Устройство для управления ступенчатым гидроприводом

 

Устройство предназначено для управления гидроприводом. Устройство включает потребитель, первый и второй распределители, каждый из которых подключен параллельно к потребителю посредством подводящей гидролинии, а также напорную гидролинию и подключенную к обоим распределителям сливную гидролинию, при этом одна из подводящих гидролиний сообщена с напорной гидролинией через один из распределителей при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения, а первый и второй распределители связаны дополнительной гидролинией, подключенной также ко входу одной из подводящих гидролиний, при этом другая подводящая гидролиния соединена с напорной гидролинией через оба распределителя при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения. Технический результат - повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области объемных гидравлических приводов (гидроприводов), в частности, имеющих цепи ступеней, взаимодействующих с помощью гидравлических средств, и может быть широко использовано в машиностроении.

Известно устройство с последовательным соединением распределителей при их нейтральном (среднем) положении, предназначенное для управления гидродвигателями и разгрузки гидросистемы от давления при остановке рабочего органа [Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы. Справочник. М.: Машиностроение, 1988, с. 454, рис.10.12а]. При включении любого из распределителей или одновременном включении двух распределителей рабочая жидкость поступает в рабочую полость соответствующего гидродвигателя, а из нерабочей полости соответствующего гидродвигателя вытесняется в сливную линию, при этом гидродвигатель преобразует энергию потока рабочей среды в энергию движения выходного звена. Каждый гидродвигатель управляется собственным распределителем.

Известное устройство невозможно использовать для управления ступенчатым гидроприводом при наличии только двух подводящих линий, соединяющих распределители с потребителем, что является его недостатком.

Известна гидросистема с последовательным соединением распределителей, предназначенная для синхронной, последовательной и независимой работы двух цилиндров [Богданович Л.Б. Объемные гидроприводы (вопросы проектирования). Киев: Технiка, 1971, с.138-139, рис.88]. В известной гидравлической системе переключения распределителей допускают, во-первых, такое подключение цилиндров, при котором оба поршня перемещаются синхронно независимо от направления движения, во-вторых, последовательное включение их в работу и, в-третьих, при одном неподвижном цилиндре перемещение в двух направлениях только поршня другого цилиндра.

Известную гидросистему невозможно использовать для управления ступенчатым гидроприводом при наличии только двух подводящих линий, соединяющих распределители с потребителем, что является ее недостатком.

Известна схема соединения гидрораспределителей с гидроцилиндром, в которой каждой полостью гидрицилиндра двухстороннего действия управляет трехходовой двухпозиционный гидрораспределитель, т.e. для обеспечения работы гидроцилиндра в этом случае необходимо иметь два гидрораспределителя [Черников Ю. А. Системы автоматического управления с гидравлическим приводом программоносителей. М.: Машиностроение, 1987, с.216, 218, рис.6.13.а].

Известная схема соединения гидрораспределителей, адекватная описанной выше, в случае ступенчатых гидроприводов состоит из первого и второго распределителей, потребителей одностороннего или комбинированного действия, трубопроводов и потребителя двухстороннего действия. Каждый потребитель имеет коренную ступень, соединяемую трубопроводами с распределителями, а также ходовую ступень, и может быть использован в качестве телескопической системы. Однако в известной схеме соединения гидрораспределителей в случае ступенчатых гидроприводов отсутствует возможность взаимной оптимизации алгоритмов управления и приведения их к единому виду, общему для ступенчатых гидроприводов.

Известно устройство для управления гидроприводом, включающее потребитель, первый и второй распределители, подключенные параллельно к потребителю посредством подводящих гидролиний, а также напорную гидролинию и подключенную к обоим распределителям сливную гидролинию, при этом одна из подводящих гидролиний сообщена с напорной гидролинией через один из распределителей при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения, при этом первый и второй распределители связаны дополнительной гидролинией, подключенной также ко входу одной из подводящих гидролиний [патентная заявка DE N 2848457 А1 (POLARSAFETY OY), F 15 В 11/08, 10.05.1979].

Недостатком известного устройства для управления гидроприводом является невозможность дифференциального подключения (подачи напора во все полости) потребителя к напорной гидролинии, что в ряде случаев ограничивает эксплуатационные возможности устройства.

Известное устройство для управления гидроприводом выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

Задача изобретения заключается в расширении эксплуатационных возможностей и характеристик устройства, а также и расширении номенклатуры средств управления приводами.

Задача решена тем, что в известном устройстве для управления гидроприводом, включающем потребитель, первый и второй распределители, каждый из которых подключен параллельно к потребителю посредством подводящей гидролинии, а также напорную гидролинию и подключенную к обоим распределителям сливную гидролинию, при этом одна из подводящих гидролиний сообщена с напорной гидролинией через один из распределителей при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения, а первый и второй распределители связаны дополнительной гидролинией, подключенной также ко входу одной из подводящих гидролиний, в соответствии с изобретением другая подводящая гидролиния соединена с напорной гидролинией через оба распределителя при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения.

Кроме того, в качестве гидропривода выбран гидравлический привод одностороннего или комбинированного действия.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности оптимизации алгоритма управления с построением схемы ступенчатого гидропривода - гидропривода, снабженного многопозиционным гидродвигателем с полным ходом выходного звена при его возвратно-поступательном движении, равным сумме ходов всех рабочих звеньев, а также в минимизации количества необходимых элементов для блокировки с исключением из цикла полусреднего положения гидропривода (коренная ступень потребителя опущена, ходовая ступень принудительно поднята) как избыточного в телескопической системе и, кроме того, в обеспечении "пошагового" переключения распределителей при переходе из одного положения потребителя в другое в случае использования ручного управления вместо дистанционного.

Сущность изобретения поясняют фиг.1-4.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства на базе четырехлинейных распределителей с последовательно-параллельным через распределители соединением со сливом в исходном положении потребителя.

На фиг. 2 представлен пример схемы заявляемого устройства на базе трехлинейных распределителей с последовательно-параллельным через распределители соединением со сливом в исходном положении потребителя.

На фиг. 3 представлен пример схемы заявляемого устройства на базе четырехлинейных распределителей с параллельным через распределители соединением со сливом в исходном положении потребителя.

На фиг. 4 представлен пример схемы заявляемого устройства на базе трехлинейных распределителей с параллельным через распределители соединением со сливом в исходном положении потребителя.

Устройство содержит (фиг. 1) двухпозиционные четырехлинейные распределители 1, 2, потребитель 3 в виде гидродвигателя одностороннего или комбинированного действия, гидролинии 4-7, 8, 9-11. Напорная гидролиния 4 основного потока подключена ко входу распределителя 2, который посредством последовательно соединенных гидролиний 5 и 6 подключен ко входу одной из полостей потребителя 3. Распределитель 1 гидролинией 7 подключен ко входу другой полости потребителя 3. Вход основного потока в распределитель 1 (напорная линия) посредством гидролинии 8 подключен к последовательно соединенным гидролиниям 5 и 6, соединяющим потребитель 3 с распределителем 2. Распределители 1 и 2 гидролиниями 9 и 10 соединены со сливной гидролинией 11.

В нерабочем положении все полости потребителя 3 (его подводящие гидролинии 5, 6, 7) соединены со сливными гидролиниями 10, 11 через распределитель 2, при этом соединенная с гидролинией 7 линия положения "напор" распределителя 1 гидролиниями 8 и 5 подключена к линии положения "слив" распределителя 2, которым одновременно отсечена напорная гидролиния 4 основного потока.

Примеры схем устройства по фиг.2, 3, 4 адекватны рассмотренному выше с учетом того, что при выполнении устройства по фиг.2 четырехлинейный распределитель заменен трехлинейным, при выполнении устройства по фиг.3 в исходном положении потребителя его полости соединены со сливом через четырехлинейные распределители параллельно, а при выполнении устройства по фиг.4 в исходном положении потребителя его полости соединены со сливом через трехлинейные распределители.

Устройство работает следующим образом.

При функционировании потребителя 3 - гидродвигателя одностороннего или комбинированного действия (фиг.1, 2) распределители 1 и 2 занимают определенное положение, переводя гидролинии 4-7, 8 и 9-11 в соответствующие функциональные состояния по напору и сливу (таблица 1).

Из таблицы 1 видно, что при работе устройства путем установки распределителей в определенные положения удается исключить промежуточное (полусреднее) положение гидропривода, в результате чего он полностью реализует функции ступенчатого гидропривода, обеспечивая ход выходной ступени, равный сумме ходов всех ступеней, при этом нижнее положение у потребителя двухстороннего действия адекватно исходному положению потребителя одностороннего или комбинированного действия, что дает основания говорить о единообразии алгоритма управления потребителями одностороннего, двухстороннего и комбинированного действия.

Для примеров схемы устройства по фиг.3 и 4 соотношение положений распределителей 1 и 2 и состояния гидролиний 4-7, 8, 9-11 примет следующий вид (таблица 2).

Из таблицы 2 видно, что при работе устройства путем установки распределителей в определенные положения удается исключить промежуточное (полусреднее) положение гидропривода, в результате чего он полностью реализует функции ступенчатого гидропривода, обеспечивая ход выходной ступени, равный сумме ходов всех ступеней, при этом нижнее положение у потребителя двухстороннего действия адекватно исходному положению потребителя одностороннего или комбинированного действия и в случае исключения одного из крайних переходов (переключении) в положениях распределителей 1 и 2, что также говорит о единообразии алгоритма управления потребителями.

В случае применения ручного управления распределителем 2 при подключении гидролинии 4 основного потока без переключения исходного положения распределителя 1 реализуется следующая ситуация: потребитель одностороннего или комбинированного действия 3 занимает верхнее положение (фиг.1, 2) или среднее положение (фиг.3, 4).

Таким образом, устройство для управления ступенчатым гидроприводом одностороннего или комбинированного действия улучшает эксплуатационные характеристики, обеспечивает возможность оптимизации алгоритма управления и приведения его к единому виду, общему с алгоритмом управления ступенчатого гидропривода двухстороннего действия. Поэтому при разных гидросхемах и адекватных получаемых положениях разных ступенчатых гидроприводов одинакова последовательность переключений положений гидрораспределителей с одинаковыми индексами положений, при этом функциональные назначения положений гидрораспределителей в разных гидросхемах различны.

Устройство обеспечивает также максимально возможное уменьшение количества элементов, необходимых для исключения из рабочего цикла полусреднего положения - избыточного в телескопической системе, и позволяет производить "пошаговое" переключение распределителей при переходе из одного положения потребителя в другое в случае использования ручного управления вместо дистанционного, что расширяет функциональные возможности самого привода, а также номенклатуру устройств управления приводами.

Формула изобретения

1. Устройство для управления гидроприводом, включающее потребитель, первый и второй распределители, каждый из которых подключен параллельно к потребителю посредством подводящей гидролинии, а также напорную гидролинию и подключенную к обоим распределителям сливную гидролинию, при этом одна из подводящих гидролиний сообщена с напорной гидролинией через один из распределителей при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения, а первый и второй распределители связаны дополнительной гидролинией, подключенной также к входу одной из подводящих гидролиний, отличающееся тем, что другая подводящая гидролиния соединена с напорной гидролинией через оба распределителя при занятии потребителем верхнего выдвинутого положения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве гидропривода выбран гидропривод одностороннего или комбинированного действия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6