ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС
HYDRAULIC PRESS

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при создании гидропрессов, предназначенных для выполнения технологических операций с изменяющейся по ходу ползуна технологической нагрузкой.
Известен гидравлический пресс, содержащий рабочий цилиндр, мультипликатор в виде соосных цилиндров с поршнями различных диаметров; источник питания рабочей жидкости;
гидрораспределитель; дополнительный поршневой цилиндр, установленный параллельно мультипликатору; компенсатор расхода жидкости в виде аккумулятора низкого давления; золотник переключения ступеней мультипликации и запорный золотник (АС СССР 1133117, 1985, В30В 15/16).
Недостатками данного пресса являются:
- сложность системы управления прессом ввиду наличия аккумулятора низкого давления с дополнительной аппаратурой для управления его работой;
- сложность конструкции мультипликатора, состоящего из основных и дополнительных цилиндров поршневого типа;
- пониженная надежность ввиду наличия зон разрежения в системе при возвратном ходе рабочего цилиндра.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический пресс, содержащий поршневой силовой цилиндр, гидравлический мультипликатор с входным и выходным цилиндрами с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, гидравлический редуктор, насосную станцию, систему распределителей для управления потоками жидкости в полостях силового цилиндра и входных цилиндров редуктора и мультипликатора, состоящую из последовательно установленных четырехходового трехпозиционного реверсивного золотника, основного и дополнительного трехходовых двухпозиционных золотников, при этом полости выходных цилиндров мультипликатора и редуктора соединены с поршневой полостью силового цилиндра (RU 2206457 C2, В30В 15/16, 20.06.2003, на 6 страницах).
Недостатком данного пресса являются большие гидравлические потери в трубопроводах при возврате в исходное положение подвижного блока мультипликатора (операция зарядки мультипликатора) путем заполнения полости его выходного цилиндра жидкостью, вытесняемой из рабочей полости силового цилиндра при обратном ходе пресса. Это потребует установки насосов высокого давления, в то время как на других операциях достаточно насосов среднего давления. Выполнение этой операции насосами среднего давления приведет к снижению скорости обратного хода (часть подачи насоса будет сливаться через напорный клапан) и, как следствие, к увеличению рабочего цикла. Все это снижает эффективность работы пресса вследствие снижения КПД и производительности.
Задачей заявляемого устройства является повышение КПД пресса и его производительности за счет снижения гидравлических потерь при зарядке мультипликатора.
Поставленная задача достигается тем, что гидравлический пресс, содержащий поршневой силовой цилиндр, гидравлический мультипликатор с входным и выходным цилиндрами с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, гидравлический редуктор, насосную станцию, систему распределителей для управления потоками жидкости в полостях силового цилиндра и входных цилиндров редуктора и мультипликатора, при этом полости выходных цилиндров мультипликатора и редуктора соединены с поршневой полостью силового цилиндра, согласно изобретению снабжен системой четырех обратных клапанов, дополнительным четырехходовым двухпозиционным реверсивным золотником и соосно установленным с основным дополнительным гидравлическим мультипликатором с входным и выходным цилиндрами с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, который жестко связан с блоком плунжеров основного мультипликатора, блоки снабжены штангой, взаимодействующей с устройством переключения четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника, а полости выходных цилиндров каждого мультипликатора, имея периферийное расположение, через обратные клапаны соединены с поршневой полостью силового цилиндра, при этом один из выходов дополнительного четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника соединен с полостью входного цилиндра основного мультипликатора и через обратный клапан - с полостью выходного цилиндра дополнительного мультипликатора, а второй выход дополнительного четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника соединен с полостью входного цилиндра дополнительного мультипликатора и через обратный клапан - с полостью выходного цилиндра основного мультипликатора; один из входов этого золотника соединен со сливом, а второй вход - с одним из выходов дополнительного трехходового двухпозиционного золотника.
Включение в состав пресса системы четырех обратных клапанов, дополнительного четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника и соосно установленного с основным дополнительного гидравлического мультипликатора с входным и выходным цилиндрами с плунжерами, образующими подвижный блок плунжеров, который жестко связан с блоком плунжеров основного мультипликатора, блоки снабжены штангой, взаимодействующей с устройством переключения четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника, а полости выходных цилиндров каждого мультипликатора, имея периферийное расположение, через обратные клапаны соединены с поршневой полостью силового цилиндра, соединение при этом одного из выходов дополнительного четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника с полостью входного цилиндра основного мультипликатора и через обратный клапан - с полостью выходного цилиндра дополнительного мультипликатора, а соединение второго выхода дополнительного четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника с полостью входного цилиндра дополнительного мультипликатора и через обратный клапан - с полостью выходного цилиндра основного мультипликатора, а также соединение одного из входов этого золотника со сливом, а второго входа - с одним из выходов дополнительного трехходового двухпозиционного золотника - исключают операцию зарядки мультипликатора и связанные с этим большие гидравлические потери в трубопроводах и, как следствие, обеспечивают повышение КПД и производительности пресса.
Гидравлический пресс поясняется чертежом, где показана схема пресса.
1
1
1
1
Гидравлический пресс содержит силовой цилиндр 1 с поршневой рабочей полостью 2 и штоковой возвратной полостью 3, насосную станцию 4, гидравлический редуктор 5 с входным плунжерным цилиндром 6 высокого давления и с выходным плунжерным цилиндром 7 низкого давления; два гидравлических мультипликатора 8 и 9 с входными плунжерными цилиндрами низкого давления 10 и 11 и с выходными плунжерными цилиндрами высокого давления 12 и 13 соответственно. Плунжеры цилиндров каждого мультипликатора с диаметрами d и D (d>D) образуют подвижные блоки 14 и 15, которые тягами 16 объединены в общий подвижный блок. Плунжеры цилиндров редуктора с диаметрами d и D(d>D) образуют подвижный блок 17. Система гидроаппаратов включает четырехходовой трехпозиционный реверсивный золотник 18 с электромагнитами 19 и 20, входы которого раздельно соединены со сливной и напорной магистралями насосной станции, а один из выходов -трубопроводом 21 с возвратной полостью силового цилиндра. Второй выход реверсивного золотника соединен со входом трехходового двухпозиционного золотника 22 с электромагнитом 23. Закрытый выход этого золотника трубопроводом 24 соединен с рабочей полостью силового цилиндра, а открытый выход - со входом дополнительного трехходового двухпозиционного золотника 25 с электромагнитом 26. Открытый выход дополнительного золотника трубопроводом 27 соединен с входным цилиндром 6 редуктора, а закрытый выход - с одним из входов четырехходового двухпозиционного реверсивного золотника 28, с устройством для переключения 29, второй вход которого соединен со сливом. С устройством переключения 29 взаимодействует штанга 30, закрепленная на общем подвижном блоке мультипликаторов. Полости выходных цилиндров 12 и 13 мультипликаторов соответственно через обратные клапаны 31 и 32 соединены с рабочей полостью силового цилиндра, с которой соединена и полость 7 выходного цилиндра редуктора 5. Один из выходов золотника 28 соединен с полостью 11 входного цилиндра мультипликатора 9 и через обратный клапан 33 - с полостью 12 выходного цилиндра мультипликатора 8; второй выход золотника 28 соединен с полостью 10 входного цилиндра мультипликатора 8 и через обратный клапан 34 - с полостью 13 выходного цилиндра мультипликатора 9.
Гидравлический пресс работает следующим образом. Рабочий цикл пресса происходит при работающих насосах станции и включает периоды холостого хода, рабочего хода с двумя ступенями скорости и давления и обратного хода с выведением поршня силового цилиндра и подвижного блока редуктора в исходное положение.
Холостой ход пресса начинается из положения, при котором поршень силового цилиндра 1 и подвижный блок 17 редуктора занимают крайнее левое положение (по схеме). Для его осуществления включается электромагнит 19. Реверсивный золотник 18 занимает позицию, при которой входной цилиндр 6 редуктора через находящиеся в исходных позициях золотники 22 и 25 трубопроводом 27 соединяется с напорной магистралью насосной станции, а трубопровод 21 и возвратная полость 3 силового цилиндра - со сливной. При этом жидкость от насосной станции поступает во входной цилиндр редуктора и перемещает его подвижной блок 17 вправо (по схеме), который вытесняет жидкость из выходного цилиндра 7 в рабочую полость 2 силового цилиндра. Из возвратной полости 3 жидкость вытесняется по трубопроводу 21 через реверсивный золотник на слив.
Рабочий ход в зависимости от рабочего усилия и соответствующего ему давления в рабочей полости силового цилиндра может проходить по двум вариантам. Первый вариант осуществляется, когда давление в рабочей полости не превышает максимального рабочего давления насосов, второй проходит при давлении в рабочей полости, превышающем максимальное рабочее давление насосов.
При первом варианте рабочего хода включаются электромагниты 19 и 23. Реверсивный золотник 18 и золотник 22 занимают позиции, при которых жидкость от насосной станции по трубопроводу 24 поступает в рабочую полость 2 силового цилиндра и при движении его поршня вправо (по схеме) вытесняется из возвратной полости 3 на слив. При втором варианте рабочего хода включаются электромагниты 19 и 26. Реверсивный золотник 18 и золотник 25 занимают позиции, при которых жидкость от насосной станции через находящийся в исходной позиции золотник 22 поступает на вход двухпозиционного реверсивного золотника 28. 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 поступает одновременно в полость выходного цилиндра 12 мультипликатора 8 через обратный клапан 33 и в полость входного цилиндра 11 мультипликатора 9. При этом общий подвижный блок плунжеров мультипликаторов двигается вправо (по схеме), вытесняя жидкость высокого давления из полости выходного цилиндра 13 мультипликатора 9 через обратный клапан 32 в рабочую полость 2 силового цилиндра, обеспечивая движение его поршня вправо (по схеме) с вытеснением жидкости из полости 3 на слив. Жидкость из полости входного цилиндра 10 мультипликатора 8 через золотник 28 вытесняется на слив. В конце хода общего блока плунжеров мультипликаторов вправо (по схеме) штанга 30, связанная с этим блоком, входит в контакт с устройством 29 и переводит золотник 28 во вторую позицию, при которой жидкость от насосов поступает одновременно в полость входного цилиндра 10 мультипликатора 8 и через обратный клапан 34 в полость выходного цилиндра 13 мультипликатора 9. При этом общий блок плунжеров мультипликаторов движется влево (по схеме), вытесняя жидкость высокого давления из полости выходного цилиндра 12 мультипликатора 8 через обратный клапан 31 в рабочую полость 2 силового цилиндра, обеспечивая движение его поршня вправо (по схеме), с вытеснением жидкости из полости 3 на слив. Жидкость из полости входного цилиндра 11 мультипликатора 9 через золотник 28 вытесняется на слив. В конце хода общего блока плунжеров мультипликаторов влево штанга 30 входит в контакт с устройством 29 и переводит золотник 28 в исходную позицию. Начинается новый рабочий цикл мультипликаторов, при котором давление в рабочей полости силового цилиндра достигает величины
Ц
Н
М
Р=Рk,
Ц
где Р - давление в рабочей полости силового цилиндра;
Н
Р - давление, развиваемое насосом;
М
2
2
k=1+D/d - коэффициент мультипликации.
При обратном ходе пресса одновременно с возвратом поршня силового цилиндра в исходное положение предусмотрен также возврат в исходное положение подвижного блока редуктора. При этом используется жидкость, вытесняемая из рабочей полости силового цилиндра, которая заполняет полость выходного цилиндра редуктора. И поскольку после возврата подвижного блока редуктора в исходное положение в рабочей полости силового цилиндра остается рабочая жидкость, то предусмотрен слив этого остатка жидкости напрямую, минуя редуктор. Таким образом, обратный ход имеет две последовательные стадии. Обе стадии обратного хода происходят при включенном электромагните 20. При этом реверсивный золотник 18 занимает позицию, при которой напорная магистраль насосной станции соединяется с трубопроводом 21 и далее с возвратной полостью 3 силового цилиндра, а сливная магистраль - со входом золотника 22. Сразу после включения электромагнита 20 начинается и происходит первая стадия обратного хода. При этом жидкость через золотник 18 по трубопроводу 21 поступает от насосной станции в возвратную полость силового цилиндра. Поршень силового цилиндра движется влево (по схеме) и вытесняет жидкость из рабочей полости 2, которая заполняет входной цилиндр 7 редуктора 5. Подвижный блок редуктора 17 перемещается в исходное положение, вытесняя жидкость из входного цилиндра 6 на слив через золотники 25, 22 и 18. Вторая стадия обратного хода обеспечивается включением электромагнита 23 дополнительно к электромагниту 20. Золотник 22 занимает позицию, при которой трубопровод 24 соединяется с реверсивным золотником 18 и далее со сливом. Теперь жидкость из рабочей полости силового цилиндра вытесняется на слив, минуя редуктор.
Сигналы на необходимое включение электромагнитов можно получить, например, от концевых переключателей, контролирующих положение подвижных элементов пресса и редуктора, а также от реле давлений.
Установка дополнительного мультипликатора, блокирование его с основным мультипликатором с дополнительным четырехходовым двухпозиционным реверсивным золотником с помощью обратных клапанов обеспечивает непрерывную подачу жидкости высокого давления в рабочую полость силового цилиндра при рабочем ходе пресса. Это исключает операцию зарядки мультипликатора и связанные с этим большие гидравлические потери в трубопроводах и, как следствие, обеспечивает повышение КПД и производительности пресса.