Пневмогідравлічний привід (варіанти)

Винахід стосується силових приводів і може знайти широке застосування в різних галузях промисловості, зокрема, в випробному обладнанні стендів для відроблення систем навантаження маслостанцій механізмів кермового управління транспортних засобів (автобусів, тролейбусів). Відомий цифровий пневмогідравлічний привод, який містить в собі лінії високого і низького тиску, виконавчий циліндр з вихідним штоком і з набіром вільно плаваючих поршнів, виконаних по величині ходу в двійковозваженому коді і споряджених обмежувачем ходу, замкнуті камери, утворені поршнями в гільзі циліндра, трилінійні двопозіційні розподілювачі, підключені кожний до однієї із камер і до ліній високого і низького тиску, дроселі і установлені паралельно останнім зворотні клапани, циліндр споряджен фіксатором положення вихідного штока, додатковим плаваючим поршнем, встановленим перед поршнем з найменшим ходом з утворенням додаткової камери, додатковим трилінійним двопозиційним клапаном, при цьому дроселі виконані регульованими і увімкнути послідовно, додаткова камера зв'язана через дроселі і пневмогідрорезервуар з додатковим розподілювачем, зворотні клапани з'єднані входами поміж собою, а дволінійний двопозіційний клапан з'єднаний з додатковою камерою і з вихідом регульованих дроселів, фіксатор положення вихідного штоку виконано у вигляді гідроциліндра з двобічним штоком, жорстко зв'язаним з вихідним штоком, а порожнини гідроциліндра зв'язані поміж собою за допомогою додатково встановленого дволінійного двопозиціоного клапана [авт. св. СРСР № 92027, МПК F15B1102, 1980р.]. Недоліком пневмогідравлічного привода є знижена його надійність, обумовлена наявністю в ньому великої кількості агрегатів автоматики. Найбільш близьким по технічній сутності до запропонованого пневмогідравлічного привода є пневмогідравлічний привод, який містить виконавчий циліндр з поршневою та штоковою порожнинами, пневмогідрорезервуар, рідинна порожнина якого підключена гідролінією до однієї із порожнин виконавчого циліндра через двопозиційний гідророзподілювач, і паралельно встановлені зворотний клапан і регульований дросель, а її газова порожнина і друга порожнина виконавчого циліндра з'єднані за допомогою пневмоліній з джерелом стиснутого повітря і з атмосферою через пневморозподілювач, пневмогідравлічний привод додатково забезпечен встановленими в пневмолінії, яка з'єднує поршневу порожнину виконавчого циліндру з пневморозподілювачем, паралельно підключеними зворотним клапаном з регульованим дроселем та зворотним клапаном з підпряженим дроселіруючнм двопозіційним дволінійним гідрокерованим клапаном, порожнина управління якого підключена до гідролінії, що з'єднує пневмогідрорезервуар зі штоковою порожниною виконавчого циліндра; причому входи додаткових зворотних клапанів з'єднані поміж собою, вихід одного підключен до пневморозподілювача, другого - до поршневої порожнини виконавчого циліндра, гідрорпозподілювач та регульований дросель встановлені в гідролінії послідовно, а обидва регульовані дроселі виконані зі шляховим управлінням [авт. свід. № 1035301. МПК F15B12, 1982 г.] -прототип. Недоліком відомого привода є його складність, яка обумовлена наявністю великої кількості агрегатів автоматики, що негативно впливає на надійність приводу. В основу винаходу "Пневмогідравлічний привод (варіант 1)" поставлене завдання шляхом спрощення пневмогідросхеми і зменшення кількості застосовуваних агрегатів автоматики підвищити надійність роботи пневмогідравлічного привода і розширити його функціональні можливості. Для вирішення поставленого завдання пропонується пневмогідравлічний привод (варіант 1), який містить в собі виконавчий циліндр, вихідний шток, двопозиційний розподілювач повітря, регулюючий дросель, при цьому пневмогідравлічний привод споряджений двома жорстко з'єднаними поміж собою штоком поршнями, які утворюють з торцями виконавчого циліндра дві поршневі порожнини, та перегородкою, яка встановлена між поршнями і утворює з кожним із поршнів гідравлічну порожнин, вихідний шток проходить через перегородку і виходить із корпуса виконавчого циліндра, а гідравлічні порожнини з'єднані поміж собою гідролінією, в якій встановлено регулюючий дросель та перекривальний клапан, керований знеструмлено-відкритим електропневмоклапаном, зокрема, електрогідроклапан. Відмітними суттєвими ознаками запропонованого пневмогідралічного привода (варіант 1) є такі особливості: - наявність в ньому двох жорстко з'єднаних поміж собою штоком поршнів, які утворюють з торцями виконавчого циліндра дві поршневі порожнини; - наявність в ньому перегородки, встановленої поміж поршнями, яка створює з кожним із поршнів гідравлічну порожнину; - вихідний шток проходить через перегородку і виходить із корпуса виконавчого циліндра; - гідравлічні порожнини з'єднані поміж собою гідролінією; - перекривальний клапан, керований знеструмлено-відкритим електропневмоклапаном; - перекривальний клапан виконано у вигляді електрогідроклапана. Внаслідок наявності двох жорстко з'єднаних поміж собою штоком поршнів і перегородки поміж поршнями в виконавчому циліндрі утворено дві поршневі порожнини і дві гідравлічні порожнини, що забезпечує регулювання швидкості переміщення штока униз і угору за допомогою регулюючого дроселя, встановленого у гідролінії. Наявність у гідролінії перекривального клапана дозволяє різко зупиняти шток пневмогідравлічного привода в будь-якому положенні. Таким чином, сукупність відомих суттеви х ознак; - виконавчий циліндр; - вихідний шток; - двопозиційний розподілювач повітря; - регулюючий дросель. і нових суттєви х ознак забезпечує простоту конструкції пневмогідравлічного привода, його високу надійність і розширення його функціональних можливостей. На кресленні фіг.1 показана схема пневмогідравлічного привода (варіант 1). Пневмогідравлічний привод містить в собі виконавчий циліндр 1 з поршневими 2, 3 і гідравлічними порожнинами 4, 5, шток 6 з поршнями 7, 8, перегородку 9, гідролінію 10, в якій встановлені перекривальний клапан 11, керований знеструмлено-відкрптим електропневмоклапаном 12, і регулюючий дросель 13, двопозиційний розподілювач повітря 14 і пневмолінії 15 та 16. Пневмогідравлічний привод працює таким чином. Подається керуючий тиск-повітря через знеструмленовідкритий електропневмоклапан 12 на перекривальний клапан 11, внаслідок чого останній відкривається. Для переміщення штока 6 униз подається команда на двопозиційний розподілювач повітря 14, який подає стиснуте повітря по пневмолінії 15 у поршневу порожнину 2 і одночасно сполучає поршневу порожнину 3 через пневмолінію 16 з атмосферою. Стиснуте повітря діє на поршень 7 і перемішує його разом зі штоком 6 униз. При цьому рідина, яка міститься у гідравлічній порожнині 4, перетікає через відкритий перекривальний клапан 11 і регулюючий дросель 13 в гідравлічну порожнину 5. Швидкість переміщення штока 6 униз регулюється положенням регулюючого дроселя 13, який встановлено в гідролінії 10 і забезпечує задану секундну витрату робочої рідини, яка перетікає при русі штока 6 униз із гідравлічної порожнини 4 у гідравлічну порожнину 5 через відкритий перекривальний клапан 11. Для швидкого припинення руху штока 6 униз подається напруга на знеструмлено-відкритий електропневмоклапан 12, який скидає керуючий тиск повітря із перекривального клапана 11, внаслідок чого останній закривається під діянням пружини. Для підвищення швидкості зупинення штока 6 в довільному положенні замість перекривального клапана 11 та знеструмлено-відкритого електропневмоклапана 12 застосовується електрогідро-клапан; при цьому припинення руху штока 6 униз здійснюється поданням напруги на цей електрогідроклапан. Для переміщення штока 6 угору подається команда на двопозиційний розподілювач повітря 14, котрий при цьому подає стиснуте повітря по пневмолінії 16 у поршневу порожнину 3 і одночасно сполучає поршневу порожнину 2 через пневмолінію 15 з атмосферою. Стиснуте повітря діє на поршень 8 і перемішує його разом зі штоком 6 вгору. При цьому рідина, яка міститься у гідравлічній порожнині 5, перетікає через відкритий перекривальний клапан 11 і регулюючий дросель 13 в гідравлічну порожнину 4. Швидкість переміщення штока 6 вгору буде такою же, що і при переміщенні штока 6 униз завдяки тому, що вона обумовлюється прохідним перерізом регулюючого дроселя 13. Для швидкого припинення руху штока 6 вгору подається напруга на знеструмлено-відкритий електропневмоклапан 12, який скидає керуючий тиск із перекривального клапана 11, внаслідок чого перекривальний клапан 12 закривається під діянням пружини. В обох випадках переміщення штока 6 швидкість його переміщення регулюється змінюванням прохідного перерізу регулюючого дроселя 13. Пропонований пневмогідравлічнпй привод забезпечує переміщення штока 6 униз і вгору з однаковою, дискретно регульованою швидкістю, а також зупинення штока 6 в заданий момент часу, що дозволяє розширити функціональні можливості привода щодо застосування у системах автоматичного управління, а за рахунок зменшення кількості агрегатів автоматики - підвищити його надійність. На цей час пневмогідравлічнпй привод проходить стендове експериментальне відрпрацювання на випробувальній установці у складі маслостанції механізма кермового управління модифікованого тролейбуса і показує добрі технічні характеристики. Щодо пневмогідравлічного привода (варіант 2), то відомий цифровий пневмогідравлічнпй привод, який містить в собі лінії високого і низького тиску, виконавчий циліндр з вихідним штоком і з набіром вільно плаваючих поршнів, виконаних по величині ходу в двійково-зваженому коді і споряджених обмежувачем ходу, замкнуті камери, утворені поршнями в гільзі циліндра, трилінійні двопозіційні розподільвачи, підключені кожний до однієї із камер і до ліній високого і низького тиску, дроселі і установлені паралельно останнім зворотні клапани, циліндр оснащено фіксатором положення вихідного штока, додатковим плаваючим поршнем, встановленим перед поршнем з найменшим ходом з утворенням додаткової камери, додатковим трилінійним двопозиційним клапаном; при цьому дроселі виконані регульованими і увімкнути послідовно, додаткова камера зв'язана через дроселі і пневмогідрорезервуар з додатковим розподілювачем, зворотні клапани з'єднані входами між собою, а дволінійний двопозіційний клапан з'єднано з додатковою камерою і з вихідом регульованих дроселів, фіксатор положення вихідного штока виконано у вигляді гідроциліндра з двобічним штоком, жорстко зв'язаним з вихідним штоком, а порожнини гідроциліндра зв'язані поміж собою за допомогою додатково встановленого дволінійного двопозиціоного клапана [авт. св.СРСР№920275.МПКП5В11/02, 1980р.]. Недоліком пневмогідравлічного привода є знижена його надійність, обумовлена наявністю в ньому великої кількості агрегатів автоматики. Найбільш близьким по технічній суті до запропонованого пневмогідравлічного привода є пневмогідравлічний привод, який містить в собі виконавчий циліндр з поршневою та штоковою порожнинами, пневмогідрорезервуар, рідинна порожнина якого підключена гідролінією до однієї із порожнин виконавчого циліндра через двопозиційний гідророзподілювач, і паралельно встановлені зворотний клапан і регульований дросель, а її газова порожнина і друга порожнина виконавчого циліндра з'єднані за допомогою пневмоліній з джерелом стиснутого повітря і з атмосферою через пневморозподілювач, пневмогідравлічннй привод додатково забезпечен встановленими в пневмолінії, яка з'єднує поршневу порожнину виконавчого циліндра з пневморозподілювачем, паралельно підключеними зворотним клапаном з регульованим дроселем та зворотним клапаном з підпруженим дроселіруючим двопозіційним дволінійним гідрокерованим клапаном, порожнина управління якого підключена до гідроліті', що з'єдн ує пневмогідрорезервуар зі штоковою порожниною виконавчого циліндра, причому входи додаткових зворотних клапанів з'єднані поміж собою, вихід одного підключено до пневморозподілювача, другого до поршневої порожнини виконавчого циліндра, гідрорпозподілювач та регульований дросель встановлені в гідролінії послідовно, а обидва регульовані дроселі виконані зі шляховим управлінням [авт. свід. № 1035301, МПК F15B11/02, 1982 р.] -прототип. Недоліком відомого приводу є його складність, яка обумовлена наявністю великої кількості агрегатів автоматики, що негативно впливає на надійність привода. В основу винаходу "Пневмогідравлічний привод (варіант 2)" поставлене завдання шляхом спрощення пневмогідросхеми і зменшення кількості застосовуваних агрегатів автоматики підвищити надійність роботи пневмогідравлічного приводу і забезпечити різні по величині швидкості переміщення штока вниз і угору. Для забезпечення різної по величині швидкості переміщення штока 6 униз і вгору пропонується пневмогідравлічний привод (варіант 2), який містить в собі виконавчий циліндр, вихідний шток, двопозіційний розподілювач повітря, регулюючий дросель, при цьому пневмогідравлічний привод споряджений двома жорстко з'єднаними поміж собою штоком поршнями, які утворюють з торцями виконавчого циліндра дві поршневі порожнини, та перегородкою, яка встановлена поміж поршнями і утворює з кожним із поршнів гідравлічну порожнину, вихідний шток проходить через перегородку і виходить із корпусу виконавчого циліндра, а гідравлічні порожнини з'єднані поміж собою двома гідролініями, в кожній із яких встановлено регулюючий дросель і зворотний клапан; при цьому входи зворотних клапанів повернути на 180° відносно один до одного, і в гідроліній подання робочої рідини встановлено перекривальний клапан, керований знеструмлено-відкритим електропневмоклапаном, зокрема, електрогідроклапан. Пневмогідравлічний привод (варіант 2) має таки відмітні суттєві ознаки: - наявність в ньому двох жорстко з'єднаних поміж собою штоком поршнів, які утворюють з торцями виконавчого циліндра дві поршневі порожнини; - наявність в ньому перегородки, встановленої поміж поршнями, яка створює з кожним із поршнів гідравлічну порожнину; - вихідний шток проходить через перегородку і виходить із корпуса виконавчого циліндра; - гідравлічні порожнини з'єднані між собою двома гідролініями; - в кожній гідролінії встановлено регулюючий дросель і зворотний клапан; при цьому входи зворотних клапанів повернуті на 180° відносно один до одного; - перекривальний клапан. Внаслідок наявності двох гідроліній, кожна із яких оснащена регулюючим дроселем і зворотним клапаном, вхід якого повернуто на 180° відносно входу зворотного клапана, що встановлено у другій гідролінії, забезпечується дискретне регулювання швидкостей переміщення штока пневмогідравлічного привода униз і вгору з різними швидкостями, що дає перевагу у порівнянні з пневмогідравлічним приводом (варіант 1). Наявність в гідролінії подання робочої рідини перекривального клапана забезпечує різке зупинення штоку пневмогідравлічного привода в будь-якому положенні. Таким чином, сукупність відомих сутте вих ознак: - виконавчий циліндр; - вихідний шток; - двопозіційний розподілювач повітря; - регулюючий дросель і нових суттєви х ознак забезпечує переміщення штока пневмогідравлічного привода униз і вгору з різними швидкостями в кожному напрямку, та забезпечує високу надійність пневмогідравлічного привода у роботі і розширює його функціональні можливості. На кресленні фіг. 2 показана схема пневмогідравлічного привода (варіант 2). Пневмогідравлічнпй привод містить в собі виконавчий циліндр 1 з поршневими порожнинами 2, 3 і гідравлічними порожнинами 4, 5, шток 6 з поршнями 7, 8, перегородку 9, гідролінію 10, в якій встановлено перекрившій клапан 11, керований знеструмлено-відкритим електропневмоклапаном 12, регулюючий дросель 13, двопозизійний розподілювач повітря 14, пневмолпнії 15, 16, регулюючий дросель 17, зворотні клапани 18, 19, входи якіх повернути на 180° відносно один до одного, і гідролінії 20 і 21. Пневмогідравлічний привод працює-наступним чином. Подається керуючий тиск повітря через знеструмленовідкритнй електропневмоклапан 12 на перекривальний клапан 11, внаслідок чого останній відкривається. Для переміщення штока 6 униз подається команда на двопозиційний розподілювач повітря 14, який подає стиснуте повітря по пневмолінії 15 у поршневу порожнину 2 і одночасно сполучає поршневу порожнину 3 через пневмолінію 16 з атмосферою. Стиснуте повітря діє на поршень 7 і переміщує його разом зі штоком 6 униз. Швидкість переміщення штока 6 униз регулюється положенням регулюючого дроселя 17, який встановлено в гідролінії 21 і який забезпечує заданий секундний розхід робочої рідини, яка перетікає при русі штока 6 униз із гідравлічної порожнини 4 у гідравлічну порожнину 5 через відкритий перекривальний клапан 11 і зворотний клапан 18. Зміна швидкості переміщення штока 6 визначається настроєним прохідним перерізом регулюючого дроселя 17. Для швидкого припинення руху штока 6 униз подається напруга на знеструмлено-відкритнй електропневмоклапан 12, який скидає керуючий тиск із перекривального клапана 11, внаслідок чого останній закривається під діянням пружини. Для переміщення штока 6 вгору подається команда на двопозпційний розподілювач повітря 14, який при цьому подає стиснуте повітря по пневмолінії 16 у поршневу порожнину 3 і одночасно сполучає поршневу порожнину 2 через пневмолінію 15 з атмосферою. Стиснуте повітря діє на поршень 8 і переміщує його зараз зі штоком 6 вгору. Швидкість переміщення штока 6 вгору регулюється настройкою регулюючого дроселя 13, який встановлено в гідролінії 20 і забезпечує заданий секундний розхід робочої рідини, яка перетікає при русі штока 6 вгору із гідравлічної порожнини 5 у гідравлічну порожнину 4 через відкритий перекривальний клапан 11 і зворотний клапан 19. Зміна швидкості переміщення штока 6 визначається настроєним прохідним перерізом регулюючого дроселя 13. Для швидкого припинення руху штока 6 вгору подається напруга на знеструмлено-відкритий електропневмоклапан 12, який скидає керуючий тиск із перекривального клапана 11, внаслідок чого останній закривається під діянням пружини. Для підвищення швидкодії зупинення штока 6 в будь-якому положенні замість перекривального клапана 11 і знеструмленовідкритого електропневмоклапана 12 застосовується електрогідроклапан; при цьому припинення руху штока 6 униз здійснюється поданням напруги на електрогідроклапан. Різне настроювання регулюючих дроселів 13, 17, які встановлені у гідролініях 20 і 21, відповідно, забезпечує відмінні одна від одної швидкості переміщення штока 6, що розширює функціональні можливості пневмопідравлічного привода (варіант 2) у порівнянні з пневмогідравлічним приводом (варіант 1). На цей час пневмогідравлічний привод (варіант 2) проходить стендове експериментальне відпрацювання на випробувальній установці у складі маслостанції механізма кермового управління модифікованого тролейбуса і показує добрі експлуатаційні характеристики.