Привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора

Реферат: Привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора містить силовий регульований насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан та трипозиційний гідророзподільник з гідромотором, обладнаний датчиком швидкості його обертання, запобіжні й підживлювальні зворотні клапани, з'єднані з газовим акумулятором і зворотним клапаном, пілотний електропропорційний запобіжний клапан, а також підживлювальний насос низького тиску із запобіжним клапаном і додаткові запобіжний клапан зі зворотним клапаном, що зв'язують вхід силового насоса й вихід підживлювального насоса. Додатково привід обладнаний швидкореагуючими запобіжними клапанами, які установлені безпосередньо біля гідромотора та зв'язують між собою його порожнини. UA 82384 U (54) ПРИВІД ГІДРОМОТОРА У ВИКОНАВЧИХ МЕХАНІЗМАХ КУВАЛЬНОГО МАНІПУЛЯТОРА UA 82384 U UA 82384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до допоміжного устаткування кувально-пресових цехів машинобудівних підприємств, а саме до конструкцій кувальних маніпуляторів. Відомий привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора (SU1286339A, МПК В21J13/10), що містить регульований силовий насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан і трипозиційний гідророзподільник з гідромотором, порожнини якого з'єднані між собою аварійними запобіжними клапанами й зв'язані через зворотні клапани з підживлювальним баком, а через другий трипозиційний розподільник, дросель і зворотний клапан - з газовим гідравлічним акумулятором. Порожнини гідромотора з'єднані між собою двопозиційним гідророзподільником, електромагніт якого приєднаний до блока керування, зв'язаний з датчиком швидкості обертання гідромотора. Додатково привід містить блок задання швидкості обертання вала гідромотора, підключений до елемента порівняння, з іншим виходом якого зв'язаний датчик швидкості, а вихід елемента порівняння з'єднаний із входом блока керування. Розгін приводу відбувається від акумулятора при включенні одного з електромагнітів другого трипозиційного розподільника. Із затримкою, по досягненні заданої швидкості включенням першого гідророзподільника до гідромотора підключається регульований силовий насос, що попередньо набрав відповідну подачу. Гальмування здійснюється ступенево. Спочатку зменшується подача до силового насоса, при цьому компенсація надлишкового обсягу рідини на усмоктуванні силового насоса відбувається за рахунок підключення другим гідророзподільником акумулятора. При зниженні швидкості обертання вала гідромотора перший гідророзподільник відключає насос, другий гідророзподільник відключає акумулятор, а залишкова енергія гаситься одним з аварійних запобіжних клапанів. Зупинення із загасаючими коливаннями біля нульового значення відбувається за рахунок з'єднання між собою порожнин гідромотора за допомогою двопозиційного гідророзподільника. Додатково для зменшення динамічних навантажень при зупинці тривалість включення двопозиційного гідророзподільника змінюється залежно від неузгодженості сигналів блока задання й датчика швидкості. Недоліки відомого приводу гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора відображаються в тривалих і низькоякісних перехідних процесах механізмів, що приводять до коливань, що обмежує продуктивність усього кувального комплексу. Як прототип вибраний привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора (№ UA 48879, МПК B21J3/00), що містить регульований силовий насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан на виході насоса та трипозиційний гідророзподільник із гідромотором, який має датчик швидкості його обертання, і підключені до порожнин гідромотора антишокові запобіжні й підживлювальні зворотні клапани, з'єднані з гідроакумулятором і зворотним клапаном. Роботою запобіжних і підживлювальних клапанів керує пілотний електропропорційний запобіжний клапан. Додатково привід містить підживлювальний насос низького тиску із запобіжним клапаном, який через зворотний клапан з'єднаний з антишоковими запобіжними клапанами й підживлювальними зворотними клапанами, при цьому до входу регульованого силового насоса підключені додаткові запобіжний клапан і зворотний клапан, що зв'язує вхід силового насоса й вихід підживлювального насоса. Розгін приводу проводиться при включенні одного з електромагнітів трипозиційного гідророзподільника, після чого силовий насос набирає подачу. У той же час, із метою зм'якшення перехідного процесу, пов'язаного з підвищенням тиску в напірних лініях, тиск регулювання пілотного електропропорційного запобіжного клапана трохи знижується. По досягненні заданої швидкості гідромотором регулювання пілотного клапана збільшується до максимуму. Гальмування гідромотора проводиться наступним чином. На електромагніт пілотного електропропорційного запобіжного клапана подається сигнал задання тиску регулювання, який суттєво нижче максимального, одночасно силовий насос починає зменшувати подачу робочої рідини, а електромагніт трипозиційного гідророзподільника відключається. Кінетична енергія механізму гаситься шляхом перетворення її в тепло робочої рідині на золотниках антишокових клапанів, при цьому запасена в акумуляторі рідина забезпечує підтримку в порожнинах гідромоторів мінімального тиску, захищаючи від кавітації. Зниження подачі силового насоса триває до мінімального значення, при цьому динамічні навантаження на його вході гасяться запобіжним клапаном. Зупинка гідромотора, що виключає залишкові коливання механізму, починається по сигналу від датчика швидкості. Спочатку на електромагніт пілотного клапана подається короткочасний 1 UA 82384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сигнал, що відповідає його мінімальному регулюванню, що скидає залишковий тиск у порожнинах гідромотора через запобіжні клапани в акумулятор. Після цього на електромагніт пілотного клапана подається сигнал, відповідний до максимального значення. Нарешті позиціонування механізму являє собою швидко загасаючий перехідний процес із незначним відкоченням. У цьому приводі усунутий головний недолік, властивий попередній відомій конструкції приводу: знижені динамічні навантаження на елементи приводу й зменшений час позиціонування механізму кувального маніпулятора. Однак, при подальшому підвищенні продуктивності кувального комплексу за рахунок збільшення швидкодії преса, вимоги до зниження динамічних навантажень і вчасного позиціонування стали більш жорсткішими. Тому виявилися недоліки конструкції, зв'язані, по-перше, з тим, що в момент опускання траверса входить у зіткнення із заготовкою раніше закінчення перехідного процесу позиціонування заготовки гідромотором, а по-друге, помітно ростуть навантаження в приводі гідромотора при одночасному прискоренні набору подачі силовим насосом і прискореному керуванні пропорційним пілотним клапаном. Обоє з цих недоліків ведуть до систематичних неприпустимих динамічних перевантажень елементів приводу гідромотора і обмежують швидкість описаного прототипу. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити швидкодійність приводу гідромотора в механізмах кувального маніпулятора при одночасному поліпшенні його надійності. Поставлена задача вирішується за рахунок технічного результату, який полягає в зниженні динамічних навантажень на елементи приводу гідромотора та у захисті від неприпустимих перевантажень із урахуванням швидкодійності сучасних пресів. Для досягнення вищевказаного результату привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора, що містить силовий регульований насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан та трипозиційний гідророзподільник з гідромотором, обладнаний датчиком швидкості його обертання, запобіжні й підживлювальні зворотні клапани, з'єднані з газовим акумулятором і зворотним клапаном, пілотний електропропорційний запобіжний клапан, а також підживлювальний насос низького тиску із запобіжним клапаном і додаткові запобіжний клапан зі зворотним клапаном, що зв'язують вхід силового насоса й вихід підживлювального насоса, згідно з корисною моделлю, обладнаний швидкореагуючими запобіжними клапанами, які установлені безпосередньо біля гідромотора та зв'язують між собою його порожнини. У результаті порівняльного аналізу запропонованого технічного рішення із прототипом установлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - регульований силовий насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан і трипозиційний гідророзподільник із гідромотором, який має датчик швидкості його обертання; - запобіжні й підживлювальні зворотні клапани, з'єднані з газовим акумулятором і зворотним клапаном; - пілотний електропропорційний запобіжний клапан; - підживлювальний насос низького тиску із запобіжним клапаном; - додаткові запобіжний клапан зі зворотним клапаном, що зв'язують вхід силового насоса й вихід підживлювального насоса; а також: відмітні ознаки: - постачання швидкореагуючими запобіжними клапанами, установленими безпосередньо біля гідромотора, які зв'язують між собою його порожнини. Таким чином, запропонований привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора має нове конструктивне виконання деталей, нові зв'язки вузлів і деталей, а також нове розміщення їх відносно один одного. Між відмітними ознаками й технічним результатом, який досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок. Завдяки тому, що привід обладнаний швидкореагуючими запобіжними клапанами, установленими безпосередньо біля гідромотора, які зв'язують між собою його порожнини, стало можливим позбавитися неприпустимих динамічних перевантажень на механізми, та з'явилася можливість суттєво підвищити швидкодійність приводу гідромотора й швидкість траверси преса за рахунок того, що швидкість набору подачі регульованим силовим насосом зросла, а запобіжні клапани, керовані пілотним клапаном із пропорційним керуванням, переважно забезпечують позиціонування механізму без залишкових коливань. Виключення з вищевказаної сукупності відмітних ознак хоча б однієї з них не забезпечує досягнення технічного результату. Технічне рішення, яке заявляється, невідоме з рівня техніки й тому воно є новим. 2 UA 82384 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Технічне рішення, яке заявляється, промислово застосовано, тому що його технологічне й технічне виконання не представляє складностей. Відповідно до цього технічного рішення виконане допрацювання приводу обертання хобота кувального маніпулятора МК30 вантажопідйомністю 30 т у КПЦ-2 ПАО "НКМЗ" після введення в експлуатацію нового швидкодіючого кувального преса. Таким чином, технічному рішенню, що заявляється, може надаватися правова охорона, тому що воно є новим і промислово застосовано, тобто відповідає критеріям корисної моделі. На кресленні представлена принципова схема приводу гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора. Привід містить регульований силовий насос 1, зв'язаний через запобіжний клапан 2 і зворотний клапан 3 на виході насоса, через блок гідрокерування 4 з гідромотором 5, який має датчик швидкості обертання 6. Блок гідрокерування 4 містить трипозиційний розподільник 7, запобіжні клапани 8 і 9 з пілотним електропропорційним запобіжним клапаном 10 у напірних лініях, оснащених також підживлювальними зворотними клапанами 11 і 12, які з'єднано з газовим акумулятором 13 і, через зворотний клапан 14, з виходом підживлювального насоса низького тиску 15 із запобіжним клапаном 16. До входу регульованого силового насоса 1 підключений запобіжний клапан 17 і зворотний клапан 18, який зв'язує вхід силового насоса 1 і вихід підживлювального насоса 15. Додатково привід обладнаний швидкореагуючими запобіжними клапанами 19 і 20, установленими безпосередньо на гідромоторі, зв'язуючи його порожнини між собою. Привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора працює наступним чином. У початковому положенні електромагніти гідророзподільника 7 відключені, силовий насос 1 відключений від гідромотора й здійснює циркуляцію мінімальної кількості робочої рідини по замкненому контуру. Підживлювальний насос низького тиску 15 підтримує тиск в акумуляторі 13, з тиском попередньої зарядки газом порядку 60 % від регулювання запобіжного клапана 16. На пілотний клапан 10 з електропропорційним керуванням подається сигнал, відповідний до максимального тиску спрацьовування запобіжних клапанів 8 і 9. Для розгону приводу гідромотором 5 включається один з електромагнітів гідророзподільника 7, після чого силовий насос 1 набирає подачу. Захист від неприпустимих кидків тиску відбувається через швидкореагуючі запобіжні клапани 19 і 20. Підтримка в лініях силового насоса 1 і гідромотора 5 мінімального тиску, що виключає кавітацію, відбувається за рахунок підживлювального насоса 15 через зворотний клапан 18 та з акумулятора 13 через один зі зворотних клапанів 11 або 12. По досягненні заданої швидкості гідромотором 5 регулювання пілотного клапана 10 обмежується до величини, достатньої для продовження обертання вала гідромотора. У процесі обробки заготовки пресом, залежно від вибраного режиму, регулювання пілотного клапана 10 може змінюватися синхронно з рухом інструмента преса, зменшуючи динамічні навантаження на елементи приводу спрацьовуванням запобіжних клапанів 8 або 9. Захист приводу від неприпустимих перевантажень, викликаних затримками в передачі стрибків тиску безпосередньо від гідромотора до клапанів 8 і 9, відбувається через швидкореагуючі запобіжні клапани 19 і 20. Гальмування гідромотора 5 проводиться наступним чином. На пропорційний електромагніт пілотного клапана 10 подається сигнал задання тиску регулювання, який суттєво нижче максимального, одночасно силовий насос 1 починає зменшувати подачу робочої рідини, а електромагніт гідророзподільника 7 відключається. Кінетична енергія механізму плавно гаситься шляхом перетворення її в тепло робочої рідині на золотниках запобіжних клапанів 8 і 9, керованих пілотним клапаном 10, при цьому запасена в акумуляторі 13 рідина забезпечує підтримку в порожнинах гідромотора 5 мінімального тиску, захищаючи від кавітації. У випадку затиснення заготовки інструментом преса раніше закінчення процесу гальмування, захист приводу гідромотора від неприпустимих перевантажень забезпечується клапанами 19 і 20. Зниження подачі силового насоса 1 триває до мінімального значення, при цьому динамічні навантаження на його вході гасяться запобіжним клапаном 17. Про закінчення гальмування гідромотора 5 сигналізує датчик швидкості його обертання 6. Зупинка гідромотора 5, що виключає залишкові коливання механізму, починається по сигналу від датчика швидкості 6. Спочатку на електромагніт пілотного клапана 10 подається короткочасний сигнал, який відповідає його мінімальному регулюванню, що скидає залишковий тиск у порожнинах гідромотора 5 через клапани 8 і 9 в акумулятор 13. Після цього на електромагніт пілотного клапана 10 подається сигнал, відповідний до максимального значення й, якщо механізм не затиснутий інструментом преса, позиціонування механізму являє собою швидко загасаючий перехідний процес із незначним відкоченням. 3 UA 82384 U 5 Таким чином, використання приводу гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора, виготовленого відповідно до формули корисної моделі, дозволить підвищити продуктивність кувального комплексу за рахунок підвищення швидкодії приводу гідромотора в механізмах кувального маніпулятора при одночасному поліпшенні його надійності за рахунок захисту від неприпустимих перевантажень механізмів, що приводяться гідромотором. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Привід гідромотора у виконавчих механізмах кувального маніпулятора, що містить силовий регульований насос, зв'язаний через запобіжний клапан, зворотний клапан та трипозиційний гідророзподільник з гідромотором, обладнаний датчиком швидкості його обертання, запобіжні й підживлювальні зворотні клапани, з'єднані з газовим акумулятором і зворотним клапаном, пілотний електропропорційний запобіжний клапан, а також підживлювальний насос низького тиску із запобіжним клапаном і додаткові запобіжний клапан зі зворотним клапаном, що зв'язують вхід силового насоса й вихід підживлювального насоса, який відрізняється тим, що він обладнаний швидкореагуючими запобіжними клапанами, які установлені безпосередньо біля гідромотора та зв'язують між собою його порожнини. 4 UA 82384 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5