гидропривод

Формула изобретения

Гидропривод, содержащий регулируемый насос с подпружиненным рабочим органом и поршнем управления, установленным в корпусе с образованием управляющей полости, и взаимодействующим с рабочим органом со стороны, противоположной пружине, гидроцилиндр, рабочие полости которого подключены через двухпозиционный распределитель к линии нагнетания насоса с установленным в ней обратным клапаном, и к гидробаку, аккумулятор, гидравлическая полость которого сообщена с линией нагнетания насоса на выходе обратного клапана, отличающийся тем, что он снабжен гидроуправляемым двухпозиционным четырехлинейным распределителем с регулируемой возвратной пружиной, первая линия которого подключена к входу обратного клапана, вторая линия к выходу обратного клапана, третья линия к управляющей полости насоса, четвертая линия к гидробаку, а полость управления к гидравлической полости аккумулятора, при этом в одной из позиций распределителя управляющая полость насоса сообщена с гидравлической полостью аккумулятора, а в другой - управляющая полость насоса сообщена с гидробаком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидроприводах металлорежущих станков и других машин.

Известен гидропривод, содержащий нерегулируемый насос, обратный клапан, предохранительный клапан, дроссель, гидроцилиндр и гидролинии, соединяющие насос с обратным клапаном и предохранительным клапаном, обратный клапан с гидроцилиндром, гидроцилиндр с дросселем, дроссель и предохранительный клапан с гидробаком [1]

Недостатком известного гидропривода является то, что он имеет большие потери мощности из-за перепуска излишнего количества рабочей жидкости, нагнетаемой насосом, через предохранительный клапан в гидробак.

Известен также гидропривод, содержащий регулируемый насос с пружиной для автоматического регулирования подачи и поршнем со стороны, противоположной пружине, и двухпозиционный трехлинейный распределитель, соединяющий при разгрузке насоса линию нагнетания и полости под пружиной и под поршнем со сливной гидролинией.

Недостатком такого гидропривода является неполная разгрузка насоса, при которой давление нагнетания снижается, но подача насоса остается максимальной [2]

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому гидроприводу является выбранный в качестве прототипа гидропривод [3] содержащий регулируемый насос с подпружиненным рабочим органом и поршнем управления, установленным в корпусе с образованием управляющей полости и взаимодействующим с рабочим органом со стороны, противоположной пружине, гидроцилиндр, рабочие полости которого подключены через двухпозиционный распределитель к линии нагнетания насоса с установленным в ней обратным клапаном, и к гидробаку, аккумулятор, гидравлическая полость которого сообщена с линией нагнетания насоса на выходе обратного клапана.

Недостатком известного устройства является повышенная потребляемая насосом мощность при разгрузке насоса, так как разгрузка осуществляется только лишь за счет снижения давления, а подача насоса при такой разгрузке остается максимальной.

Сущность изобретения заключается в том, что гидропривод снабжен гидроуправляемым двухпозиционным четырехлинейным распределителем с регулируемой возвратной пружиной, первая линия которого подключена ко входу обратного клапана, вторая линия к выходу обратного клапана, третья линия к управляющей полости насоса, четвертая линия к гидробаку, а полость управления к гидравлической полости аккумулятора, при этом одной из позиций распределителя управляющая полость насоса сообщена с гидравлической полостью аккумулятора, а в другой управляющая полость насоса сообщена с гидробаком.

Предлагаемый гидропривод позволяет уменьшить энергозатраты на его работу за счет снижения в периоды разгрузки насоса не только давления, но также и подачи насоса. Этим достигается снижение потребляемой насосом мощности в периоды разгрузки насоса, что обеспечивает экономию электроэнергии, расходуемой при работе гидропривода. Снижение подачи насоса в периоды его разгрузки происходит за счет соединения управляющей полости под поршнем управления через специальный гидроуправляемый двухпозиционный четырехлинейный распределитель с аккумулятором.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема гидропривода, на фиг. 2 график зависимости потребляемой насосом мощности от давления нагнетания.

Гидропривод (фиг. 1) содержит гидробак 1 и насос 2, соединенный линией 3 с входом обратного клапана 4. Линия 3 соединена первой линией 5 с распределителем 6. Обратный клапан 4 соединен линией 7 с гидравлической полостью аккумулятора 8. Линия 7 соединена линией 9 с распределителем 10, имеющим электромагнит 11 и пружину 12. Линия 7 соединена второй линией 13 с распределителем 6 и линией управления 14 с распределителем 6. Распределитель 10 соединен линией 15 с гидробаком 1, а линиями 16 и 17 с гидроцилиндром 18. Насос 22 имеет рабочий орган 19, взаимодействующий с пружиной 20, поджимаемой винтом 21. С рабочим органом 19 взаимодействует поршень управления 22, расположенный в корпусе 23 со стороны, противоположной пружине 20. Поршень управления 22 с корпусом 23 образует управляющую полость 24, соединенную третьей линией 25 с распределителем 6. Распределитель 6 соединен также четвертой линией 26 с гидробаком 1 и имеет регулируемую возвратную пружину 27. Поршень управления 22 имеет резьбовой механизм 28 с регулировочной гайкой 29, взаимодействующий с упорным винтом 22, размещенным в корпусе 23. Гидроцилиндр 18 имеет штоковую полость 30, бесштоковую полость 31, поршень 32 и шток 33. Насос 2 имеет ротор 34 и винт 35 для регулировки положения рабочего органа 19.

Гидропривод работает следующим образом.

При включении электромагнита 11 распределителя 10 рабочая жидкость от насоса 2 поступает по линии 3 через обратный клапан 4, линии 7 и 9, распределитель 10, линию 16 в штоковую полость 30 гидроцилиндра 18. При этом поршень 32 перемещается вправо и вытесняет рабочую жидкость из бесштоковой полости 31 по линии 17 через распределитель 10, линию 15 в гидробак 1. Управляющая полость 24 соединяется с гидробаком 1 через линию 25, распределитель 6 и линию 26. Одновременно рабочая жидкость из линии 7 поступает в аккумулятор 8 и производит его зарядку. Пружина 27 распределителя 6 настроена на давление, несколько превышающее давление настройки пружины 20 насоса 2. При работе насоса 2 на давлении, не превышающем давление настройки пружины 20, рабочий орган 19 находится под действием пружины 20 в крайнем левом (по схеме) положении, т.е. в положении наибольшего эксцентриситета и наибольшей подачи, когда рабочий орган 19 через поршень 22 и резьбовой механизм 28 упирается в винт 29, так как управляющая полость 24, как указывалось выше, соединена с помощью распределителя 6 с гидробаком 1.

При повышении нагрузки на штоке 33 гидроцилиндра 18 и повышении давления рабочей жидкости, соответствующем повышению нагрузки, рабочий орган 19 под действием давления рабочей жидкости на его внутреннюю поверхность перемещается вправо (по схеме), сжимая пружину 20 и снижая подачу насоса 2.

После дальнейшего повышения нагрузки на штоке 33 гидроцилиндра 18, например, при подходе к жесткому упору, и соответствующего нагрузке повышения давления рабочей жидкости до величины, определяемой настройкой пружины 27 распределителя 6, происходит переключение распределителя 6 в нижнее (по схеме) положение, причем линия 5 соединяется с линией 26, а линия 13 с линией 25.

Так как линия 5 соединяется с гидробаком 1 (через линию 26), то давление рабочей жидкости в линии 3 и в насосе 2 снижается до величины р₀, определяемой лишь сопротивлением линий 3, 5 и 26 и распределителя 6. При этом обратный клапан 4 под действием высокого давления, создаваемого аккумулятором 8, закрывается и это высокое давление по линиям 13 и 25 передается в управляющую полость 24 под поршнем управления 22. При этом на поршень 22 действует сила P₁ от давления p рабочей жидкости, равная:

P₁ pF,

где F рабочая площадь поршня 22.

Эта сила P₁ больше силы P₂ пружины 20, поэтому под действием силы P₁ поршень 22 смещается вправо (по схеме) на величину e, перемещая вправо рабочий орган 19 и сжимая пружину 20. Здесь e это расстояние между корпусом 23 и гайкой 29 резьбового механизма 28, причем e<e, где e наибольший эксцентриситет насоса, т.е. наибольшее расстояние между центром O ротора 34 и центром O₁ рабочего органа 19. Наибольшее значение эксцентриситета e определяется положением упорного винта 35. При этом насос 2 работает при низком давлении и при малой подаче, определяемой эксцентриситетом е":

е"= е e.

Снижение подачи насоса при его разгрузке приводит к снижению потребляемой насосом мощности, как это видно из графика рис. 2. При работе насоса с эксцентриситетом e насос имеет подачу Q₁, а потребляемая мощность определяется линией N_Q1. При работе насоса с эксцентриситетом e" насос имеет подачу Q₂, причем Q₂ < Q₁, а потребляемая мощность определяется линией N_Q2. При давлении p_o, имеющем место при разгрузке насоса, снижение потребляемой мощности при снижении подачи от Q₁ до Q₂ составит N. Эта разница в потребляемой мощности определяется не только различным наклоном к оси р линий N_Q1 и N_Q2, но и различными значениями потребляемой мощности N_o1 и N_o2 при давлении на выходе из насоса, равном нулю.

При снижении давления в гидролинии 7 (например, при включении электромагнита 11, когда распределитель 10 под действием пружины 12 занимает верхнее по схеме положение и происходит обратное, в левую сторону по схеме, движение поршня 32 без нагрузки) снижается также давление в линии 14 и распределитель 6 под действием пружины 27 занимает верхнее (по схеме) положение. При этом управляющая полость 24 через линию 25, распределитель 6 и линию 26 соединятся с гидробаком 1. Давление в управляющей полости 24 снижается, рабочий орган 19 под действием пружины 20 смещается влево, увеличивая подачу насоса. Одновременно прекращается соединение линии 3 с гидробаком 1, так как линия 5 разъединяется от линии 26 с помощью того же распределителя 6.

Использование предлагаемого гидропривода обеспечивает снижение потребляемой мощности и экономию электроэнергии.

Как показали результаты испытаний насоса Г12-54АМ, мощность насоса при Q₁ 48,5 л/мин, составляет N_Q1 1,13 кВт, а при Q₂ 3 л/мин N_Q2 0,56 кВт (при p 7 кгс/см² и n 990 об/мин).

Таким образом, экономия мощности на каждом насосе при разгрузке как за счет снижения давления, так и за счет снижения подачи составляет: N N_Q1 -N_Q2 0,57 кВт.

Источники информации

1. Свешников В.К. Усов А.А. Станочные гидроприводы. Справочник. М. Машиностроение, 1988, с. 109, рис. 4.20а.

2. Учебный курс гидравлики "Rexroth", с. 44, рис. 10 и с. 45.

3. А.с. N759750, кл. F15В 1/02, 1978.