125989 (Разработка гидропривода подачи силовой головки агрегатного станка), страница 2

Номер патента:2183187

Класс(ы) патента:B66F9/04, B66F9/22, B66F3/24, F15B15/16

Номер заявки:99118533/28

Дата подачи заявки:25.08.1999

Дата публикации:10.06.2002

Заявитель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Санкт- Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит"

Автор(ы):Богданов А.С.; Вашнев Э.В.

Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Санкт- Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит"

Описание изобретения: Изобретение относится к области объемных гидравлических приводов, в частности, имеющих цепи ступеней, взаимодействующих с помощью гидравлических средств, и может быть использовано в судостроении, машиностроении и других отраслях промышленности.

Известен гидравлический привод телескопического грузоподъемника автопогрузчика, 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, при этом для подключения гидроцилиндра одностороннего действия, имеющего плунжерную полость для перемещения плунжера, необходима одна гидролиния, а гидроцилиндра двухстороннего действия, имеющего поршневую и штоковую полости для выдвижения и убирания штока, - две гидролинии.

Известный привод обеспечивает одновременное и независимое относительное перемещение плунжера и поршня гидроцилиндров, однако при необходимости получения суммирования перемещений обоих элементов устройство должно иметь в своем составе гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства, что можно считать недостатком устройства в аспектах упрощения и оптимизации конструкции.

Известно устройство (гидропривод) для подъема и опускания грузов (а.с. СССР 1481197 А1, опубл. 23.05.89), содержащее гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий по крайней мере одну полость для принудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям: причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом.

В известном устройстве необходимо использовать гибкие трубопроводы, обеспечивающие прохождение рабочей среды к движущимся частям устройства при необходимости получения суммарного перемещения плунжеров обоих гидродвигателей, что требует не менее трех гидролиний, соединяющих гидрораспределители с потребителями, снижая эксплуатационные характеристики устройства как недостаточно оптимальной конструкции.

Известный гидропривод выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого устройства.

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

Задача решена тем, что в известном гидроприводе, содержащем гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость для принудительного перемещения плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен полой скалкой-трубопроводом, в соответствии с изобретением плунжер гидродвигателя поступательного перемещения жестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательного перемещения, при этом управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционных распределителя, которые сообщены соответственно с плунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия.

Кроме того, скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, не превышающую величины отношения рабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости в гидродвигателе одностороннего действия.

Технический результат изобретения состоит в исключении гибких трубопроводов за счет гидравлической связи полостей обоих гидродвигателей при минимальном количестве гидролиний (две), соединяющих гидрораспределитель с потребителями при обеспечении независимого и одновременного перемещения плунжеров гидродвигателей, что позволяет обеспечить дистанционное ручное управление непосредственно гидрораспределителем в случае аварийного обесточивания системы управления.

Кроме того, в фазе выдвинутого положения плунжеров результирующее перемещение ступеней гидропривода определяется суммированием перемещений обоих элементов, а в случае крепления обоих гидродвигателей к неподвижному элементу такая возможность исключается.

Формула изобретения:1. Гидропривод, содержащий гидродвигатель одностороннего действия с плунжерной и вспомогательной полостями для выдвижения плунжера и гидродвигатель поступательного действия, имеющий, по крайней мере, одну полость для принудительного перемещения соответственно плунжера, управляемый гидрораспределитель для подключения упомянутых гидродвигателей к напорной и сливной линиям, причем гидродвигатель одностороннего действия снабжен скалкой-трубопроводом, отличающийся тем, что плунжер гидродвигателя поступательного действия жестко связан с плунжером гидродвигателя одностороннего действия, а плунжерная полость последнего сообщена гидролинией с плунжерной полостью гидродвигателя поступательного действия, при этом управляемый гидрораспределитель содержит два двухпозиционных распределителя, соединенных соответственно с плунжерной и вспомогательной полостями гидродвигателя одностороннего действия.

2. Гидропривод по п.1, отличающийся тем, что скалка-трубопровод имеет эффективную площадь, не превышающую величины отношения рабочей нагрузки к рабочему давлению жидкости.

Гидроцилиндр

Патент Российской Федерации

Суть изобретения: Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: в полом штоке поршня размещен с возможностью взаимодействия с объектом компенсатор ударных нагрузок. Компенсатор выполнен в виде пружинных колец, опирающихся одно на другое и предварительно стянутых болтом. Пружинные кольца выполнены коническими и установлены с возможностью фрикционного взаимодействия встречных конических поверхностей соседних колец. Болт снабжен серьгой для закрепления объекта. 1 ил.

Номер патента:2031258

Класс(ы) патента:F15B15/22

Номер заявки:5067556/29

Дата подачи заявки:18.09.1992

Дата публикации:20.03.1995

Заявитель(и):Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения

Автор(ы):Унесихин В.П.; Дрягин Ю.М.

Патентообладатель(и):Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения

Описание изобретения: Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам, имеющим гидравлические системы, в состав которых входят силовые гидроцилиндры.

Известна конструкция гидроцилиндра, выбранная в качестве прототипа, содержащая корпус, полый поршень со штоком и размещенный в полости пружинный шток, компенсатор ударных нагрузок.

Недостатком гидроцилиндра является сложность конструкции гидравлического демпфера и высокая степень точности изготавливаемых игольчатых дросселирующих устройств, а также его эффективность только в конце хода поршня.

Целью изобретения является простота и технологичность в изготовлении и эксплуатации.

Формула изобретения: Гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень с полым штоком, размещенный в нем с возможностью взаимодействия с объектом компенсатор ударных нагрузок, выполненный в виде пружинных колец, опирающихся одно на другое и предварительно стянутых болтом, отличающийся тем, что пружинные кольца компенсатора ударных нагрузок выполнены коническими и установлены с возможностью фрикционного взаимодействия встречных конических поверхностей соседних колец, а стягивающий их болт снабжен серьгой для закрепления объекта.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по области применения, выбираем гидравлический привод, предназначенный для агрегатных станков и автоматических линий для управления гидроцилиндрами силовых столов подачи, с упрощенной схемой управления, патентообладателем которого является Акционерное общество "АвтоВАЗ". Номер патента:2148196

2. Расчетная часть

2.1 Энергетический расчет

Определяем время срабатывания Т_ср перемещения штока гидроцилиндра:

Т_ср = S / V_ср = 0,2/0,15 = 1.33 с.

Принимаем трапецеидальный закон изменения скорости выходного звена, т. е. разгон и торможение штока происходит с постоянным ускорением за время:

t_p = t_т = 0,2^.t,

t_p = t_т = 0,2^.1.33 = 0.266 с.

Определяем максимальную скорость перемещения штока:

,

где k₁- коэффициент пропорциональности k₁=0,1-0,2. Принимаем k₁=0,2

.

Ускорение штока при равноускоренном движении:

Определяем полную внешнюю нагрузку F_п на штоке:

F_п = m_п^. a + F_нагр,

F_п = 500 ^.0.703 + 6000 = 6351 Н.

Мощность N, необходимая для получения требуемого закона движения:

N = F_п^. v_max,

N = 6351 ^.0,187 = 1,19 кВт.

Выбираем в качестве уплотнений подвижных соединений гидроцилиндра эластичные манжеты, при это механический КПД принимаем _мех=0,8. Принимаем в первом приближении гидравлический КПД привода _гидр=0,8. Мощность привода менее 5 кВт.Выбираем номинальное давление р_н=4,0 МПа.т.к. оно обеспечивает заданный закон перемещения и силовое воздействие цилиндра.

Площадь F поршневой камеры определяем из формулы:

F = F_п /p_н^. _гидр^. _мех,

F = 6351/0,8^.0,8^.4^.10⁶ = 0,24^.10^-2 м².

Определяем необходимый диаметр D поршня:

Из номинального ряда по ГОСТ 12447-80 диаметр составит D=56мм.

Уточним площадь поршневой камеры:

F = ^. 0,056²/4=24.6 ^.10^-4 м².

Диаметр штока определим по формуле:

d = 0,5 ^. D

d = 0,5 ^. 0,056 = 0,028 м.

Выбираем ближайшее значение из номинального ряда:

d = 28 мм.

Определяем коэффициент отношения площадей:

=1-(d/D)²

=1-(28/56)²=0,75.

Для уплотнения поршня используем две манжеты 50 х 40 с шириной l₁=7 мм, для уплотнения штока - две манжеты 35 х 25 с шириной l₂=7 мм. Принимаем контактное давление p_к=0,2 МПа, коэффициент трения резины f_тр=0,3. По формуле определяем силу трения Р_F, возникающую в уплотнениях гидроцилиндра:

Р_F1^.D^.f_тр^.p_к^.n,

где n- число манжет.

Р_F1=3,14^.0,056^.0,007^.0,3^.0,2^.10^6.2 = 147,7 Н.

Р_F2=3,14^.0,028^.0,007^.0,3^.0,2^.10^6.2 =73,85 Н.

Суммарная сила трения составит:

Р_F=147,7 +73,85 = 221,55 Н.

2.2 Гидравлический расчет

На данном этапе определим проходные сечения магистралей (трубопровод) и гидроаппаратов, а также гидравлических потерь давления при течении рабочей жидкости. Определим необходимый расход для напорной Q_д и сливной Q_с магистралей, принимая объемный КПД равный _о=0,9 по формулам:

Q_д=F^.v_max /_o,

Q_д=24,610^-40,187/0,9 = 0,5110^-3 м³/с или Q_д=30,6 л/мин.

Q_с=F^.v_max^._о^.,

Q_с=24,610^-4.0, 187^.0,75^.0,9 = 0,3110^-3 м³/с или Q_с=18,6 л/мин.