ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС
HYDRAULIC PRESS

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям и системам управления гидравлических прессов.
Известен гидравлический пресс, содержащий неподвижную и подвижную траверсы, два силовых и два возвратных цилиндра, гидропривод, систему управления синхронным движением подвижной траверсы, включающую мультипликатор-дозатор, редуктор-дозатор, систему управляющей и переключающей аппаратуры (RU 2084348 C1, B30B 15/24, 20.07.1997).
Недостатком данного пресса являются большие гидравлические потери в трубопроводах при возврате в исходное положение подвижного блока плунжеров мультипликатора-дозатора (операция зарядки мультипликатора-дозатора) путем заполнения полостей его дозирующих цилиндров жидкостью, вытесняемой из силовых цилиндров при обратном ходе пресса. Это требует увеличения размеров возвратных цилиндров или установки насосов высокого давления, мощность которых не будет полностью использоваться на других операциях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический пресс, содержащий неподвижную и подвижную траверсы, два силовых и два возвратных цилиндра, дозатор с двумя равными дозирующими цилиндрами низкого давления и с двумя равными дозирующими цилиндрами высокого давления с плунжерами, образующими подвижной блок плунжеров, насосную станцию, трехпозиционный четырехходовой реверсивный золотник, входы каждого раздельно соединены со сливной и напорной магистралями насосной станции, а один из выходов - с общим трубопроводом возвратных цилиндров (RU 2258609 C2, B30B 15/24, 20.08.2005).
Недостатками данного пресса являются:
- ограниченные технологические возможности, поскольку объемы полостей цилиндров дозатора должны строго увязываться с величиной холостого и рабочего хода, которые как раз и определяются технологическим процессом обработки;
- необходимость вывода подвижного блока плунжеров цилиндров дозатора в строго заданную позицию после каждого рабочего цикла, что усложняет систему управления прессом в целом.
Задачей заявляемого устройства является расширение технологических возможностей и упрощение системы управления прессом в целом.
Поставленная задача достигается тем, что гидравлический пресс, содержащий неподвижную и подвижную траверсы, два силовых и два возвратных цилиндра, дозатор с двумя равными дозирующими цилиндрами низкого давления и с двумя равными дозирующими цилиндрами высокого давления с плунжерами, образующими подвижной блок плунжеров, насосную станцию, трехпозиционный четырехходовой реверсивный золотник, входы которого раздельно соединены со сливной и напорной магистралями насосной станции, а один из выходов - с общим трубопроводом возвратных цилиндров. Согласно изобретению снабжен системой из шестнадцати обратных клапанов, системой из четырнадцати двухходовых двухпозиционных отсечных золотников, четырехходовым двухпозиционным золотником, один из входов которого соединен со сливом, а второй вход - со вторым выходом реверсивного золотника, соосно установленным с основным, дополнительным дозатором с двумя равными дозирующими цилиндрами высокого давления и с двумя равными дозирующими цилиндрами низкого давления с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, который жестко связан с блоком плунжеров основного дозатора и снабжен штангой, взаимодействующей с устройством переключения четырехходового двухпозиционного золотника, а дозирующие цилиндры высокого давления имеют периферийное расположение и раздельно через последовательно установленные обратные клапаны и нормально закрытые отсечные золотники попарно (цилиндр основного дозатора и цилиндр дополнительного дозатора) соединены с одним из силовых цилиндров, с которыми также раздельно и попарно через обратные клапаны соединены и дозирующие цилиндры низкого давления и которые (силовые цилиндры) раздельно через нормально закрытые отсечные золотники соединены со сливом, при этом один из выходов четырехходового двухпозиционного золотника раздельно через нормально закрытые отсечные золотники соединен с дозирующими цилиндрами низкого давления дополнительного дозатора и раздельно через параллельно установленные обратный клапан и нормально открытый отсечной золотник - с дозирующими цилиндрами высокого давления основного дозатора, а второй выход четырехходового двухпозиционного золотника раздельно через нормально закрытые отсечные золотники соединен с дозирующими цилиндрами низкого давления основного дозатора и раздельно через параллельно установленные обратный клапан и нормально открытый отсечной золотник - с дозирующими цилиндрами высокого давления дополнительного дозатора, дозирующие цилиндры низкого давления обоих дозаторов раздельно через обратные клапаны соединены с баком для жидкости насосной станции.
Для повышения надежности работы пресса на общем трубопроводе возвратных цилиндров установлен трехходовой двухпозиционный золотник, один из выходов которого соединен с каждым возвратным цилиндром, второй выход - со входом делителя потока, выходы которого раздельно соединены с одним из возвратных цилиндров.
Включение в состав пресса системы из шестнадцати обратных клапанов, системы из четырнадцати двухходовых двухпозиционных отсечных золотников, четырехходового двухпозиционного золотника, один из входов которого соединен со сливом, а второй вход - со вторым выходом реверсивного золотника, соосно установленного с основным, дополнительного дозатора с двумя равными дозирующими цилиндрами высокого давленияи с двумя равными дозирующими цилиндрами низкого давления с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, который жестко связан с блоком плунжеров основного дозатора и снабжен штангой, взаимодействующей с устройством переключения четырехходового двухпозиционного золотника; соединение дозирующих цилиндров высокого давления имеющих периферийное расположение, раздельно через последовательно установленные обратные клапаны и нормально закрытые отсечные золотники попарно (цилиндр основного дозатора и цилиндр дополнительного дозатора) с одним из силовых цилиндров, с которыми также раздельно и попарно через обратные клапаны соединены и дозирующие цилиндры низкого давления и которые (силовые цилиндры) раздельно через нормально закрытые отсечные золотники соединены со сливом; соединение одного из выходов четырехходового двухпозиционного золотника раздельно через нормально закрытые отсечные золотники с дозирующими цилиндрами низкого давления дополнительного дозатора и раздельно через параллельно установленные обратный клапан и нормально открытый отсечной золотник - с дозирующими цилиндрами высокого давления основного дозатора; соединение второго выхода четырехходового двухпозиционного золотника раздельно через нормально закрытые отсечные золотники с дозирующими цилиндрами низкого давления основного дозатора и раздельно через параллельно установленные обратный клапан и нормально открытый отсечной золотник - с дозирующими цилиндрами высокого давления дополнительного дозатора; дополнительное соединение дозирующих цилиндров низкого давления обоих дозаторов раздельно через обратные клапаны с баком для жидкости насосной станции обеспечивают совместно с другими существенными признаками включение основного и дополнительного дозаторов на совместную работу в режиме гидравлического редуктора или в режиме гидравлического мультипликатора (в зависимости от давления в силовых цилиндрах) при любом положении подвижного блока плунжеров, а это исключает строгую увязку объемов полостей цилиндров дозаторов с величинами рабочего и холостого хода пресса, исключает требование вывода блока плунжеров дозаторов перед каждым рабочим циклом строго в расчетное положение, и, как следствие, упрощается система управления прессом в целом и расширяются его технологические возможности.
Установка на общем трубопроводе возвратных цилиндров трехходового двухпозиционного золотника с соединением одного из его выходов непосредственно с каждым возвратным цилиндром, второго выхода - со входом делителя потока, выходы которого раздельно соединены с одним из возвратных цилиндров, обеспечивает синхронное движение подвижной траверсы при возвратном ходе пресса и свободный слив жидкости из возвратных цилиндров при рабочем и холостом ходах. Этим повышается надежность работы пресса.
Гидравлический пресс поясняется чертежом, где показана схема пресса.
Гидравлический пресс содержит неподвижную 1 и подвижную 2 траверсы, два силовых 3 и два возвратных 4 цилиндра, насосную станцию 5, два одинаковых дозатора 6 и 7, каждый с двумя плунжерными цилиндрами низкого давления 8 и 9 и с двумя плунжерными цилиндрами высокого давления 10 и 11 соответственно. Плунжеры цилиндров каждого дозатора с диаметрами D u d (d<D) образуют подвижные блоки, которые тягами объединены в общий подвижной блок 12. Система гидрораспределителей включает четырехходовой трехпозиционный реверсивный золотник 13 с электромагнитами 14 и 15, входы которого раздельно соединены со сливной и напорной магистрали насосной станции, а один из выходов - трубопроводом 16 со входом двухпозиционного трехходового золотника 17 с электромагнитом 18. Один из выходов золотника 17 соединен с возвратными цилиндрами, а второй выход - со входом делителя потока 19, выходы которого соединены с одним из возвратных цилиндров. Второй выход реверсивного золотника 13 соединен со входом двухпозиционного четырехходового золотника 20 с устройством для переключения 21, с которым взаимодействует штанга 22, закрепленная на подвижном блоке 12 плунжеров-дозаторов. Второй вход золотника 20 соединен со сливом. Один из выходов золотника 20 раздельно через нормально закрытые отсечные золотники 23 и 24 с электромагнитами 25 и 26 соответственно соединен с дозирующими цилиндрами низкого давления 8 дозатора 6 и раздельно через обратные клапаны 27 и 28 и параллельно установленные с ними нормально открытые отсечные золотники 29 и 30 с электромагнитами 31 и 32 соответственно - с дозирующими цилиндрами высокого давления 11 дозатора 7; второй выход золотника 20 раздельно через нормально закрытые отсечные золотники 33 и 34 с электромагнитами 35 и 36 соответственно соединен с дозирующими цилиндрами низкого давления 9 дозатора 7 и раздельно - через обратные клапаны 37 и 38 и параллельно установленные с ними нормально открытые отсечные золотники 39 и 40 с электромагнитами 41 и 42 соответственно - с дозирующими цилиндрами высокого давления 10 дозатора 6. Периферийно расположенные цилиндры высокого давления 10 и 11 дозаторов 6 и 7 раздельно через последовательно установленные обратные клапаны 42 и 43 и нормально закрытые отсечные золотники 44 и 45 с электромагнитами 46 и 47 соответственно соединены с правым (по схеме) силовым цилиндром. С этим же цилиндром раздельно через обратные клапаны 48 и 49 соединены центрально расположенные цилиндры низкого давления 8 и 9 дозаторов 6 и 7 соответственно. Два других цилиндра высокого давления 10 и 11 дозаторов 6 и 7 раздельно через последовательно установленные обратные клапаны 50 и 51 и нормально закрытые отсечные золотники 52 и 53 с электромагнитами 54 и 55 соответственно соединены с левым (по схеме) силовым цилиндром. С этим же цилиндром раздельно через обратные клапаны 56 и 57 соединены два других цилиндра низкого давления 8 и 9 дозаторов 6 и 7 соответственно. Все цилиндры низкого давления 8 и 9 дозаторов 6 и 7 раздельно через обратные клапаны 58, 59, 60 и 61 соответственно соединены с баком для жидкости насосной станции 5. Силовые цилиндры 3 раздельно через нормально закрытые отсечные золотники 62 и 63 с электромагнитами 64 и 65 соответственно соединены со сливом.
Гидравлический пресс работает следующим образом. Рабочий цикл пресса происходит при работающих насосах станции и включает периоды холостого, рабочего и обратного хода с выведением подвижной траверсы в исходное положение.
Холостой ход пресса начинается из положения, при котором подвижная траверса 2 занимает крайнее верхнее положение и подвижной блок плунжеров 12 дозаторов 6 и 7 - произвольное положение (по схеме). При этом включается электромагнит 14 и реверсивный золотник 13 занимает позицию, при которой возвратные цилиндры 4 через золотник 17 трубопроводом 16 соединяются со сливом, а напорная магистраль насосной станции соединяется со входом золотника 20. В зависимости от того, какую позицию (из двух) занимает этот золотник, жидкость далее будет поступать по двум направлениям. При нахождении золотника в основной позиции (схема) жидкость от насосов будет поступать в оба цилиндра высокого давления 10 дозатора 6 через обратные клапаны 37 и 38 и параллельно установленные с ними нормально открытые отсечные золотники 39 и 40 соответственно. При этом подвижной блок плунжеров 12 дозаторов будет двигаться влево (по схеме), вытесняя жидкость из цилиндров низкого давления 8 дозатора 6 раздельно через обратные клапаны 48 и 56 в один из силовых цилиндров, обеспечивая синхронное движение их плунжеров вниз (по схеме) с вытеснением жидкости из возвратных цилиндров на слив. Жидкость из цилиндров высокого давления 11 дозатора 7 вытесняется через отсечные золотники 29 и 30 на слив, а в цилиндры низкого давления 9 этого дозатора жидкость поступает через обратные клапаны 60 и 61 из бака для жидкости насосной станции. В конце хода подвижного блока плунжеров 12 дозаторов влево (по схеме) штанга 22, связанная с этим блоком, входит в контакт с устройством 21 и переводит золотник 20 во вторую позицию, при которой жидкость от насосов будет поступать в оба цилиндра высокого давления 11 дозатора 7 через обратные клапаны 27 и 28 и параллельно установленные с ними нормально открытые отсечные золотники 29 и 30 соответственно. При этом подвижной блок плунжеров будет двигаться вправо (по схеме), вытесняя жидкость из цилиндров низкого давления 9 дозатора 7 раздельно через обратные клапаны 49 и 57 в один из силовых цилиндров, обеспечивая синхронное движение их плунжеров вниз (по схеме) с вытеснением жидкости из возвратных цилиндров на слив. Жидкость из цилиндров высокого давления 10 дозатора 6 вытесняется через отсечные золотники 39 и 40 на слив, а в цилиндры низкого давления 8 этого дозатора жидкость поступает через обратные клапаны 58 и 59 из бака для жидкости насосной станции. В конце хода подвижного блока плунжеров 12 дозаторов вправо (по схеме) штанга 22 входит в контакт с устройством 21 и переводит золотник 20 в исходную позицию. Начинается новый цикл работы дозаторов. И так, до полного окончания холостого хода. Блок дозаторов при этом, осуществляя непрерывную подачу жидкости в силовые цилиндры, работает в режиме гидравлического редуктора, при котором повышается скорость холостого хода с одновременным повышением рабочего давления насосов по отношению к давлению в силовых цилиндрах, которое определяется усилием холостого хода. А именно:
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>Х</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Q</mi><mi>Н</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><msub><mi>K</mi><mi>Р</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>Р</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Р</mi><mi>Х</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>K</mi><mi>P</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>X</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
;
,
X
H
П
H
X
X
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup><mo><</mo><mn>1</mn></mrow>
где V - скорость холостого хода; Q - подача насосов; S - площадь плунжера силового цилиндра;
- коэффициент редукции; P - рабочее давление насосов; P - давление в рабочих цилиндрах при холостом ходе пресса; R - усилие холостого хода.
При рабочем ходе реверсивный золотник 13 сохраняет позицию холостого хода. Включаются электромагниты 25, 26, 35, 36, 31, 32, 40, 41, 47, 55, 46, 54 и отсечные золотники 23, 24, 33, 34, 29, 30, 39, 40, 44, 52, 45, 53 меняют позиции. Нормально открытые золотники 29, 30, 39, 40 закрываются, а нормально открытые - 23, 24, 33, 34, 44, 52, 45 и 53 - закрываются. Жидкость от насосной станции поступает на вход золотника 20. В зависимости от того, какую позицию занимает этот золотник, жидкость далее будет поступать по двум направлениям. При нахождении золотника в основной позиции (схема) жидкость одновременно поступает в цилиндры высокого давления 10 дозатора 6 через обратные клапаны 37 и 38 и в цилиндры низкого давления 9 дозатора 7 через отсечные золотники 33 и 34. При этом подвижной блок плунжеров 12 движется влево (по схеме), вытесняя жидкость высокого давления из цилиндров 11 дозатора 7 через обратные клапаны 43, 51 и отсечные золотники 45, 53 в силовые цилиндры 3, обеспечивая синхронное движение их плунжеров вниз (по схеме) с вытеснением жидкости из возвратных цилиндров на слив. Жидкость из цилиндров низкого давления 8 дозатора 6 через отсечные золотники 23, 24 и золотник 20 вытесняется на слив. В конце хода плунжеров 12 влево (по схеме) штанга 22 входит в контакт с устройством 21 и переводит золотник 20 во вторую позицию, при которой жидкость от насосов поступает одновременно в цилиндры высокого давления 11 дозатора 7 через обратные клапаны 27 и 28 и в цилиндры низкого давления 8 дозатора 6 через отсечные золотники 23 и 24. При этом подвижной блок плунжеров 12 движется вправо (по схеме), вытесняя жидкость высокого давления из цилиндров 10 дозатора 6 через обратные клапаны 42, 50 и отсечные золотники 44, 52 в силовые цилиндры 3, обеспечивая синхронное движение их плунжеров вниз (по схеме) с вытеснением жидкости из возвратных цилиндров на слив. Жидкость из цилиндров низкого давления 9 дозатора 7 через отсечные золотники 33, 34 и золотник 20 вытесняется на слив. В конце хода блока плунжеров 12 вправо (по схеме) штанга 22 входит в контакт с устройством 21 и переводит золотник 20 в основную исходную позицию. И так до полного окончания рабочего хода. Блок дозаторов, осуществляя непрерывную подачу жидкости в силовые цилиндры, работает в режиме гидравлического мультипликатора, при котором снижается скорость рабочего хода, но повышается рабочее давление по сравнению с давлением в напорной магистрали. А именно:
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>Q</mi><mi>H</mi></msub><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>M</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mi>H</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>M</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>P</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
;
,
P
P
P
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>M</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msup><mi>D</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>></mo><mn>1</mn></mrow>
где V - скорость рабочего хода;
- коэффициент мультипликации; P - среднее давление в силовых цилиндрах при рабочем ходе; R - усилие рабочего хода.
Для осуществления обратного хода включаются электромагниты 15, 18, 64 и 65. При этом открываются отсечные золотники 62 и 63. Реверсивный золотник 13 и золотник 17 занимают позиции, при которых жидкость от насосной станции по трубопроводу 16 поступает на вход делителя потока 19 и далее в равном количестве в каждый из возвратных цилиндров 4. Подвижная траверса 2 движется вверх, вытесняя жидкость из силовых цилиндров на слив через отсечные золотники 62 и 63.
Установка дополнительного дозатора, блокирование его с основным дозатором, с дополнительным четырехходовым двухпозиционным золотником, с силовыми цилиндрами и баком для жидкости с помощью обратных клапанов и отсечных золотников обеспечивает непрерывную подачу жидкости в силовые цилиндры (низкого давления при холостом ходе пресса, высокого давления при рабочем ходе). Это не требует строгой увязки объемов полостей дозаторов с величинами холостого и рабочего хода пресса, не требует вывода блока плунжеров дозаторов перед каждым рабочим циклом пресса строго в расчетное положение, и, как следствие, упрощается общая система управления прессом и расширяются его технологические возможности.