Гидропривод пресса

 

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано, в частности при прессовании порошкообразных термопластичных взрывчатых веществ. Технический результат - расширение технологических возможностей и снижение энергозатрат. Гидропривод содержит насосную установку, рабочий гидроцилиндр, трехпозиционный распределитель, пневмогидронасос (мультипликатор) и гидрозамок. Помимо этого в напорную линию гидроцилиндра встроены датчик давления (преобразователь измерительный) и клапан предохранительный пропорциональный, которые связаны электросхемой с программным управляющим устройством, несущим программу изменения давления прессования во времени. Эффективность работы гидропривода достигается путем расширения технологических возможностей прессовых установок, оснащенных предлагаемым приводом, за счет воспроизводства задаваемой программы ступенчатого нагружения и разгружения пресс-инструмента, и, кроме того, отмечается снижение энергозатрат при длительных технологических выдержках под давлением отпрессованных изделий. 2 ил.

Заявляемое техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано, в частности при прессовании порошкообразных термопластичных взрывчатых веществ.

Известен гидравлический пресс для пороха и взрывчатых веществ, содержащий ползун с силовым гидроцилиндром, в магистраль которого встроен клапан, регулирующий давление в цилиндре. В результате регулирования гидравлическое давление нарастает, а затем поддерживается постоянным. Регулировочный клапан приводится в действие с помощью кулачкового диска с приводом от двигателя. Давление в силовом цилиндре отслеживается механизмом, снабженным выключателем для останова двигателя кулачкового диска в момент достижения максимального давления (Франция, заявка N 2427904, B 30 B 15/22, 11/26, 1972 г.).

Данное устройство вполне работоспособно, но оно не может быть использовано при прессовании термопластичных ВВ по следующим причинам: - процесс прессования термопластичных ВВ должен сопровождаться ступенчатым ростом давления прессования с выдержкой времени на заданных ступенях давления (фиг. 1, время t₂); - при достижении максимального давления в гидросистеме, которое рассчитывается исходя из удельного давления прессования данного вида ВВ, прессовка, во избежании ее возможного "роста" после снятия нагрузки, должна быть достаточно длительное время (15-20 мин) нагружена этим давлением (время выдержки t_выд); - процесс "сброса" давления в гидросистеме также должен носить ступенчатый характер с интервалами выдержки на этих ступенях (время t₄).

Вышеуказанное устройство не может обеспечить как ступенчатого набора, так и ступенчатого сброса давления, а длительное нагружение прессовки под давлением возможно лишь при условии непрерывной работы насосной установки гидроагрегата, что влечет за собой большие энергозатраты.

Известен также гидравлический пресс с основным и вспомогательным цилиндрами, имеющими общий шток, а золотник на нагнетательной магистрали соединяет обе полости основного цилиндра. Золотник снабжен клапаном отключения нагнетающей магистрали и пресс-реле давления, установленное в магистрали питания бесштоковой полости вспомогательного цилиндра. Реле давления электрически связано с золотником (СССР, а.с. N 867659, B 30 B 1/32, 1981 г.).

Этот гидравлический пресс за счет периодического подключения вспомогательного цилиндра обеспечивает поддержание заданного усилия прессования, что сокращает энергозатраты и увеличивает срок службы всей установки. Однако указанная гидравлическая система не может обеспечить ступенчатое прессование, способствующее повышению качества прессовки.

Известно устройство для создания особо высоких гидравлических давлений на прессах, в котором к рабочему поршню подводится давление, создаваемое мультипликатором. Первичный элемент мультипликатора подвергают действию сжатого газа, который поступает из заполненных газом емкостей напорного резервуара. Жидкость высокого давления затем подводят к движущемуся поршню (ФРГ, заявка N 2013120, B 30 B 1/32, 1972 г.).

Недостатком данного устройства является его очевидная сложность конструкции и невозможность обеспечения ступенчатого нагружения при прессовании.

Известен гидравлический пресс, содержащий рабочий гидроцилиндр, соединенный через электроуправляемые клапаны с насосом низкого давления, цилиндры форсирующего усилия, рабочие полости которых сообщены с газогидравлическим аккумулятором-мультипликатором, соединенным с насосом высокого давления. Устройство для зарядки аккумулятора выполнено в виде пневмогидравлического мультипликатора с управляющим электропневматическим распределителем (СССР, а.с. N 1220806, B 30 B 15/00, 1984 г. - прототип).

Этот пресс также не вызывает сомнений в работоспособности, экономичен за счет использования форсирующих цилиндров и аккумулятора-мультипликатора, однако он также не лишен недостатков: - во-первых, конструктивное оформление данного пресса, включающего дополнительные гидроцилиндры, аккумулятор, зарядное устройство к последнему, - достаточно сложное; - во-вторых, гидравлическая система известного пресса также не может обеспечить ступенчатое нагружение при прессовании.

При создании предлагаемого изобретения ставилась задача разработать гидравлический привод к существующим прессам для прессования термопластичных ВВ, который позволяет расширить технологические возможности и снизить энергозатраты установок прессования. К заявляемому гидроприводу были предъявлены следующие технические требования: - обеспечить возможность "ступенчатого" нагружения и разгружения прессуемых деталей с организацией необходимых временных выдержек в зонах "ступеней"; - при минимальных энергозатратах обеспечить длительную выдержку запрессованных изделий под давлением.

Перечисленные технические требования нашли свое решение в заявляемом гидроприводе пресса, отличительные признаки которого заключаются в следующем: - гидропривод снабжен электропневматическим преобразователем, трехпозиционным распределителем, пневмогидронасосом и гидрозамком, а в качестве предохранительного клапана использован клапан с пропорциональным электрическим управлением; - силовой гидроцилиндр соединен с силовой магистралью через трехпозиционный распределитель, датчик давления и предохранительный клапан с пропорциональным электрическим управлением соединены с программным управляющим устройством;
- пневмогидронасос и гидрозамок установлены в силовой магистрали навстречу друг другу и соединены с рабочей полостью гидроцилиндра, полость управления гидрозамка соединена с одним из выходов распределителя, второй выход которого подсоединен ко входу гидрозамка;
- управляющий вход пневмогидронасоса подсоединен к источнику пневматического питания через электропневматический преобразователь давления, электрический вход которого соединен с программным управляющим устройством.

Заявляемый гидропривод обладает следующими преимуществами:
- подключение в напорную магистраль пневмогидронасоса и гидрозамка таким образом, что их выходы соединены навстречу друг другу и связаны с рабочей полостью гидроцилиндра, обеспечивает снижение энергозатрат при прессовании. Это осуществляется за счет отключения насосной установки после набора необходимого рабочего давления и включения в работу пневмогидронасоса, поддерживающего выбранный уровень давления в гидросистеме;
- соединение управляющего входа пневмогидронасоса через электропневматический преобразователь давления, связанный в свою очередь электросхемой с задатчиком уровня давлений, с пневматическим источником питания позволит осуществить "ступенчатый" набор давления в соответствии с технологическими требованиями. При этом программным управляющим устройством задается программа изменения давления прессования во времени, а электропневматический преобразователь отрабатывает эту программу, создавая на выходе пневмогидронасоса гидравлическое давление необходимого уровня. Следовательно, все существенные признаки заявляемого изобретения причинно-следственно связаны с достигаемым техническим результатом.

Других технических решений, кроме прототипа, с признаками, частично совпадающими с отличительными признаками заявляемого изобретения, не выявлено. На фиг. 1 представлен график нагружения прессовки давлением. На фиг. 2 изображена схема гидропривода пресса.

Гидропривод содержит насосную установку 1, трехпозиционный гидрораспределитель 2, рабочий гидроцилиндр 3, пневмогидронасос 4 и гидрозамок 5. Выходы пневмогидронасоса (ПГН) и гидрозамка включены навстречу друг другу и соединяются напорной магистралью с нижней полостью рабочего гидроцилиндра 3. ПГН приводится в действие сжатым воздухом и выполняет роль мультипликатора, создавая на выходе давление масла до 32,0 МПа.

Полость управления пневмогидронасоса подключена к источнику пневматического питания через электропневматический преобразователь давления 8, который связан электрической схемой с программным управляющим устройством (на схеме не показан). Программное управляющее устройство несет в себе программу величин и длительности во времени давлений в соответствии с технологическим регламентом.

В напорной магистрали привода установлены датчик давления 7 (преобразователь измерительный) и клапан предохранительный пропорциональный 6, которые связаны электрической схемой между собой и с программным управляющим устройством. Один из выходов гидрораспределителя 2 связан со входом гидрозамка 5, а второй выход соединен с полостью управления гидрозамка.

Работа гидропривода осуществляется следующим образом: в исходном положении гидропривода при включенной насосной установке 1 гидрораспределитель 2, гидрозамок 5 и напорная магистраль цилиндра 3 соединены со сливом; ПГН 4 отключен от сети сжатого воздуха, а плита пресса занимает нижнее положение. Сборка пресс-инструмента с брикетом термопластичного ВВ размещается на плите пресса и подается команда на включение гидропривода в работу. Распределитель 2 перемещается влево и сообщает полость управления гидрозамка 5 со сливом, а его вход - с магистралью. Гидрозамок открывается и соединяет напорную линию гидроцилиндра 3 с магистралью рабочего давления, отсекая через обратный клапан линию пневмогидронасоса. Плита пресса, поднимаясь, обеспечивает силовое замыкание пресс-инструмента и уплотнение брикета ВВ. Давление в гидросистеме растет, начинается процесс прессования. При достижении давления значения первой "ступени" прессования, что фиксируется датчиком давления 7, привод насосной установки 1 отключается, но в работу включается ПГН 4. Электропневматический преобразователь 8 в соответствии с программой создает в полости управления ПГН такое давление сжатого воздуха, которому соответствует гидравлическое давление на его выходе, равное по величине давлению 1-й "ступени". ПГН поддерживает это давление в течение всего времени выдержки, работая в режиме "подкачки" и компенсируя возможные утечки в гидросистеме, а гидрозамок обеспечивает отсечение напорной линии от насосной установки.

Отработав 1-ю ступень прессования программа задает следующую установку давления прессования, в результате чего на выходе преобразователя 8 давление сжатого воздуха повышается. Соответственно этому повышается давление на выходе ПГН до уровня 2-й ступени прессования, что также контролируется датчиком давления 7. Отработав время выдержки II-ой ступени, программа задает следующую ступень давления, при достижении которой включается время технологической выдержки сборки пресс-инструмента. В течение этого времени в работу включен только ПГН, автоматически поддерживая при этом необходимое давление в гидросистеме за счет мультипликатора "сжатый воздух - гидравлика". Поскольку давление воздуха в полости управления ПГН в течение времени выдержки не меняется, то всякое изменение (падение) давления в гидросистеме за счет наличия утечек вызывает нарушение равновесия в системе мультипликатора и вызывает автоматическое включение ПГН, подкачивая масло до восстановления этого равновесия. Величину давления в процессе выдержки можно наблюдать по показывающему манометру.

После отработки времени выдержки снятие нагрузки с пресс-инструмента производится также путем ступенчатого изменения (сброса) давления в гидросистеме. Это осуществляется с помощью клапана предохранительного пропорционального 6, который, включаясь согласно заданной программе, обеспечивает сброс давления до требуемого значения. Необходимое давление на каждой "ступеньке" снятия нагрузок отслеживается работой ПГН, пневматическое управление которого задается программой через преобразователь 8.

Таким образом, использование предлагаемого гидропривода обеспечивает ступенчатый характер изменения давления в гидросистеме как при нагружении пресс-инструмента, так и при снятии нагрузки, и создает постоянное давление при длительной выдержке. Все это расширяет технологические возможности назначения прессовых установок, оснащенных таким гидроприводом, и способствует снижению энергозатрат.

Формула изобретения

Гидропривод пресса, преимущественно для прессования термопластичных ВВ, содержащий силовой гидроцилиндр, соединенный с силовой магистралью насосной установки, датчик давления и предохранительный клапан, установленные в напорной линии, программное управляющее устройство, отличающийся тем, что он снабжен электропневматическим преобразователем, трехпозиционным распределителем, пневмогидронасосом и гидрозамком, а в качестве предохранительного клапана использован клапан с пропорциональным электрическим управлением, причем силовой гидроцилиндр соединен с силовой магистралью через трехпозиционный распределитель, датчик давления и предохранительный клапан с пропорциональным электрическим управлением соединены с программным управляющим устройством, пневмогидронасос и гидрозамок установлены в силовой магистрали навстречу друг другу и соединены с рабочей полостью гидроцилиндра, полость управления гидрозамка соединена с одним из выходов распределителя, второй выход которого подсоединен к входу гидрозамка, управляющий вход пневмогидронасоса подсоединен к источнику пневматического питания через электропневматический преобразователь давления, электрический вход которого соединен с программным управляющим устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2