Ступенчатый гидропривод комбинированного действия

 

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и касается создания объемных гидравлических приводов Ступенчатый гидропривод комбинированного действия имеет поршневой гидродвигатель двустороннего действия и плунжерный гидродвигатель одностороннего действия, а также управляемый гидрораспределитель, напорную и сливную линии. По крайней мере один из гидродвигателей укреплен на неподвижном элементе. Гидродвигатели установлены с возможностью жесткого соединения между собой. Такое соединение целесообразно осуществлять путем крепления обоих гидродвигателей к неподвижному элементу. Только один гидродвигатель подключен гидролиниями к гидрораспределителю, при этом штоковая и плунжерная полости связаны гидравлически. При выдвинутом положении штока и плунжера все полости гидродвигателей связаны с напорной линией. При выдвижении только штока или плунжера с напорной линией связаны соответственно поршневая или штоковая полости, а их дополнительная полость связана со сливной линией. Технический результат реализации изобретения заключается в оптимизации конструкции гидропривода посредством уменьшения количества гидролиний от гидрораспределителей к потребителям и в расширении функциональных возможностей с помощью обеспечения одновременной независимой работы гидродвигателей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области объемных гидравлических приводов, в частности, характеризующихся наличием цепи комбинированного (одностороннего и двухстороннего) действия, взаимодействующей с помощью гидравлических средств, и может быть использовано в судостроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Известна телескопическая стрела, предназначенная для подъема грузов, которая имеет выдвижные секции и дифференциальные гидроцилиндры для их выставления /Грузоподъемные краны. В 2-х книгах. Кн.2. Сокр. пер. с нем. под ред. М.П. Александрова. М., Машиностроение, 1981, с.50-51, фиг.1.20-д/.

Недостатком известной телескопической стрелы является необходимость использования гибких трубопроводов, обеспечивающих прохождение рабочей среды между частями телескопической стрелы, имеющими относительное перемещение.

Известна схема подключения гидроцилиндра двухстороннего действия в систему, применяемая для получения больших скоростей поршня при малой производительности насоса, например, во время холостого хода (Л.Б. Богданович. Объемные гидроприводы. Киев, "Технiка", 1971, с. 54-56, фиг. 22-а). Получение ряда скоростей исполнительного механизма обеспечивается подключением в систему гидроцилиндра двухстороннего действия с помощью четырехходового трехпозиционного гидрораспределителя, который в среднем своем положении (позиции) осуществляет соединение всех полостей потребителя с напорной гидролинией.

Известна схема включения силовых гидроцилиндров дифференциального действия, в соответствии с которой одна полость каждого гидроцилиндра постоянно соединена с линией высокого давления, а вторая - либо с линией высокого давления, либо с линией слива посредством двухпозиционного четырехходового гидрораспределителя, у которого одна из гидролиний подсоединения к потребителю заглушена (В.И. Погорелов. Элементы и системы гидропневмоавтоматики. Л. , Изд-во ЛГУ, 1979, с.59, рис. 23-б). Штоковая полость гидроцилиндра постоянно соединена с линией высокого давления.

Силовые гидроцилиндры дифференциального и одностороннего действия подобны друг другу тем, что возврат в исходное положение производится за счет веса поршня или пружины в штоковой полости (у вторых) или давления жидкости (у первых).

Недостатком гидроприводов, построенных на известных схемах подключения гидроцилиндров двухстороннего и дифференциального действия в систему, является невозможность раздельного и независимого управления движением дополнительного гидроцилиндра, что необходимо при ручном управлении непосредственно гидрораспределителем в случае аварийного обесточивания дистанционной системы управления.

Известен гидравлический привод телескопического грузоподъемника автопогрузчика, действующий как ступенчатый гидропривод и обеспечивающий движение силовым гидроцилиндрам (А.Б. Дранников. Автопогрузчики. М., Машгиз, 1962, с. 171-172, фиг.80). Известный привод содержит ряд гидрораспределителей, соединенных соответствующими гидролиниями с потребителями - гидроцилиндрами, подключаемыми параллельно, причем для подключения гидроцилиндра одностороннего действия, имеющего плунжерную полость для перемещения плунжера, необходима одна гидролиния, а двустороннего действия, имеющего поршневую и штоковую полости для выдвижения и убирания штока, - две гидролинии.

Известный привод обеспечивает одновременное и независимое относительное перемещение поршня и плунжера гидроцилиндров, однако число гидролиний при этом не может быть уменьшено, что можно считать недостатком устройства в аспектах упрощения и оптимизации конструкции.

Известный гидропривод выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения заключается в оптимизации конструкции для уменьшения количества гидролиний, соединяющих гидрораспределители с потребителями, исключения гибких трубопроводов, обеспечивающих подачу рабочей среды к движущимся частям, а также в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного и независимого действия гидродвигателей и сохранения работоспособности гидропривода в условиях аварийного обесточивания системы управления.

Задача решена тем, что в известном ступенчатом гидроприводе комбинированного действия, включающем в качестве ступеней поршневой гидродвигатель двустороннего действия, имеющий поршневую и штоковую полости для выдвижения и убирания штока, и гидродвигатель одностороннего действия, имеющий плунжерную полость для выдвижения плунжера, которые гидролиниями подключены через управляемый гидрораспределитель к напорной и сливной линиям, в соответствии с изобретением, по крайней мере один из гидродвигателей выполнен с возможностью закрепления на неподвижном элементе, гидродвигатели установлены с возможностью жесткого соединения между собой, а управляемый гидрораспределитель соединен гидролиниями только с одним из гидродвигателей, при этом штоковая полость гидравлически связана с плунжерной полостью, так что в фазе выдвинутого положения штока и плунжера все полости гидродвигателей связаны с напорной линией, а в фазе выдвинутого положения только штока или только плунжера с напорной линией связаны соответственно поршневая или штоковая полости, а их дополнительная полость связана со сливной линией.

Задача решена также тем, что гидродвигатели жестко соединены между собой путем крепления обоих к неподвижному элементу.

Техническим результатом изобретения является максимально возможное уменьшение количества гидролиний (до двух), соединяющих гидрораспределители с потребителями при обеспечении независимого и одновременного перемещения поршня и плунжера гидродвигателей. Результатом гидравлической связи полостей обоих двигателей является исключение гибких трубопроводов. Минимальное количество гидролиний позволяет обеспечить дистанционное ручное управление непосредственно гидрораспределителями в случае аварийного обесточивания системы управления. Кроме того, в фазе выдвинутого положения штока и плунжера результирующее перемещение ступеней гидропривода определяется суммированием перемещений обоих элементов, а в случае крепления обоих гидродвигателей к неподвижному элементу такая возможность исключается.

Сущность изобретения поясняют фиг.1, на которой представлена схема ступенчатого гидропривода в убранном (исходном) положении, и фиг.2, на которой представлена модифицированная схема гидропривода в убранном (исходном) положении с жестко закрепленным плунжерным гидродвигателем.

Ступенчатый гидропривод (фиг.1) содержит источник давления рабочей среды 1, управляемый гидрораспределитель 2, содержащий двухпозиционные распределители 3 и 4, двухполостной поршневой гидродвигатель двухстороннего действия в корпусе 5, имеющий поршень со штоком 6, жестко закрепленным на неподвижном элементе, которые образуют поршневую полость 7 и штоковую полость 8, гидродвигатель одностороннего действия в корпусе 9 с плунжером 10, образующим плунжерную полость 11, который жестко связан с подвижным корпусом 5, сливной бак 12, гидролинии 13-22. Источник давления 1 гидролинией (всасывающим трубопроводом) 13 соединен со сливным баком 12, а гидролиниями 14, 15, 16 - с двухпозиционными распределителями 3 и 4, которые соединены со штоковой 8 и поршневой 7 полостями гидродвигателя 5 соответственно гидролиниями 17 и 18. Штоковая полость 8 гидродвигателя 5 соединена гидролинией 19 с плунжерной полостью 11 гидродвигателя 9 с образованием сообщающихся полостей. Гидролиниями 20, 21, 22 двухпозиционные распределители 3 и 4 соединены со сливным баком 12, при этом при крайних положениях их плунжеров электромагниты распределителей 3 и 4 всегда выключены. Распределители 3 и 4 имеют резервное ручное управление.

Модифицированная схема ступенчатого гидропривода (фиг.2) отличается от схемы фиг. 1 тем, что жестко закреплен на неподвижном основании плунжерный гидродвигатель. Для обеспечения работы такого гидропривода введены дополнительно вспомогательная полость 23, трубопроводы 24 и 25, через которые рабочая жидкость будет поступать в поршневую полость двухполостного гидродвигателя.

Жесткая связь гидродвигателей между собой и с неподвижным основанием достигается также креплением корпусов обоих гидродвигателей на неподвижном основании, причем шток с поршнем и плунжер сохраняют возможность относительного перемещения, а гидролинии подведены лишь к одному из гидродвигателей.

Ступенчатый гидропривод работает следующим образом. Рабочая жидкость от источника давления 1 подается по гидролиниям 14, 15, 16 к двухпозиционным распределителям 3 и 4, плунжеры которых установлены соответственно в положение "напор" (позиции "б" и "г", фиг.1), и далее по гидролиниям 17 и 18 - в полости 7 и 8 гидродвигателя 5, а по гидролинии 19 - также и в полость 11 гидродвигателя 9. Под напором рабочей жидкости корпуса гидродвигателей 5 и 9 перемещаются в крайнее верхнее положение соответственно относительно поршня 6 и плунжера 10. При этом из штоковой полости 8 гидродвигателя 5 рабочая жидкость перетекает в плунжерную полость 11 гидродвигателя 9 по гидролинии 19. Таким образом, обе ступени и гидропривод в целом одновременно переводятся в крайнее верхнее положение (соответствующее выдвинутому положению поршня 6 и плунжера 10) ступенчатого гидропривода.

При подаче рабочей жидкости в поршневую полость 7 гидродвигателя 5 для подъема этой (коренной) ступени из убранного положения в "среднее" положение ступенчатого гидропривода плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливаются соответственно в положения "слив" и "напор" (соответственно, "а" и "г" - фиг.1). При этом рабочая жидкость подается через двухпозиционный распределитель 4, а сливается через двухпозиционный распределитель 3 и полости 8 и 11 подключены к сливному баку 12 (при сливе рабочей жидкости ступень гидродвигателя 9 также может опускаться под действием собственного веса из выдвинутого в убранное положение своей ступени).

Для подъема ступени гидродвигателя 9 (ходовой) из убранного положения в "среднее" положение ступенчатого гидропривода подают рабочую жидкость одновременно в штоковую полость 8 гидродвигателя 5 и в плунжерную полость 11 гидродвигателя 9, а плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливают соответственно в положения "напор" и "слив" ("б" и "в" - фиг.1). При этом рабочая жидкость подается через двухпозиционный распределитель 3, а сливается - через двухпозиционный распределитель 4 (поскольку полость 7 подключается к сливному баку 12, то ступень гидродвигателя 5 может также опускаться под действием давления рабочей жидкости в штоковой полости 8 и переходить из выдвинутого положения ступенчатого гидропривода в убранное положение своей ступени).

Для опускания ступеней в убранное положение ступенчатого гидропривода полости 7 и 8 гидродвигателя 5, а также полость 11 гидродвигателя 9 подсоединяют к сливному баку 12, для чего плунжеры двухпозиционных распределителей 3 и 4 устанавливают соответственно в положения "слив" ("а" и "в" - фиг.1). В результате рабочая жидкость сливается через двухпозиционные распределители 3 и 4, а ступени гидродвигателей 5 и 9 опускаются под действием собственного веса.

В рассмотренной системе возможно жестко закрепить плунжер 10 на неподвижном элементе, а шток и корпуса обоих гидродвигателей сделать подвижными, соединив в "пакет" шток с поршнем 6 и корпус 9 гидродвигателя одностороннего действия (фиг.2). При этом работа ступеней и подвод гидравлики в этом случае идентичны рассмотренным выше с учетом "перевернутости" схемы.

Таким образом, в ступенчатом гидроприводе комбинированного действия количество гидролиний, подключающих потребители - гидродвигатели, сокращено до минимального (2 гидролинии - на подачу и слив рабочей жидкости). За счет схемы включения гидрораспределителей достигается одновременное, относительно независимое перемещение поршня и плунжера гидродвигателей. В устройстве исключены гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства. Поскольку один из гидродвигателей имеет неподвижно закрепленный элемент (шток или плунжер) и используется его соединение в пакет с другим элементом гидропривода, то гидрораспределитель может быть удален, в частности, в другое помещение, а также быть выполнен с возможностью ручного управления, что делает заявленный гидропривод комбинированного действия перспективным для использования, в частности, на подводных технических средствах. В этом случае достигается уменьшение числа проходов через корпус подводного технического средства, а также сохраняется возможность управления гидроприводом в случаях обесточивания системы управления (в аварийных или штатных ситуациях).

Формула изобретения

1. Ступенчатый гидропривод комбинированного действия, включающий в качестве ступеней поршневой гидродвигатель двустороннего действия, имеющий поршневую и штоковую полости для выдвижения и убирания штока, и гидродвигатель одностороннего действия, имеющий плунжерную полость для выдвижения плунжера, которые гидравлически подключены через управляемый гидрораспределитель к напорной и сливной линиям, отличающийся тем, что по крайней мере один из гидродвигателей выполнен с возможностью закрепления на неподвижном элементе, гидродвигатели установлены с возможностью жесткого соединения между собой, а управляемый гидрораспределитель соединен гидролиниями только с одним из гидродвигателей, при этом штоковая полость гидравлически связана с плунжерной полостью так, что в фазе выдвинутого положения штока и плунжера все полости гидродвигателей связаны с напорной линией, а в фазе выдвинутого положения только штока или только плунжера с напорной линией связаны соответственно поршневая или штоковая полости, а их дополнительная полость связана со сливной линией.

2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что гидродвигатели жестко соединены между собой путем крепления обоих к неподвижному элементу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2