Гидравлическая система гидравлического пресса

Полезная модель относится к вспомогательным агрегатам гидросистем технологических машин и предназначена для автоматического регулирования давления в гидросистемах гидравлических прессов.
Известна гидросистема пресса (РФ, 1438964, В30В 15/16, публ. 23.11.88), содержащая гидравлические поршневые цилиндры первой и второй ступеней прессования, гидравлический поршневой цилиндр для подъема и опускания крышки, насос и распределители. В гидросистему установлены гидрозамок с регулируемой пружиной на штоковой полости цилиндра подъема и опускания крышки, реле давления на напорной магистрали и насосе и двухпозиционный распределитель для соединения штоковых полостей цилиндров первой и второй ступеней прессования с входом гидрозамка и напорной магистралью насоса. В результате осуществляется работа всех механизмов в заданной последовательности без дросселирования жидкости. Устройство позволяет снизить динамические нагрузки и тепловые потери.
Известно устройство для автоматического регулирования давления в силовом цилиндре гидравлического пресса (РФ, 2278026, В30В 15.22, публ. 20.06.2006). Устройство содержит насос, обратный управляемый клапан, установленный в напорной магистрали, регулятор давления с механизмом управления, подсоединенный к напорной магистрали, и блок управления. Насос соединен напорной магистралью с силовым цилиндром. Регулятор давления выполнен в виде подсоединенного между силовым цилиндром и обратным управляемым клапаном гидроцилиндра с плунжером. Механизм управления регулятором давления выполнен в виде привода вращательного движения, соединенного посредством передачи винт-гайка с плунжером. В полости силового цилиндра установлен датчик давления, электрически соединенный с блоком управления. Привод вращательного движения выполнен с возможностью регулирования частоты вращения. В результате обеспечивается повышение точности регулирования давления и расширение эксплуатационных возможностей.
Известен регулятор давления, описанный в патенте на полезную модель (РФ, 165980, F16K 17/10, публ. 10.11.2016), который содержит: корпус с соосными входным и выходным каналами, внутренний цилиндр с трапецеидальной проточкой и эластичный запорно-регулирующий орган, армированный металлической пружиной.
Недостатком этого устройства является то, что применение его ограничено сравнительно узким диапазоном настраиваемых рабочих давлений и невозможностью регулировки этого диапазона (для каждого нового диапазона необходима замена упруго-регулирующего запорного органа). Кроме того, отсутствие центрирования по наружному диаметру запорно-регулирующего органа может привести к несоосности его с корпусом в момент срабатывания и работы, в результате чего размер кольцевой щели на противоположных точках ее диаметра будет неравномерным, а это приведет к турбулентности, дополнительным потерям и пр.
Известно также устройство для литья металла с кристаллизацией под давлением (RU, 180716, В22Д 17/10, публ. 21.06.2018, патентообладатель - ООО «НПП «Софтавтоматик»), содержащее гидравлическую систему с гидроклапанами и исполнительными механизмами, два соосных встречно-расположенных гидроцилиндра, закрепленных в неподвижных плитах с возможностью перемещения пресс-плунжеров для наложения давления на кристаллизующийся металл, подвижный блок, включающий промежуточную плиту, гидроцилиндр замыкания с мультипликатором давления и клапаном высокого давления, и встроенный гидроцилиндр. Кроме того, оно снабжено телескопическими гидроцилиндрами, обеспечивающими подачу рабочей жидкости к встроенному в подвижный блок гидроцилиндру, а разводка между гидроклапанами и исполнительными механизмами гидравлической системы выполнена гнутыми патрубками из нержавеющей стали.
Недостатком данного устройства является метод регулирования давления, который основывается на использовании дискретных клапанов. Такое решение не позволяет осуществлять корректировку давления в режиме реального времени. Также наличие клапанов не позволяет регулировать давление с нужной скоростью и в нужном интервале. Скорость срабатывания клапанов гораздо медленнее, чем процессы, которые протекают в металле во время кристаллизации, поэтому такой подход не может обеспечить управления процессом. Наличие таких клапанов для регулирования давления сильно ограничивает систему управления гидравлическим оборудованием, т.к. они имеют только два положения «открыто» и «закрыто»
Наиболее близким к предложенному техническому решению является регулятор давления по полезной модели (РФ, 168837, F16K 17/10, публ. 21.02.2017). Полезная модель относится к запорно-регулирующей аппаратуре, предназначенной для регулирования давления в гидросистемах производственных и технологических машин. Технический результат достигнут за счет включения в состав клапана минимум как трех плоских пружин с продольными пазами в местах крепления. Регулятор давления содержит: корпус с соосными входным и выходным каналами, внутренний цилиндр с трапецеидальной проточкой, эластичный запорно-регулирующий орган и плоские пружины с продольными регулировочными пазами.
Недостаток в том, что настройка регулятора давления, а, следовательно, и управление расходом рабочей жидкости невозможно в режиме реального времени. Для изменения давления в гидросистеме, необходимо осуществлять управление не регулятором, а гидроагрегатом, т.е. расходом жидкости на входе в регулятор давления, что существенно усложняет процесс регулирования с заданной точность, а в некоторых случаях делает его просто невозможным без соответствующих частотных преобразователей.
Технический результат заявляемой полезной модели - расширение эксплуатационных возможностей гидросистемы технологических машин за счет повышения точности регулирования давления, как в сторону снижения, так и повышения.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для регулируемого наложения давления.
Для решения поставленной задачи в известную гидросистему, содержащую гидроклапаны и гидроцилиндры, между которыми осуществлена разводка гнутыми патрубками из нержавеющей стали, дополнительно включен регулятор давления, состоящий из корпуса, в котором выполнены два канала, в первый канал (входной) подается из бака рабочая жидкость гидроагрегатом, состоящим из электродвигателя и гидронасоса, а на выходе из регулятора имеется второй канал (выходной), из которого рабочая жидкость попадает в гидроцилиндры пресса, каналы регулятора связанны между собой гнутыми патрубками из нержавеющей стали. Кроме того, регулятор давления содержит винт, привод винта в виде шагового двигателя, пружину, активный элемент регулятора давления в виде стального шарика.
При осуществлении процесса прессования с помощью заявляемого устройства появляется возможность, за счет регулятора давления, встроенного в гидросистему, изменять значение давления в гидросистеме в режиме реального времени в соответствии с заданным законом управления и, таким образом, управлять величиной накладываемого давления, что в свою очередь приводит к управлению формированием свойств конечной продукции.
Наличие заявляемого регулятора давления в гидросистеме пресса, позволяет изменять, а значит, и управлять величиной накладываемого давления с высокой точностью
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - Схема гидросистемы гидравлического пресса с регулятором давления:
Фиг. 2 - Конструкция регулятора давления
Гидросистема гидравлического пресса содержит гидроклапаны (1-11) и гидроцилиндры (12-17), между которыми осуществлена разводка гнутыми патрубками (18) из нержавеющей стали, фильтры (19, 20), гидроагрегаты (21, 22), включающие насос и электродвигатель, а также бак (23).
В гидросистему дополнительно включен регулятор давления (24), состоящий из корпуса (25), в котором выполнены два канала (26 и 27), которые связаны гнутыми патрубками (18) из нержавеющей стали, входной - с баком (23), выходной - с гидроцилиндрами. Кроме того, регулятор содержит винт (28), привод винта в виде шагового двигателя (29). ЭВМ обеспечивает управление зазором в регуляторе в режиме реального времени, Воздействует через привод на пружину (30), которая прижимает активный элемент регулятора давления в виде стального шарика (31) к корпусу регулятора и регулирует площадь проходной щели между корпусом регулятора и его активным элементом.
Управление работой гидросистемы осуществляется в автоматическом режиме от ЭВМ. Для регулируемого наложения давления в управляющей программе предусмотрена возможность управления параметрами шагового двигателя, который вращает винт, тем самым изменяя положение активного элемента регулятора давления, а значит и площадь щели дросселя. Предлагаемый принцип управления обеспечивает широкие пределы регулирования, как по давлению, так и по времени его поддержания.
Гидравлическая система работают следующим образом: при включении гидроагрегатов происходит забор рабочей жидкости из бака и ее подача в регулятор давления в зависимости от объема рабочей жидкости, которую необходимо закачать в гидроцилиндры, а, следовательно, создать необходимое давление, система управления, работающая от ЭВМ, в соответствии с параметрами, заданными оператором, регулирует работу шагового двигателя, вращая винт, т.е. регулирует площадь проходной щели между активным элементом (стальным шариком) и корпусом регулятора.
Таким образом, реализация полезной модели решает поставленные автором задачи.