СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРАМИ ЗАЖИМНОГО ПАТРОНА СТЕНДА ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ВАРИАНТЫ), СТЕНД ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ВАРИАНТЫ) И ДЕЛИТЕЛЬ (ВАРИАНТ)
METHOD OF CONTROLLING CLAMPING HYDRAULIC CYLINDERS (VERSIONS), BENCH FOR COUPLING AND BREAKOUT OF DOWNHOLE MOTORS (VERSIONS), AND DIVIDER (VERSIONS)

Изобретение относится к области машиностроения и различным технологическим процессам, а именно гидравлическим системам с сервомеханизмами без следящих устройств для синхронизации двух и более сервомеханизмов;
зажимным патронам, удерживающим обрабатываемые изделия радиально действующими элементами с помощью гидравлических средств, расположенных в патроне;
гидравлическим системам с аккумуляторами;
устройствам для сборки и разборки винтовых соединений металлических узлов и деталей.
Известна ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ К СТАНКУ ДЛЯ НАВИНЧИВАНИЯ МУФТ НА ТРУБЫ по SU 1122464 от 03.06.1983 года, содержащая цепь зажима муфты посредством гидроцилиндров, цепь вращения муфты посредством гидромотора и адаптивную связь между моментом вращения муфты и усилием гидроцилиндров, которая осуществляется посредством пропорционального клапана и датчиков давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах. На гидравлической схеме поясняется, что давление в гидроцилиндрах регулируется пропорционально давлению подачи рабочей жидкости в гидромотор.
Недостатками известной ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ К СТАНКУ ДЛЯ НАВИНЧИВАНИЯ МУФТ НА ТРУБЫ являются:
- низкая надежность подвижных гидравлических соединений в цепи зажима муфты посредством гидроцилиндров, которые способны вращаться и длительно работают под высоким давлением;
- отсутствие синхронности движений зажимных гидроцилиндров, затрудняющее центрирование обрабатываемых изделий.
Известен МНОГОЛИНЕЙНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ - СУММАТОР ЧЕТНОГО ЧИСЛА ПОТОКОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ по SU 378659 А1 от 14.06.1971 г., на гидравлической схеме, представленной в описании, изображен способ синхронизации движений гидроцилиндров, рабочую жидкость в которые подают через делитель, представляющий собой шестеренную гидромашину, каждая шестерня в которой находится в круговом зацеплении с двумя соседними.
Недостатком известного устройства и способа синхронизации движений гидроцилиндров является невозможность отключения режимов синхронного деления или суммирования потоков рабочей жидкости в случаях нарушений синхронности и необходимости выравнивания гидроцилиндров, присоединенных к делителю.
Наиболее близким является ДЕЛИТЕЛЬ модельного ряда FL W DIVIDERS-RV-1V от итальянской фирмы HANSA-TMP, например делитель 9RV-960A-18, составленный из шести секций гидромашины шестеренного типа рабочим объемом по 1.72 см.куб., кинематически связанных между собой. Известный ДЕЛИТЕЛЬ снабжен антикавитационными и редукционными клапанами и линией внешней утечки.
Описание известного ДЕЛИТЕЛЯ опубликовано на страницах 24 и 25 в каталоге под названием "GEAR FL W DIVIDERS" на официальном сайте фирмы HANSA-TMP-Home. Файл (HT-22-A-204-0909-E-PG24-25.pdf), посредством которого указанные страницы 24 и 25 (http://www.hansatmp.it/files/0000/2872/HT-22-A-204-0909-E-PG24-25.pdf), были опубликованы, можно загрузить, пользуясь активной ссылкой RV-1V в меню, которое открывается на http://www.hansatmp.it/engineering/products/GEAR_FLOW_DIVIDERS/en#vis_2870.
На гидросхеме EXTERNAL DRAIN STANDARD SETUP известный ДЕЛИТЕЛЬ изображен в стандартном исполнении с подключенной линией внешней утеки. На гидросхеме поясняется, что посредством антикавитационных и редукционных клапанов осуществляется способ коррекции фаз под названием: «With Independent Phase Correction + Antivoid Valves». Коррекцию фаз осуществляют для восстановления синхронности подключаемых сервомеханизмов в режимах деления либо суммирования потоков рабочей жидкости в известном ДЕЛИТЕЛЕ.
В режиме деления потока редукционные клапаны ограничивают давления на выходах делителя и способны сливать излишнюю рабочую жидкость в линию внешней утечки. В режиме суммирования потоков через антикавитационные клапаны может осуществляться подпитка секций делителя рабочей жидкостью из линии внешней утечки.
При осуществлении известного способа коррекции фаз для выравнивания гидроцилиндров недостатки известного ДЕЛИТЕЛЯ проявляются следующим образом:
- процесс выравнивания при выдвижении штоков в режиме деления потоков происходит медленно, потому что часть расхода рабочей жидкости, прошедшей через делитель, сливается в линию внешней утечки через редукционные клапаны и не попадает в гидроцилиндры, которые следует выравнивать;
- процесс выравнивания гидроцилиндров в режиме деления потоков затруднен и может быть осуществлен при высоком давлении, близком к номинальному давлению, на которое должен быть настроен каждый редукционный клапан, потому что гидроцилиндры не должны терять способность работать с номинальным усилием;
- для подключения линии внешней утечки требуется дополнительный трубопровод, что затрудняет применение известного ДЕЛИТЕЛЯ в устройствах, которые способны вращаться, рабочую жидкость в которые необходимо подавать через гидроколлектор;
- подключение линии внешней утечки к баку гидростанции не устраняет вероятность остановки шестерен в делителе.
В режиме суммирования потоков при втягивании штока в гидроцилиндр давление рабочей жидкости в поршневой полости будет меньше, чем номинальное давление подачи, и в случаях остановки вращения шестерен редукционный клапан, настроенный на номинальное давление, не позволит слить рабочую жидкость из поршневой полости гидроцилиндра, в котором, например, необходимо втянуть шток, чтобы выровнять все гидроцилиндры.
При подключении линии внешней утечки к баку гидростанции антикавитационные клапаны позволяют предотвращать остановку вращения шестерен, подавая жидкость в секции делителя в обход гидроцилиндров. Однако при остановке, например, пяти из шести гидроцилиндров необходимо создать повышенное давление рабочей жидкости в поршневой полости последнего гидроцилиндра и в одной секции делителя, для того чтобы две шестерни, находящиеся в ней, смогли создать вращающий момент, необходимый для вращения шестерен в остальных пяти секциях.
Из перечисленных выше недостатков известного ДЕЛИТЕЛЯ вытекают еще два, а именно:
- ограниченность применения известного ДЕЛИТЕЛЯ, который требует усложнения устройств и гидросистем, в составе которых и совместно с которыми он применяется;
- применение известного ДЕЛИТЕЛЯ для выравнивания присоединенных к нему гидроцилиндров не позволяет реализовать известные преимущества других известных устройств, например высокий КПД известных гидростанций, оснащенных дополнительными гидронасосами, рассчитанными на невысокие давления, для ускорения перемещений рабочих органов в режимах малой нагрузки.
Наиболее близким является способ синхронизации гидроцилиндров с применением делителя модельного ряда FL W DIVIDERS-RV-1V, изображенный на гидравлической схеме DIAGRAM WITH F UR ELEMENT DIVIDER. Указанная гидросхема и описание известного способа представлены в каталоге GEAR FL W DIVIDERS на странице 46, которая опубликована посредством файла HT-22-A-205-0710-E-PG44-49.pdf, представляющего группу страниц с 44 по 49 указанного каталога на официальном сайте HANSA-TMP-Home фирмы HANSA-ТМР.
Для загрузки указанного файла следует воспользоваться ссылкой Flow Dividers Hydraulic Diagrams в меню, которое открывается на http://www.hansatmp.it/engineering/products/GEAR_FLOW_DIVIDERS/en#catalog. На гидравлической схеме DIAGRAM WITH F UR ELEMENT DIVIDER WITH VALVES изображена гидросистема, состоящая из гидростанции, делителя и четырех гидроцилиндров. Каждый из гидроцилиндров снабжен редукционным клапаном, который соединяет штоковую полость каждого гидроцилиндра с его поршневой полостью.
Рабочую жидкость в гидроцилиндры подают через шестеренный делитель модельного ряда FL W DIVIDERS-RV-1V, каждая секция которого снабжена антикавитационным и редукционным клапанами.
В режиме суммирования потоков в делителе редукционные клапаны, которыми снабжены гидроцилиндры, ограничивают давления в гидроцилиндрах, сливая излишек жидкости через секции делителя, предотвращая остановку шестерен, и позволяют выравнивать гидроцилиндры при втягивании штоков.
При подключенной линии внешней утечки редукционные клапаны, расположенные в делителе, способны ограничивать давление в поршневых полостях присоединенных гидроцилиндров и позволяют выравнивать гидроцилиндры при выдвижении штоков, сливая излишек жидкости, подаваемой из делителя, в линию внешней утечки.
Недостатки известного способа управления гидроцилиндрами, изображенного на гидравлической схеме DIAGRAM WITH F UR ELEMENT DIVIDER WITH VALVES, проявляются следующим образом:
- выравнивание гидроцилиндров происходит медленно, потому что часть рабочей жидкости от гидростанции не попадает в гидроцилиндры, которые следует выравнивать, а сливается в гидростанцию через редукционные клапаны;
- выравнивание гидроцилиндров при выдвижении штоков достигается только при высоком давлении (и в случае подключения линии внешней утечки);
- ограниченность осуществления известного способа (при необходимости подавать рабочую жидкость в гидроцилиндры через гидроколлектор, который способен вращаться, становится невозможным подключение линии внешней утечки и выравнивание гидроцилиндров в режиме деления потока - при выдвижении штоков);
- известный способ не позволяет использовать весь поток рабочей жидкости и высокий КПД известных гидростанций для ускоренных движений и выравнивания гидроцилиндров в случаях нарушений их синхронности.
Известен КЛЮЧ ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ по RU 2346802 C2 от 19.03.2007 г. (В25В 21/00; F04D 29/00), содержащий раму и установленные на ней подвижный и неподвижный гидравлические зажимы. В неподвижном гидравлическом зажиме расположен полноповоротный вращающийся зажимной патрон, оснащенный гидромоторами для осуществления его вращения и гидроколлектором. Через подвижные гидравлические соединения в гидроколлекторе осуществляется подключение гидроцилиндров, которыми оснащают полноповоротный вращающийся зажимной патрон.
Недостатками известного КЛЮЧА ДЛЯ СБОРКИ И РАЗБОРКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ являются:
- низкая надежность подвижных соединений элементов гидросистемы, которые длительно работают под высоким давлением при удержании обрабатываемых изделий в зажимных патронах;
- отсутствие синхронности движений зажимных гидроцилиндров, затрудняющее центрирование обрабатываемых изделий в зажимных патронах и снижающее производительность.
Наиболее близким является С NTINU ST R UEMASTER (ТОРКМАСТЕР НЕПРЕРЫВНОГО ВРАЩЕНИЯ) от группы компаний: National ilwell Varco manufactures, Tquemaster National ilwell Varco 2006 г. (Tquemaster Jr. National ilwell Varco 2006 г.) http://www.nov.com/Downhole/Service_Equipment.aspx/, предназначенный для свинчивания и развинчивания резьбовых соединений гидравлических забойных двигателей, состоящий из переднего патрона непрерывного вращения, оснащенного синхронизированными гидроцилиндрами, передающими вращение деталям обрабатываемых изделий, и подвижного заднего патрона, оснащенного синхронизированными гидроцилиндрами, который способен удерживать детали обрабатываемых изделий и перемещаться линейно при свинчивании или развинчивании резьбовых соединений.
Передний патрон непрерывного вращения снабжен гидромоторами для осуществления непрерывного вращения и гидроколлектором, посредством которого осуществляется подключение гидроцилиндров к гидростанции.
Разделительная цепь гидравлического потока в каждом патроне содержит делитель, который синхронизирует движение штоков гидроцилиндров, обеспечивая расположение зажимаемого изделия по центру держателя, а также редукционные клапаны, подключенные к штоковым полостям каждого гидроцилиндра.
Выравнивание гидроцилиндров рекомендуется производить только в режиме втягивания штоков: «при полном перемещении всех штоков назад».
С NTINU ST R UEMASTER обладает следующими недостатками:
- недостаточная производительность С NTINU ST R UEMASTER, обусловленная медленным выравниванием гидроцилиндров в зажимных патронах, в которых применяют известные делители с неподключенной линей внешней утечки и выравнивание гидроцилиндров осуществляют только в режиме втягивания штоков;
- выравнивание гидроцилиндров в зажимных патронах осуществляется медленно, поскольку часть рабочей жидкости, поступающей в штоковые полости гидроцилиндров, которые первыми достигли крайних положений и остановились, а сливается в гидростанцию через редукционные клапаны; таким образом, для выравнивания гидроцилиндров, которые следует выравнивать, используется не весь поток рабочей жидкости от гидростанции и ее КПД понижается;
- низкая надежность подвижных соединений элементов гидросистемы С NTINU S Т R UEMASTER, которые длительно работают под высоким давлением, например, в гидроколлекторе, которым снабжен передний патрон непрерывного вращения.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении производительности, надежности и качества работы предлагаемого СТЕНДА ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, в дальнейшем СТЕНДА.
Заявляются: способ (ВАРИАНТЫ), устройство (ВАРИАНТЫ) и его составная часть.
Заявляемый способ осуществляют в заявляемом устройстве.
Технический результат выражается в том, что повышается надежность фиксации в зажимном патроне, уменьшаются повреждения деталей обрабатываемого изделия штоками гидроцилиндров, достигается более равномерное распределение их усилий, а также ускоренное выравнивание при полном выдвижении либо втягивании.
Сущность технического решения в предлагаемом СПОСОБЕ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРАМИ ЗАЖИМНОГО ПАТРОНА СТЕНДА ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ заключается в том, что рабочую жидкость подают через гидроколлектор и делитель под давлением от гидронасоса и поддерживают давление посредством пневмогидроаккумулятора, при этом каждый гидроцилиндр снабжают предохранительным клапаном, а делитель составляют из нескольких секций объемной обратимой гидромашины, каждую секцию которой кинематически связывают с двумя соседними и снабжают антикавитационным клапаном и редукционным клапаном, которые подключают параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединяют с линией внешней утечки, при этом в каждом зажимном патроне располагают пневмогидроаккумупятор и гидрозамок с декомпрессором.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом способе заключается в том, что в каждом зажимном патроне располагают пневмогидроаккумулятор и гидрозамок с декомпрессором.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом способе (ВАРИАНТ) заключается в том, что линию внешней утечки соединяют с входом в делитель, при этом антикавитационные и редукционные клапаны, которые приобретают способность работать в режимах клапанов давления, настраивают на ограничение разности давлений в делителе, например, до 2 МПа.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом способе (ВАРИАНТ) заключается в том, что каждый выход из делителя снабжают двумя клапанами давления, которые подключают параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединяют с его входом в одном направлении и в другом направлении вход в делитель соединяют с каждым выходом из него.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом способе (ВАРИАНТ) заключается в том, что предохранительные или редукционные клапаны подключают таким образом, что они приобретают способность работать в режимах клапанов давления, и каждый выход из делителя снабжают двумя такими клапанами, например предохранительными клапанами прямого действия, которые подключают параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединяют с его входом в одном направлении и в другом направлении вход в делитель соединяют с каждым выходом из него.
Сущность технического решения заключается в том, что предлагаемый СТЕНД ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ содержит гидроцилиндры, подключенные к делителю и расположенные в зажимных патронах, выполненных с возможностью вращения или перемещения линейно, которые подключены к гидростанции через подвижные соединения гидравлических магистралей, например через гидроколлектор, при этом каждый гидроцилиндр снабжен предохранительным клапаном, а делитель составлен из нескольких секций объемной обратимой гидромашины, каждая секция которой кинематически связана с двумя соседними и снабжена антикавитационным клапаном и редукционным клапаном, которые подключены параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединен с линией внешней утечки, при этом в зажимном патроне расположены пневмогидроаккумулятор и гидрозамок с декомпрессором.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом СТЕНДЕ заключается в том, что в зажимном патроне расположены пневмогидроаккумулятор и гидрозамок с декомпрессором
Существенное отличие технического решения в предлагаемом СТЕНДЕ (ВАРИАНТ) заключается в том, что линия внешней утечки соединена с входом в делитель, при этом антикавитационные и редукционные клапаны способны работать в режимах клапанов давления и настроены на ограничение разности давлений в делителе, например, до 2 МПа.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом СТЕНДЕ (ВАРИАНТ) заключается в том, что каждый выход из делителя снабжен двумя клапанами давления, которые подключаются параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединен с его входом в одном направлении и в другом направлении вход в делитель соединен с каждым выходом из него.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом СТЕНДЕ (ВАРИАНТ) заключается в том, что предохранительные или редукционные клапаны подключены таким образом, что они способны работать в режимах клапанов давления, и каждый выход из делителя снабжен двумя такими клапанами, например, предохранительными клапанами прямого действия, которые подключены параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединен с его входом в одном направлении и в другом направлении вход в делитель соединен с каждым выходом из него.
Сущность технического решения заключается в том, что предлагаемый ДЕЛИТЕЛЬ составлен из нескольких секций объемной обратимой гидромашины, каждая секция которой кинематически связана с двумя соседними и снабжена антикавитационным клапаном и редукционным клапаном, которые подключены параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединен с линией внешней утечки, при этом линия внешней утечки соединена с входом в делитель, при этом антикавитационные и редукционные клапаны способны работать в режимах клапанов давления и настроены на ограничение разности давлений в делителе, например, до 2 МПа.
Существенное отличие технического решения в предлагаемом ДЕЛИТЕЛЕ заключается в том, что линия внешней утечки соединена с входом в делитель, при этом антикавитационные и редукционные клапаны способны работать в режимах клапанов давления и настроены на ограничение разности давлений в делителе, например, до 2 МПа.
Пример осуществления предлагаемого устройства и его составной части поясняет гидравлическая схема, изображенная на фиг.1, на которой с помощью стандартных условных обозначений показано расположение и подключение всех составляющих ее элементов, которое позволяет осуществить заявляемый способ.
На фиг.1 в составе гидросистемы СТЕНДА ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (в дальнейшем СТЕНДА) изображен предлагаемый ДЕЛИТЕЛЬ, составленный из шести секций объемной обратимой гидромашины 1, которые кинематически связаны между собой. Каждая секция делителя 1 снабжена антикавитационным клапаном 3 и редукционным клапаном 4, которые подключены к линии внешней утечки 2. Через антикавитационные клапаны 3 линия внешней утечки 2 соединена с каждым выходом из делителя 1 в одном направлении. Во встречном направлении через редукционные клапаны 4 каждый выход из делителя 1 соединен с линией внешней утечки 2.
Гидросистема предлагаемого СТЕНДА содержит гидростанцию 11, гидрораспределители 9 и 10 и зажимные патроны 7 и 8. Зажимной патрон 7, который способен вращаться, снабжен гидроколлектором 13. В каждом зажимном патроне расположены гидрозамок 14, пневмогидроаккумулятор 15 и гидроцилиндры 12, которые подключены к выходам из делителя 1. На фиг.1 показано, что линия внешней утечки 2 соединяется со входом в делитель 1.
На фиг.2 в составе СТЕНДА (ВАРИАНТ) изображен делитель 1, который составлен из шести секций обратимой объемной гидромашины 1, кинематически связанных между собой. На фиг.2 показано, что каждый выход из делителя 1 снабжается двумя клапанами давления 5, которые подключены параллельно во встречных направлениях, через которые каждый выход из делителя соединен с его входом в одном направлении и в другом направлении вход в делитель соединен с каждым выходом из него.
На фиг.3 изображен еще один вариант предлагаемого способа и СТЕНДА. Для осуществления заявляемого способа (ВАРИАНТ) в предлагаемом варианте СТЕНДА каждый выход из делителя 1 снабжают двумя простейшими предохранительными клапанами 6, которые подключены таким же образом, как изображенные на фиг.2 клапана давления 5.
Гидросистема СТЕНДА, изображенная на фиг.1, работает следующим образом.
Для центрирования и фиксирования обрабатываемых изделий в зажимных патронах 7 или 8 включают гидрораспределители 9 или 10, расположенные на гидростанции 11, в направлении подачи рабочей жидкости в поршневые полости гидроцилиндров 12, происходит выдвижение штоков гидроцилиндров в зажимных патронах 7 или 8.
В зажимной патрон 7, который способен вращаться, рабочая жидкость от гидростанции 11 подается гидрораспределителем 9 через гидроколлектор 13 и гидрозамок 14, представляющий собой управляемый обратный клапан, пропускающий жидкость в направлении гидроаккумулятора 15 и ДЕЛИТЕЛЯ 1, который делит поток между поршневыми полостями зажимных гидроцилиндров 12, штоки которых выдвигаются и центрируют обрабатываемую деталь. В зажимной патрон 8 рабочая жидкость подается через гибкие гидравлические магистрали, соединяющие гидрораспределитель 10 с гидрозамком 14.
При повышении давления в зажимных патронах 7 и 8 заряжаются гидроаккумуляторы 15, и по достижении установленного значения давления гидрораспределители 9 и 10 выключаются, соединяя все присоединенные к ним гидравлические магистрали со сливной магистралью гидростанции 11.
После выключения подачи от гидростанции гидрозамок 14 удерживает рабочую жидкость, а гидроаккумулятор 15 поддерживает установленное давление в делителе 1 и гидроцилиндрах 12.
Посредством гидроцилиндров 12 в каждом зажимном патроне СТЕНДА удерживаются обрабатываемые детали в процессах их свинчивания или развинчивания.
Для освобождения обрабатываемой детали из зажимных патронов СТЕНДА распределители 9 и 10 переключаются и направляют рабочую жидкость в штоковые полости гидроцилиндров 12. Под давлением рабочей жидкости, которая вытесняется из поршневых полостей гидроцилиндров 12 через делитель 1, в гидрозамке 14 срабатывает декомпрессор, через который плавно разряжается гидроаккумулятор 15. Затем открывается основной обратный клапан в гидрозамке 14, и делитель 1 начинает работать в режиме сумматора, обеспечивая синхронное втягивание штоков гидроцилиндров. Обработанное изделие освобождается из зажимных патронов СТЕНДА.
Расчеты и практика показывают, что для надежного удержания изделий с наружным диаметром от 65 до 300 миллиметров в зажимном патроне, оснащенном шестью гидроцилиндрами диаметрами по 160 миллиметров, при давлении рабочей жидкости в пределах от 10 до максимально допускаемого давления, достаточно применить гидроаккумулятор рабочим объемом 400 сантиметров кубических, газовую полость которого заряжают инертным газом под давлением от 7 до 8 МПа. Например, рабочий объем пневмогидроаккумулятора АРХ-0.4/320 достаточен для компенсации потоков рабочей жидкости, возникающих в результате деформаций деталей обрабатываемых изделий штоками гидроцилиндров, при максимально допускаемом давлении до 32 МПа.
Для подключения пневмогидроаккумулятора применяют гидрозамок М-3КУ20/320 в стандартном исполнении «без дренажа с декомпрессором». Габариты и присоединительные размеры этих гидрозамка и пневмогидроаккумулятора позволяют расположить их между гидроцилиндрами, не увеличивая габаритов зажимных патронов СТЕНДА.
При фиксировании деталей и повышении давления в каждом зажимном патроне СТЕНДА происходит нарушение синхронности движения штоков зажимных гидроцилиндров, при этом клапаны в делителе ограничивают разность давлений и перераспределяют потоки рабочей жидкости в обход секций делителя, обеспечивая равномерное распределение давлений и усилий гидроцилиндров по периметру обрабатываемой детали.
Необходимость выровнять штоки зажимных гидроцилиндров, синхронность которых была нарушена, возникает после освобождения и удаления обработанного изделия из зажимных патронов СТЕНДА. Восстановление режима синхронного движения осуществляют при полном выдвижении либо при полном втягивании всех гидроцилиндров в каждом зажимном патроне.
Ускоренное выравнивание гидроцилиндров в процессе выдвижения штоков достигается следующим образом.
В случаях остановок в крайних положениях одного (или нескольких) штоков гидроцилиндров и повышения разности давлений антикавитационные и редукционные клапаны 3 и 4, которые способны работать в режимах клапанов давления, способны ограничивать разности давлений между выходами делителя и возвращать жидкость от выходов из делителя, присоединенных к зажимным гидроцилиндрам, остановившимся при полностью выдвинутых штоках, обратно на вход в делитель, предотвращая его остановку и позволяя использовать весь поток жидкости для ускоренного выравнивания гидроцилиндров, которые еще не достигли крайних положений. В случае остановок шестерен в секциях делителя антикавитационные клапаны 3 способны ограничивать разности давлений между входом и выходом делителя и направляют рабочую жидкость в обход секций делителя в гидроцилиндры (гидроцилиндр), которые необходимо выровнять.
Ускоренное выравнивание гидроцилиндров в процессе втягивания штоков достигается следующим образом.
В случаях остановок в крайних положениях одного или нескольких штоков гидроцилиндров редукционные клапаны ограничивают разности давлений в секциях делителя и поршневых полостях гидроцилиндрров, которые еще не достигли крайних положений, сливая рабочую жидкость в обход секций делителя и нарушая режим синхронного движения, до полного втягивания всех штоков под давлением рабочей жидкости, которая подается от гидростанции в штоковые полости гидроцилиндров и перераспределяется между ними.
Выравнивание гидроцилиндров достигается при небольшом абсолютном давлении, что обеспечивает более эффективное применение известной гидростанции, снабженной дополнительным насосом, обладающим повышенной производительностью, но рассчитанным на невысокие давления (например, до 5 МПа).
Расчетные данные и практика применения делителей в предлагаемых устройствах показывают следующее.
- В процессе центрирования детали обрабатываемого изделия в зажимных патронах СТЕНДА нагрузка на зажимные гидроцилиндры может быть не одинаковой, например, нижним зажимным гидроцилиндрам необходимо преодолевать вес обрабатываемого изделия, который может достигать нескольких килоньютонов. Например, при центрировании винтовых забойных двигателей в сборе со шпинделями весом до 5 кН разность давлений в зажимных гидроцилиндрах с диаметром поршней, равном, например, 165 мм, может достигать 0,7 МПа. Предлагаемое ограничение разности давлений не должно препятствовать центрированию тяжелых изделий, т.е. не должно быть чрезмерным. При чрезмерном ограничении и недостаточной разности давлений в делителе (менее 1 МПа) может не обеспечиваться центрирование гидроцилиндрами особо тяжелых изделий.
- Ускоренное движение гидроцилиндров дополнительно обеспечивается ускоренной подачей рабочей жидкости от гидростанции, оснащенной дополнительным гидронасосом, для осуществления ускоренной подачи рабочей жидкости на небольших давлениях, например менее 5 МПа. При этом ускоренное выравнивание гидроцилиндров обеспечивается настройкой клапанов, при которой максимально допускаемый перепад давлений не должен препятствовать эффективному использованию известной гидростанции.
С учетом известной конструкции гидростанции, гидроцилиндров и редукции давлений в гидросистеме, происходящей при втягивании штоков гидроцилиндров, допускаемое падение (разность) давлений рабочей жидкости в делителе не должно превышать 3 МПа.
- При этом следует учитывать еще одно обстоятельство: надежность фиксирования в зажимных патронах увеличивается при уменьшении разности давлений в гидроцилиндрах.
Исходя из особенностей конструкции, размеров и характеристик всех известных элементов, которые применяют для осуществления предлагаемого изобретения, определяются следующие условия, необходимые для достижения технического результата и обеспечения работоспособности предлагаемых устройств:
- для эффективного использования известной гидростанции разность давлений в делителе не должна превышать 3 МПа;
- при ограничении разности давлений в делителе до 1 МПа (при допускаемой разности давлений не менее 1 МПа) зажимные патроны во всех вариантах СТЕНДА сохраняют свою работоспособность (способность к надежному центрированию обрабатываемых изделий).
Другими словами, достижение технического результата при осуществлении всех вариантов предлагаемых изобретений обеспечивается не только указанным расположением и подключением известных клапанов, но и соответствующей их настройкой. А именно:
допускаемая разность давлений должна быть ограничена не менее чем до 3 МПА, но не более чем до 1 МПа.
В рассмотренном примере осуществления СТЕНДА, изображенном на фиг.1, антикавитационные и редукционные клапаны подключены таким образом, что они способны работать в режимах клапанов давления, и настроены на ограничение разности давлений в делителе, например, до 2 МПа.
Все клапаны, которые в каждой секции известного делителя подключают таким образом, что они способны работать в режимах клапанов давления, следует настроить на ограничение разности давлений в указанных выше пределах. Антикавитационные клапаны 3 представляют собой простейшие клапаны прямого действия с подпружиненным запорным элементом. Подобным же образом устроены простейшие предохранительные клапаны прямого действия. Настройка антикавитационных клапанов 3, так же как и предохранительных клапанов 6, изображенных на Фиг.3, производится путем изменения усилия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу клапана. Настройка более сложных клапанов давления 5, изображенных на фиг.2, производится в соответствии с их эксплуатационной документацией.
Гидросистема заявляемого устройства, изображенная на фиг.2, и ее вариант, изображенный на фиг.3, работают подобным же образом.
Достижению технического результата способствует расположение и подключение клапанов давления 5, указанное на фиг.2, либо расположение и подключение редукционных или предохранительных клапанов, например простейших предохранительных клапанов прямого действия 6, которые изображены на фиг.3.
Таким образом, предлагаемое применение, расположение, подключение и настройка известных элементов позволяет осуществить все заявляемые устройства и способы. В процессе выполнения основных функций, для осуществления которых предназначен предлагаемый СТЕНД и его варианты, достигается технический результат.
Решение задачи, на которое направлено изобретение, достигается следующим образом.
- Достижению технического результата способствует указанное расположение и подключение пневмогидроаккумулятора и гидрозамка с декомпрессором в каждом зажимном патроне СТЕНДА, в результате которого повышается надежность подвижных гидравлических соединений и зажимных патронов СТЕНДА.
- Предлагаемое подключение и настройка клапанов в делителе позволяет использовать весь поток рабочей жидкости от гидростанции для ускоренного выравнивания гидроцилиндров в каждом зажимном патроне как при выдвижении, так и втягивании штоков, что сокращает время, необходимое для выравнивания гидроцилиндров перед центрированием обрабатываемого изделия в каждом зажимном патроне и повышает производительность предлагаемого СТЕНДА.
- Выравнивание зажимных гидроцилиндров достигается при небольшом абсолютном давлении, например в пределах 5 МПа, что позволяет с большей эффективностью реализовать высокие КПД и производительность, например, известной гидростанции, снабженной дополнительным гидронасосом, предназначенным для ускоренного выравнивания гидроцилиндров, что дополнительно повышает производительность предлагаемого СТЕНДА.
- Предлагаемые способы и устройства обеспечивают равномерное распределение зажимных усилий по периметру обрабатываемой детали, что позволяет фиксировать обрабатываемые изделия с оптимальным усилием, необходимым и достаточным для надежного фиксирования в зажимных патронах, поскольку предлагаемое расположение и подключение клапанов позволяет ограничивать разность давлений в каждом из гидроцилиндров (например, до 2 МПа) и не ограничивать абсолютное давление жидкости, подаваемой в них из делителя; повышается надежность фиксации, уменьшаются повреждения деталей, фиксируемых с оптимальным усилием.