогательного насоса 25. Дополнительный золотник 23 верхнего яруса, связанный магистралью 93 с поршеньковыми полостями УОК 9 своего яруса, соединен с напорной магистралью 12 нижнего яруса и через магистраль 94 и золотник 62 соединен с дополнительным насосом 22. Аналогичным образом дополнительный золотник 24 нижнего яруса, связанный магистралью 95 с поршеньковыми полостями УОК 10 своего яруса, соединен с напорной магистралью 11 верхнего яруса и через магистраль 96 и золотник 61 соединен с дополнительным насосом 22.

На фиг. 6 показан также вариант выполнения гидрозамков 9 и 10 с вторыми штоковыми полостями 97 и 98, связанными магистралями 99 и 100 с поршеньковыми полостями этих гидрозамков. В указанные магистрали включены трехлинейные золотники 101 и 102, связанные с баком и имеющие камеры 103 и 104 управления, сообщенные со вспомогательным насосом 25. При наличии гидрозамков такого типа представляется возможным в процессе цикличного подъема существенным образом уменьшить "просадку" груза (обусловленную сжимаемостью масла в поршневых полостях цилиндров) при перекладке его веса с каретки на каретку. С уменьшением величины "просадки" динамические нагрузки на элементы привода существенно снижаются. Наличие трехлинейных золотников 101 и 102, соединяющих в процессе опускания груза вторые штоковые полости 97 и 98 с баком, позволяет значительно снизить давление открытия гидрозамков на данной операции. Указанное давление (т.е. давление, создаваемое дополнительным насосом 22) во столько раз меньше рабочего давления в цилиндрах, во сколько раз площадь поршенька гидрозамка больше площади его седла. С уменьшением давления насоса 22 снижаются вес, габариты и стоимость привода.

В магистрали 93 и 95 включены дроссельные устройства 105 и 106, позволяющие в процессе подъема груза замедлить скорость нарастания давления в поршеньковых полостях гидрозамков одного яруса по сравнению со скоростью нарастания давления в цилиндрах другого яруса при восприятии ими массовой нагрузки в периоды перекладки веса груза с каретки на каретку. При этом гидрозамки одного яруса открываются (для опускания каретки этого яруса вхолостую) только после того, как вся массовая нагрузка будет воспринята цилиндрами другого яруса, что обусловливает полное исключение "просадки" груза. Магистрали 107 и 108 соединяют представленный на фиг.6 фрагмент гидросхемы привода с не показанными на данном чертеже штоковыми полостями А цилиндров 2 и 3, а магистрали 109-111 с основными насосами 17-19.

Включение в состав привода двухпозиционных трехлинейных распределителей 112 и 113 (фиг.7) позволяет повысить скорость подъема и опускания груза (при условии, что его масса меньше номинальной величины) и сократить тем самым время выполнения данных операций. Поршневые полости D части цилиндров верхнего яруса (в данном случае цилиндров 114, фиг.8) соединены с напорной магистралью 11 своего яруса через связанный с баком распределитель 112, а поршневые полости В остальных цилиндров 2 этого яруса соединены с напорной магистралью 11 напрямую. Аналогичным образом выполнено соединение не показанных на фиг. 7 цилиндров нижнего яруса с напорной магистралью 12. Гидролинии 115-117 связывают гидросхему соответственно со штоковыми полостями А цилиндров нижнего яруса, с дополнительным золотником 23 и с поршневыми полостями части цилиндров этого яруса.

На фиг.9 показана гидросхема привода, обеспечивающего повышение скорости подъема и опускания, при наличии в нем штанг 118 и 119, связанных через каретки 5 и 6 с захватами 7 и 8. Указанные штанги установлены с радиальным зазором в глухих отверстиях, выполненных в штоках 120 и 121 цилиндров 114 и 122, поршневые полости D и F которых соединены с двухпозиционными распределителями 112 и 113. Количество штанг равно числу цилиндров 114 и 122. Штоки 123 и 124 цилиндров 2 и 3 штанг не имеют и соединены с каретками 5 и 6 напрямую. Гидролиния 125 связывает гидросхему с дополнительным золотником 24 нижнего яруса. Поскольку при перемещении трубы 1 в режиме повышенной скорости штоки 120 и 121 со своими поршнями остаются неподвижными, суммарные механические потери в цилиндрах уменьшаются (по сравнению с вариантом, представленным на фиг. 7). Кроме того, уменьшается расход масла, вытесняемые из штоковых полостей поднимающихся цилиндров в штоковые полости опускающихся цилиндров, что обусловливает снижение гидравлических потерь. Соответственно возрастает гидромеханический и общий КПД привода. Ввиду выполнения двухпозиционных распределителей 112 и 113 двухлинейными и отсутствия сливного трубопровода, связывающего их с баком, облегчаются компоновка и монтаж привода и снижается его стоимость.

Гидравлический привод работает следующим образом.

В варианте исполнения с электромагнитным управлением при цикличном подъеме трубы 1 после пуска насосов 17-22 и 25 напорный распределитель 15 переключается в правую позицию, соединяя основные насосы 17-19 c поршневыми полостями B цилиндров 2, и выполняется I-й этап цикла. На данном этапе осуществляется подъем цилиндров 2 с кареткой 5 вхолостую в пределах зазора между захватами 7 с торцовой поверхностью проточки трубы 1. Из штовых полостей А этих цилиндров масло через клапан 30 сливается в бак. Через этот клапан поступает в бак и расход масла от вспомогательного насоса 25. После выбора указанного зазора, восприятия веса трубы 1 цилиндрами 2 и выхода захватов 7 из проточки на наружную поверхность трубы 1 подается сигнал (от датчика давления или электровыключателя, контролирующего положение этих захватов) на включение дополнительного золотника 24, сливного распределителя 21 и распределителя 31 в правую позицию. УОК 10 открываются, и совершается 2-й (основной по продолжительности) этап цикла перемещение цилиндров обоих ярусов в противофазе. В этот период времени масло из штоковых полостей А поднимающихся нагруженных цилиндров 2 вытесняется в штоковые полости А цилиндров 3, перемещая их поршни и каретку 6 вниз вхолостую. Одновременно в указанные полости поступает масло и от насоса 25. Из поршневых полостей цилиндров 3 масло через открытые УОК 10, включенный в правую позицию сливной распределитель 21, находящийся в исходной позиции напорный распределитель 16 и подпорный клапан 28 сливается в бак. Скорость опускания каретки 6 вхолостую превышает номинальную скорость подъема груженой каретки 5 на величину, соответствующую производительности насоса 25. Этой величины достаточно для исключения отставания по пути цилиндров 3 от цилиндров 2 (вследствие наличия утечек в штоковых полостях) и для обеспечения окончания хода цилиндров 3 вниз вхолостую до момента завершения рабочего хода вверх цилиндрами 2 (что обусловливает практически непрерывный подъем трубы 1).

Подпорный клапан 28 предотвращает падение каретки 6 под действием собственного веса и веса связанных с ней захватов 8 и поршней цилиндров 3 и предотвращает тем самым деформацию каретки и подсос воздуха в штоковые полости цилиндров.

Если при выполнении 2-го этапа цикла из-за появления грязи в направляющих каретки 6 или в цилиндрах 3 силы трения в этих элементах возрастут, то характер движения исполнительных органов не нарушится и каретка 6 будет продолжать опускаться. Увеличится лишь давление, развиваемое насосами 17-19, и соответственно давление в штоковых полостях цилиндров, которое не должно, однако, превышать давление настройки клапана 29. Исключение из состава привода клапана 30 и соединение выходного канала распределителя 31 с баком не является целесообразным решением, так как в случае защемления данного распределителя в открытой позиции выполнить цикличный подъем не представляется возможным. Исключение из состава привода клапана 30 и распределителя 31 не рационально из-за резкого снижения КПД привода в процессе подъема при нормальных условиях эксплуатации (т.е. при наличии сил трения, не превышающих расчетные величины).

При подходе каретки 6 к нижнему положению она останавливается и подается команда на возвращение распределителей 21, 31 и золотника 24 в исходную позицию. УОК 10 закрываются и начинается 3-й этап цикла, в течение которого масло из штоковых полостей А цилиндров 2, поднимающихся вместе с трубой 1, через клапан 30 сливается в бак. После того, как захваты 8 западут в соответствующую проточку трубы 1 и груженая каретка 5 дойдет до своего верхнего положения, напорный распределитель 15 возвращается в исходную позицию, напорный распределитель 16 переключается в правую и выполняется следующий цикл подъема. При этом груженая каретка 5 на некоторое время (до выбора зазора между захватами 8 и торцовой поверхностью проточки трубы 1 и до перекладки ее веса на каретку 6) останавливается и УОК 9 четко фиксируют ее в верхнем положении, исключая тем самым "просадку" трубы в этот промежуток времени.

Предлагаемый привод позволяет увеличить в 2 раза полезное усилие исполнительных органов, что осуществляется путем одновременного включения распределителей 15 и 16 и подачи масла в поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 (находящихся в нижнем положении). После этого производится поочередное опускание цилиндров обоих ярусов вхолостую путем открытия в необходимой последовательности УОК 9, 10 и сливных распределителей 20, 21 при включенном распределителе 26. Для осуществления такого режима работы расстояние между проточками трубы 1 должно быть в два раза меньше, чем необходимо при перемещении ее в режиме противофазы.

Цикличное опускание трубы 1 с номинальной скоростью из верхнего конечного положения в начальное нижнее производится следующим образом. На I-ом участке цикла после пуска насосов 17-19 и 22 (вспомогательный насос 25 на данной операции не используется) и переключения распределителя 33 в правую позицию производится разжим захватов 7. Далее при переключении напорного распределителя 15 и дополнительного золотника 24 в правую позицию и открытия УОК 10 осуществляется 2-й участок цикла движение цилиндров обоих ярусов в противофазе: груженые цилиндры 3 под действием веса трубы 1 перемещаются вместе с ней вниз, вытесняя масло из поршневых полостей С через дроссель 14 и подпорный клапан 28 в бак, а цилиндры 2 движутся вхолостую вверх со скоростью, определяемой суммарной производительностью основных насосов 17-19 и суммарной площадью поршневых полостей В. Заполнение штоковых полостей А опускающихся цилиндров 3 производится путем подачи в них масла из штоковых полостей А поднимающихся цилиндров 2. Избыток масла через перепускной клапан 30 сливается в бак. Номинальная скорость опускания, определяемая настройкой дросселя 14, назначается несколько меньше скорости подъема (исходя из условия гарантированного заполнения штоковых полостей опускающихся цилиндров). При подходе каретки 5 к своему верхнему положению по сигналу концевого выключателя, контролирующего это положение, напорный распределитель 15 возвращается в исходную позицию, а отсечной распределитель 26 переключается в правую. Начинается 3-й участок цикла. При этом каретка 5 останавливается и ее захваты 7 прижимаются к наружной поверхности трубы 1, которая продолжает опускаться. Заполнение штоковых полостей А цилиндров 3 осуществляется в этот период времени от основных насосов 17-19 через открытый распределитель 26. Избыток расхода через клапан 30 перепускается в бак. После западания захватов 7 в соответствующую проточку трубы 1 производится плавная перекладка ее веса с опускающейся каретки 6 на неподвижную каретку 5. Труба 1 с кареткой 5, зафиксированные гидрозамками 9, на некоторое время остаются неподвижными, а каретка 6 под действием собственного веса и давления масла в штоковых полостях своих цилиндров 3 (определяемого давлением настройки клапана 30) вхолостую со скоростью меньше номинальной доходит до нижнего положения. При этом между захватами 8 и торцовой поверхностью проточки образуется зазор. Поскольку величина зазора на два порядка меньше рабочего хода цилиндров, время их окончательного опускания вхолостую (на 3-м участке) со скоростью меньше номинальной оказывает незначительное влияние на общую продолжительность опускания. По окончании цикла распределитель 26 и золотник 24 возвращаются в исходную позицию. УОК 10 закрываются, каретка 6 останавливается, захваты 8 разжимаются, напорный распределитель 16 и дополнительный золотник 23 переключаются в правую позицию и совершается следующий цикл опускания.

Благодаря универсальности гидросхема заявляемого привода позволяет производить операцию опускания со скоростью движения трубы 1 больше номинальной и при использовании только части основных насосов, например насоса 19. В этом случае сокращается продолжительность данной операции, уменьшается износ основных насосов, увеличивается их срок службы и уменьшаются также энергозатраты.

Такой вариант работы привода реализуется следующим образом. По окончании I-го участка цикла (разжима захватов 7) оба напорных распределителя 15 и 16 одновременно переключаются в правую позицию. Груженая каретка 6 перемещается вниз с повышенной скоростью (определяемой новой настройкой дросселя 14), вытесняя масло из поршневых полостей С цилиндров 3 через открытые УОК 10, дроссель 14, распределители 16 и 15 в поршневые полости В цилиндров 2, перемещая их вхолостую вверх. В эти полости поступает расход масла и от насоса 19. По завершении 2-го участка цикла (когда каретка 5 дойдет до верхнего положения) оба напорных распределителя 15 и 16 возвращаются в исходную позицию, распределитель 26 переключается в правую и выполняется 3-й участок цикла одиночное перемещение вниз каретки 6. Для гарантированного заполнения штоковых полостей А опускающихся цилиндров 3 от одного насоса 19 их площадь должна быть существенно меньше площади поршневых полостей С.

С помощью данного привода возможно также проведение операции опускания груза с увеличенной массой (больше номинальной величины). При этом вначале производится синхронное перемещение вниз нагруженных цилиндров обоих ярусов, а затем поочередный их подъем вхолостую с разжатыми захватами.

Операция подъема груза с номинальной скоростью при отсутствии в составе привода электромагнитных золотников (переключаемых по командам от концевых электровыключателей, контролирующих положения кареток) производится следующим образом. Вначале осуществляется запуск вспомогательного насоса 25 и масло от этого насоса по магистралям 83 поступает в камеры вспомогательных золотников 67-70, переключая их в левую позицию. При этом рабочие полости 75 и 76 управляющих цилиндров 71 и 72 соединяются с баком, а камеры 34 и 35 напорных распределителей 15 и 16 через магистрали 36 и 37 соединяются с гидроуправляемыми золотниками 38 и 39, необходимыми для совершения подъема. Одновременно масло от насоса поступает в камеры 91, 92, 103, 104 дополнительных золотников 23, 24 и трехлинейных золотников 101, 102, переключая их соответственно в правую и левую позиции. При этом напорные магистрали 11, 12 верхнего и нижнего ярусов соединяются с поршеньковыми и вторыми штоковыми (98, 97) полостями УОК 10 и 9 нижнего и верхнего ярусов. Кроме того, масло от указанного насоса подается в камеру 90 распределителя 26, переключая его в левую позицию и отсекая тем самым основные насосы 17-19 от штоковых полостей А цилиндров 2 и 3. Гидросистема подготовлена к выполнению операции подъема. После запуска основных насосов 17-19 (c помощью своих разгрузочных устройств) и дополнительного насоса 22 масло от этого насоса подается через гидроуправляемый и вспомогательный золотники 38 и 69 в камеру 34 напорного распределителя 15. Указанный распределитель переключается в правую позицию и выполняется I-й участок цикла подъем каретки 5 вхолостую до выбора зазора между захватами 7 и торцовой поверхностью проточки трубы 1, после чего осуществляется перекладка ее веса с каретки 6 на каретку 5. При этом давление в поршневых полостях В цилиндров 2, в напорной магистрали 11, в левой камере 89 сливного распределителя 21 и (с некоторой задержкой по времени) в поршеньковой полости УОК 10 и его дополнительной штоковой полости 98 возрастает до величины рабочего давления. Давление в поршневых полостях С цилиндров 3, а в правой камере 85 сливного распределителя 21 и в надклапанной полости УОК 10 пропорционально снижается. Поскольку площадь камеры 89 меньше площади камеры 85, сливной распределитель 21 открывается в тот момент времени, когда большая часть веса трубы воспринимается кареткой 5 верхнего яруса. Благодаря наличию в УОК 10 второй штоковой полости 98 (позволяющей повысить давление открытия УОК относительно давления в поршневых полостях цилиндров во столько раз, во сколько раз площадь седла клапана больше площади его штока) и благодаря включенному в гидролинию 95 дроссельному устройству 106 (в качестве такого устройства можно использовать дроссельную шайбу, напорный золотник или гидравлическое реле задержки времени) гидрозамки нижнего яруса открываются в тот момент, когда цилиндры 3 этого яруса полностью разгружены от веса трубы 1. При этом "просадка" трубы 1 и динамические нагрузки на привод исключаются.

После открытия УОК 10 осуществляется 2-й участок цикла подъем трубы 1 при движении цилиндров обоих ярусов в противофазе.

По завершении кареткой 6 хода вниз вхолостую она останавливается и выполняется 3-й участок цикла одиночное движение груженой каретки 5 вверх. В процессе указанного движения захваты 8 под действием пружины управляющего цилиндра 72 западают в соответствующую проточку поднимающейся трубы 1.

В момент подхода каретки 5 к верхнему положению она своей выступающей частью нажимает на боном 46 и плунжер 44 гидроуправляемого золотника 39, переключая последний в нижнюю позицию. В процессе данного переключения масло из камеры 43 под действием усилия штоков каретки 5 через гидроуправляемый золотник 38, магистраль 40 и не показанный на фиг.6 предохранительный клапан насоса 22 сливается в бак. По окончании указанного переключения масло от насоса 22 поступает в камеры 35 и 41, переключая соответственно напорный распределитель 16 в правую позицию, а золотник 38 в верхнюю. При этом плунжер 42 этого золотника переводит боном 45 в нижнее положение. Камеры 34 и 43 через золотник 38 соединяются с баком, и давление в них снижается до нуля. Напорный распределитель 15 под действием встроенной в него пружины возвращается в исходную позицию. Груженая каретка 5 на некоторое время (до перекладки веса трубы 1 на другую каретку в следующем цикле) останавливается, и ее вес воспринимается давлением масла в поршневых полостях В цилиндров 2, запертого гидрозамками 9. Поскольку напорная магистраль 11 через напорный распределитель 15 соединена с баком, сливной распределитель 21 возвращается в исходную позицию, а УОК 10 закрываются.

Таким образом, к моменту завершения цикла гидроуправляемые золотники 38 и 39 находятся соответственно в верхней и нижней позициях, каретка 6 и груженая каретка 5 в нижнем и верхнем положениях, напорный распределитель 15 переключен в исходную позицию, а напорный распределитель 16 в правую. Масло от основных насосов 17-19 поступает в поршневые полости С цилиндров 3 каретки 6, осуществляя с ее помощью второй цикл подъема. Этот цикл выполняется аналогично первому и завершается в момент подхода груженой каретки 6 к своему верхнему положению, когда она переключает гидроуправляемый золотник 38 в нижнюю позицию и соединяет насос 22 с камерами 34 и 43. Напорный распределитель 15 и золотник 39 переключаются соответственно в правую и верхнюю позиции. Напорный распределитель 16 возвращается в исходную позицию. Второй цикл подъема закончен. При подаче масла от основных насосов 17-19 в поршневые полости В цилиндров 2 начинается следующий цикл.

Таким образом, в процессе цикличного подъема необходимость в использовании электрической системы управления и электромагнитных золотников отсутствует. Электрокоманды необходимы лишь в начале и конце подъема для запуска и остановки насосов, а также для переключения разгрузочных устройств (например, золотников разгрузки) основных насосов 17-19.

В процессе подъема весьма легко осуществить временную остановку трубы 1 в любом промежуточном положении, что достигается путем выключения одного лишь насоса 22. При этом включенный напорный распределитель (например 15) под действием встроенной в него пружины возвращается в исходную позицию, соединяя напорную магистраль 11 с баком и вытесняя масло из своей камеры 34 через золотник 38 и неработающий насос 22 в бак. Насос 22 при этом проворачивается вхолостую на долю оборота, соответствующую объему масла, вытесняемому из камеры 34.

В периоды временных остановок трубы 1 расход масла от основных насосов 17-19 через их предохранительные клапаны поступает в бак. Для снижения затрат мощности в эти периоды времени в качестве напорных распределителей целесообразно использовать двухлинейные распределители 53-56. С их помощью основные насосы в периоды временных остановок переводятся на режим холостого хода. Кроме того, при использовании этих распределителей исключается необходимость применения разгрузочных устройств при запуске и остановке основных насосов, что повышает надежность привода. Запуск источников питания выполняется в следующей последовательности: вначале приводятся во вращение основные насосы 17-19 и вспомогательный насос 25, а затем включается дополнительный насос 22 и начинается операция подъема.

В процессе подъема трубы 1 каретки верхнего и нижнего ярусов при подходе к своим крайним положениям переключают не только гидроуправляемые золотники 38, 39 (необходимые для выполнения данной операции), но и гидроуправляемые золотники 61, 62 и управляющие золотники 73, 74, предназначенные для осуществления операции опускания, однако расход масла через последние четыре золотника отсутствует, поскольку они отсечены от камер 34, 35 напорных распределителей 15, 16 и от рабочих полостей 75, 76 управляющих цилиндров 71, 72 с помощью включенных вспомогательных золотников 67-70.

По окончании подъема все источники питания выключаются и распределители возвращаются в исходную позицию. Вспомогательный насос 25 при этом проворачивается вхолостую на долю оборота, соответствующую суммарному объему масла, вытесняемому из камер управления золотников 23, 24, 67-70, 26, 101 и 102.

В процессе цикличного опускания трубы 1 вспомогательный насос 25 не используется. Цикл опускания при работе привода в режиме противофазы осуществляется следующим образом. После пуска основных насосов 17-19 и дополнительного насоса 22 масло от этого насоса через гидроуправляемый золотник 61 поступает в рабочую полость 75 управляющих цилиндров 71 (через золотники 73 и 67), в камеру 34 напорного распределителя 15 (через золотник 69) и в поршеньковые полости УОК 10 (через золотник 24). Соотношение параметров цилиндров 71, распределителя 15 и УОК 10 назначается таким образом, что вначале выполняется I-й участок цикла разжим захватов 7, после чего распределитель 15 переключается в правую позицию, УОК 10 открываются и выполняется 2-й участок цикла движение цилиндров обоих ярусов в противофазе. Скорость опускания груженых цилиндров 3 определяется настройкой дросселя 14, а скорость подъема цилиндров 2 вхолостую производительностью основных насосов 17-19 и расходом, вытесняемым из штоковых полостей А этих цилиндров, за вычетом расхода, поступающего в штоковые полости А цилиндров 3. Скорость опускания назначается меньше скорости подъема. Давление настройки клапана 30 несколько больше давления, развиваемого основными насосами и определяемого главным образом весом каретки 5 и суммарной площадью штоков цилиндров 2. При подходе каретки 5 к своему верхнему положению она нажимает на боном 81, переключая управляющий золотник 73 в нижнюю позицию и соединяя рабочую полость 75 управляющих цилиндров 71 с баком. Каретка 5 останавливается, ее захваты 7 прижимаются к наружной поверхности опускающейся трубы 1 и выполняется 3-й участок цикла одиночное перемещение вниз цилиндров 3, причем в этот период времени подача масла в их штоковые полости осуществляется от основных насосов 17-19 через открытый распределитель 26. Избыток масла через клапан 30 перепускается в бак. После западания захватов 7 в проточку трубы 1 производится перекладка ее веса с опускающейся каретки 6 на неподвижную каретку 5. При подходе разгруженной каретки 6 к нижнему положению она через боном 64 переключает гидроуправляемый золотник 62 в верхнюю позицию. Масло от насоса 22 поступает в камеру 65 гидроуправляемого золотника 61, переводя его в нижнюю позицию, а боном 63 в верхнее положение. При этом поршеньковые полости УОК 10 и камеры 34, 66 и 77 соединяются с баком. УОК 10 закрываются, напорный распределитель 15 возвращается в исходную позицию, а золотники 62 и 73 разгружаются от действия давления в своих камерах (при отходе в дальнейшем кареток 6 и 5 от этих золотников гарантированное удержание их в требуемой позиции при наличии случайных толчков или вибрации обеспечивается усилием несиловых пружин бономов 64 и 81). Каретка 6 останавливается, причем между захватами 8 и торцовой поверхностью проточки трубы 1 образуется зазор. Одновременно масло от насоса 22 через гидроуправляемый золотник 62 поступает в рабочие полости 76 управляющих цилиндров 72 (через золотник 74, включенный в верхнюю позицию под действием давления в своей камере 78, и находящийся в исходной позиции золотник 68), в камеру 35 напорного распределителя 16 (через золотник 70) и в поршеньковые полости УОК 9 (через золотник 23). Выполняется следующий цикл опускания трубы 1: разжим захватов 8, опускание груженых цилиндров 2 с одновременным подъемом цилиндров 3 вхолостую и одиночное перемещение вниз цилиндров 2 до нижнего положения.

Временные остановки трубы 1 в процессе опускания легко осуществляются путем выключения дополнительного насоса 22. Остановка привода по окончании опускания трубы 1 выполняется в случае применения в качестве напорных распределителей двухлинейных распределителей 53-56 следующим образом: вначале выключается дополнительный насос 22 и основные насосы 17-19 переводятся на режим холостого хода, после чего эти насосы останавливаются.

Для подтверждения эффективности привода дается численный пример.

Пусть рабочее давление при подъеме груза составляет 20 МПа, соотношение площадей поршенька гидрозамка и его седла равно 3:1, а соотношение площадей штока и седла гидрозамка равно 1:4. При оценке параметров процесса перекладки веса груза с каретки на каретку их весом и давлением масла в штоковых полостях цилиндров для кратности рассуждений пренебрегаем.

С учетом принятых условий в процессе перекладки веса трубы гидрозамки разгружаемой каретки откроются (без учета влияния дроссельного устройства )в тот момент времени, когда давление в поршневых полостях поднимающихся цилиндров станет в 4 раза больше давления в поршневых полостях неподвижных цилиндров, т.е. к моменту открытия гидрозамков давление в разгружаемых цилиндрах снижается до 4 МПа, а давление в цилиндрах, воспринимающих нагрузку, возрастает до 16 МПа, т.е. до 80% величины рабочего давления, что обусловливает сравнительно небольшую "просадку" трубы. При наличии дроссельных устройств, обеспечивающих запаздывание 0,5 с и более, открытие гидрозамков осуществляется после полной перекладки веса трубы, которая в течение всего этого процесса остается неподвижной.

В случае отсутствия в гидрозамках вторых штоковых полостей указанные гидрозамки в процессе перекладки открываются в тот момент времени, когда давление в поршневых полостях нагружаемых цилиндров еще в 3 раза меньше давления в поршневых полостях разгружаемых цилиндров: давление в первых цилиндрах возрастает до 5 МПа, а давление во вторых снижается до 15 МПа. При таком соотношении и отсутствии дроссельных устройств открытие гидрозамков обусловливает значительную "просадку" трубы (в пределах упругости масла, находящегося в поршневых полостях нагружаемых цилиндров) при возрастании давления в этих цилиндрах с 5 до 20 МПа и соответствующие динамические нагрузки на гидроэлементы из-за возможности появления ударных волновых процессов, что снижает надежность и качество работы привода.

Наличие в составе заявляемого привода трехлинейных золотников, связанных с вторыми штоковыми полостями гидрозамков, позволяет в процессе опускания трубы открывать гидрозамки при весьма небольшом давлении, развиваемом дополнительным насосом. Для рассматриваемого примера это давление в 3 раза меньше рабочего и составляет 6,7 МПа, что позволяет выбрать в качестве дополнительного насоса какую-либо гидромашину из числа наиболее дешевых и распространенных. Если указанные золотники отсутствуют, то давление открытия гидрозамков возрастает до 80 МПа, что вызывает необходимость включения в состав привода мультипликаторов давления. Такой путь усложняет структуру привода и снижает его надежность и экономичность.

Повышение надежности привода обеспечивается также неравенством площадей камер управления сливных распределителей 20 и 21. В процессе цикличного опускания трубы 1 имеет место ситуация, когда поршни цилиндров одного яруса (например, цилиндров 2) совершают максимально возможный ход вверх вхолостую до контакта со своими крышками и останавливаются. В этот период времени давление, развиваемое основными насосами 17-19, и давление в левой камере 89 сливного распределителя 21 невелико и определяется давлением настройки перепускного клапана 30 (1-2 МПа). Давление в поршневых полостях С цилиндров 3, опускающихся под нагрузкой, и в правой камере 85 сливного распределителя 21 соответствует весу трубы 1 и равно 20 МПа. При таком соотношении давлений в камерах 89 и 85, имеющих равную площадь, сливной распределитель 21 будет находиться в исходной закрытой позиции. Если же отсечной распределитель 26 окажется защемленным в закрытой позиции (из-за загрязнения рабочей жидкости), то после контакта поршней цилиндров 2 со своими крышками давление, развиваемое основными насосами 17-19, и давление в левой камере 89 возрастают до давления срабатывания предохранительных клапанов этих насосов (25 МПа), сливной распределитель 21 переключится в открытую позицию и произойдет падение цилиндров 3 с трубой 1 в пределах их оставшегося рабочего хода. Такая аварийная ситуация исключается при условии, если площадь камеры 85, соединенной с поршневыми полостями С цилиндров 3 нижнего яруса, больше площади камеры 89, соединенной с напорной магистралью 11 верхнего яруса, в 1,3 и более раза.

Операции подъема и опускания трубы 1 в режиме повышенной скорости выполняются полностью аналогично работе привода в режиме номинальной скорости с тем лишь отличием, что перед началом выполнения подъема или опускания достаточно переключить распределители 112 и 113 (фиг.7) в правую позицию. При этом в процессе ускоренного подъема, например, каретки 5 верхнего яруса расход масла от основных насосов 17-19 поступает в поршневые полости только части цилиндров этого яруса, в данном случае в полости В цилиндров 2. Вместе с кареткой 5 перемещаются вверх вхолостую поршни остальной части цилиндров (цилиндров 114). Заполнение их поршневых полостей D осуществляется из бака под действием гидростатического напора через включенный распределитель 112. В процессе ускоренного опускания груженой каретки 5 слив масла в бак из полостей D производится также через этот распределитель, а из полостей B масло вытесняется в бак через дроссель 13. При соединении с распределителем 112 трех цилиндров из шести (как показано на фиг.8) скорость перемещения трубы 1 по сравнению с номинальной величиной повышается в 2 раза. Во столько же раз уменьшается продолжительность рабочих операций.

При оснащении привода штангами 118 и 119, связанными через каретки 5 и 6 с захватами 7 и 8 и установленными в глухих отверстиях штоков 120 и 121 цилиндров 114 и 122, перемещения трубы 1 в режиме повышенной скорости также выполняются при включении распределителей 112 и 113 в правую позицию. Штоки 120 и 121 со своими поршнями в этом режиме остаются неподвижными, что обусловливает снижение суммарной силы трения в цилиндрах каждого яруса, а также уменьшение гидравлических потерь в магистрали, соединяющей штоковые полости цилиндров верхнего и нижнего ярусов. Гидромеханический КПД привода возрастает при этом на 4-6% Кроме того, исключается (для варианта привода с расходом свыше 500-1000 л/мин) использование герметичного бака с наддувом, обеспечивающего гарантированное заполнение поршневых полостей перемещающихся вхолостую части цилиндров каждого яруса.

Таким образом, данный привод по сравнению с прототипом позволяет расширить функциональные возможности привода путем обеспечения возможности опускания груза, обеспечения фиксации его в любых промежуточных положениях, а также обеспечения одновременного хода вверх или вниз цилиндров обоих ярусов, что позволяет в 2 раза повысить грузоподъемность без увеличения давления, развиваемого насосами, и увеличения количества цилиндров; сократить продолжительность операции опускания груза; сократить продолжительность операции подъема груза, масса которого меньше номинальной величины; снизить энергозатраты и увеличить КПД привода при работе в режиме повышенной скорости; исключить "просадки" груза при перекладке его веса с каретки на каретку в процессе подъема, снизить тем самым динамические нагрузки на привод и повысить его долговечность; повысить долговечность привода путем уменьшения износа основных насосов; увеличить надежность привода при подъеме и опускании благодаря отказу от использования концевых электровыключателей (командоаппаратов), контролирующих положения кареток и захватов, и отказу от использования электрокоманд для управления распределителями и гидрозамками привода; повысить надежность привода при подъеме путем предотвращения возможности сбоя цикличности движения цилиндров(остановки каретки, перемещающейся вхолостую) при возрастании сил трения в направляющих кареток из-за появления в них грязи в процессе эксплуатации; повысить надежность привода при подъеме путем предотвращения возможности падения каретки, перемещающейся вхолостую, и ее деформации в тех случаях, когда вес каретки с захватами превышает силы трения в ее направляющих и цилиндрах.

Формула изобретения

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий размещенные в два яруса двухполостные гидроцилиндры, штоковые полости которых сообщены между собой, распределительное устройство, связанное с источником питания, баком и соединенное через напорные магистрали с поршневыми полостями гидроцилиндров, и механизмы фиксации объекта, связанные с гидроцилиндрами, отличающийся тем, что в напорных магистралях установлены дроссельные устройства с подключенными параллельно им двухпозиционными двухлинейными распределителями, связанными с баком, причем напорные магистрали соединены с поршневыми полостями гидроцилиндров через управляемые обратные клапаны, а привод снабжен перепускным устройством, подключенным к штоковым полостям гидроцилиндров, и дополнительными золотниками, сообщающими поршеньковые полости управляемых обратных клапанов с источником питания и баком.

2. Привод по п.1, отличающийся тем, что распределительное устройство выполнено в виде двух напорных распределителей, каждый из которых соединен с источником питания, баком и напорной магистралью одного яруса.

3. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двухпозиционным двухлинейным распределителем, а перепускное устройство состоит из двух параллельно подключенных перепускных клапанов, причем распределитель установлен во входной магистрали одного из клапанов.

4. Привод по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двухпозиционным двухлинейным распределителем, а на выходе источника питания установлен предохранительный клапан, во входную магистраль которого включен этот распределитель.

5. Привод по п.1, отличающийся тем, что в магистрали, соединяющей распределительное устройство с баком, установлен подпорный клапан.

6. Привод по п.2, отличающийся тем, что он снабжен двумя гидроуправляемыми золотниками, источник питания содержит основной источник, связанный с напорными распределителями, и дополнительный, связанный с дополнительными золотниками, а каждый напорный распределитель выполнен с гидравлической камерой управления, к которой своим выходным отверстием подсоединен один из гидроуправляемых золотников, при этом входные отверстия гидроуправляемых золотников, связаны с дополнительным источником, а сливные - с баком, причем плунжер гидроуправляемого золотника одного яруса взаимодействует с выдвинутыми штоками гидроцилиндров другого яруса, а камера управления этого золотника соединена с выходным отверстием гидроуправляемого золотника другого яруса.

7. Привод по п.6, отличающийся тем, что каждый напорный распределитель выполнен в виде двух подпружиненных двухпозиционных двухлинейных нормально открытых распределителей, при этом один из них установлен в напорной магистрали своего яруса, а другой связывает эту напорную магистраль с баком, причем гидравлическая камера управления связанного с баком распределителя одного яруса соединена с выходным отверстием гидроуправляемого золотника этого яруса и с гидравлической камерой управления распределителя, включенного в напорную магистраль другого яруса.

8. Привод по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя гидроуправляемыми золотниками, причем плунжер гидроуправляемого золотника одного яруса взаимодействует с втянутыми штоками гидроцилиндров этого яруса, при этом выходное отверстие гидроуправляемого золотника одного яруса соединено с камерой управления напорного распределителя этого яруса и с камерой управления гидроуправляемого золотника другого яруса, входные отверстия этих золотников связаны с дополнительным источником питания, а сливные с баком.

9. Привод по п.8, отличающийся тем, что он снабжен управляющими цилиндрами, имеющими рабочие полости и кинематически связанными с механизмами фиксации, двумя управляющими золотниками, сливные отверстия которых сообщены с баком, причем плунжер управляющего золотника одного яруса взаимодействует с выдвинутыми штоками гидроцилиндров этого яруса, при этом выходное отверстие управляющего золотника одного яруса соединено с рабочими полостями управляющих цилиндров этого яруса, а входное отверстие и камера управления управляющего золотника одного яруса соединены с выходным отверстием гидроуправляемого золотника, плунжер которого взаимодействует со втянутыми штоками гидроцилиндров этого яруса.

10. Привод по п.9, отличающийся тем, что он снабжен вспомогательным источником питания, сообщенным через обратный клапан со штоковыми полостями гидроцилиндров, двумя парами подпружиненных вспомогательных золотников, при этом каждый из золотников первой пары связывает рабочие полости управляющих цилиндров одного яруса с баком и с выходным отверстием управляющего золотника этого яруса, а каждый из золотников второй пары связывает камеру управления напорного распределителя одного яруса с выходным отверстием гидроуправляемого золотника, плунжер которого взаимодействует со втянутыми штоками гидроцилиндров этого яруса, и с выходным отверстием гидроуправляемого золотника, плунжер которого взаимодействует с выдвинутыми штоками гидроцилиндров другого яруса, при этом камера управления каждого подпружиненного вспомогательного золотника соединена со вспомогательным источником питания.

11. Привод по п.1, отличающийся тем, что каждый двухпозиционный двухлинейный распределитель выполнен с двусторонним гидроуправлением, причем первая камера управления распределителя одного яруса соединена с поршневыми полостями гидроцилиндров этого яруса, а вторая камера с напорной магистралью другого яруса, при этом рабочая площадь первой камеры каждого распределителя больше рабочей площади его второй камеры.

12. Привод по п.10, отличающийся тем, что он снабжен нормально открытым отсечным распределителем, связанным с основным источником питания и штоковыми полостями гидроцилиндров, распределитель и дополнительные золотники выполнены гидроуправляемыми и их камеры управления сообщены со вспомогательным источником питания, причем дополнительный золотник одного яруса, связанный с поршеньковыми полостями управляемых обратных клапанов этого яруса, соединен с напорной магистралью другого яруса и через гидроуправляемый золотник, плунжер которого взаимодействует со втянутыми штоками гидроцилиндров другого яруса, соединен с дополнительным источником питания.

13. Привод по п.12, отличающийся тем, что управляемые обратные клапаны каждого яруса выполнены с внутренней перегородкой, образующей в этих клапанах вторые штоковые полости, и с принадлежащими этим полостям выходными каналами, связанными магистралью с поршеньковыми полостями управляемых обратных клапанов своего яруса, причем в указанную магистраль дополнительно включен трехлинейный золотник, соединенный с баком и имеющий камеру управления, сообщенную со вспомогательным источником питания, при этом в магистрали, соединяющие дополнительные золотники с поршеньковыми и вторыми штоковыми полостями управляемых обратных клапанов, включены дроссельные устройства.

14. Привод по п.1, отличающийся тем, что к поршневым полостям части гидроцилиндров каждого яруса дополнительно подсоединен двухпозиционный распределитель, связанный с напорной магистралью своего яруса.

15. Привод по п.14, отличающийся тем, что он снабжен штангами, связанными с механизмами фиксации каждого яруса, а в штоках гидроцилиндров каждого яруса, поршневые полости которых соединены с двухпозиционным распределителем, со стороны, противоположной поршню, выполнены глухие отверстия, в которые с радиальным зазором установлены эти штанги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9