Гидравлические мультипликаторы

100 

Описание

Гидравлические мультипликаторы

1. Принцип гидравлической мультипликации

Большое количество процессов и технологических операций требуют в определенный непродолжительный момент времени резко увеличить усилие, при этом, как правило, скорость перемещения исполнительного органа существенно снижается, что затрудняет создание гидропривода с объемным регулированием скорости за счет изменения производительности насоса или насосов. В данном случае наиболее эффективными преобразователями давления являются мультипликаторы, которые позволяют в десятки раз увеличивать давление при небольшом расходе. Мультипликаторы широко применяются в гидравлическом кузнечно – прессовом оборудовании, зажимных приспособлениях для механической обработки, механизированной оснастке (гайковерты, ручные ножницы, ручной обжимной и гибочный инструмент), испытательном оборудовании, подъемно – транспортном оборудовании, а также в объектах аэрокосмической техники. Основное преимущество мультипликаторов заключается в том, что они позволяют получить требуемое технологическое усилие достаточно простым способом без увеличения мощности гидроагрегата и не требуют для этого наличия распределительной аппаратуры и трубопроводов высокого давления, поскольку чаще всего, устанавливаются на гидроцилиндре или встраиваются в гидроцилиндр привода исполнительного механизма.

 

Рис. 1. Схемы мультипликаторов

        Мультипликаторы, в зависимости от цикла работы, делятся на три основных типа:
– мультипликаторы одностороннего действия,
– мультипликаторы двойного (непрерывного) действия,
Рассмотрим работу мультипликатора одностороннего действия, схема которого показана на Рис 1а. Он представляет собою ступенчатый гидроцилиндр, состоящий из полости 1 высокого давления, в которой перемещается шток 4 и полости 2 низкого давления, в которой перемещается поршень 3. Поршень 3, выполненный с отверстием в центре, разделяет полость низкого давления 2 гидроцилиндра на две камеры 5 и 6, которые при работе мультипликатора соединяются с источником сжатого воздуха или с атмосферой. В центральном отверстии штока 4 установлен обратный клапан 7, поджатый пружиной 8. Работает мультипликатор следующим образом. Масло под давлением P1 подается в камеру 5 полости низкого давления 2, что приводит к перемещению поршня 2 со штоком 4 вправо. При этом обратный клапан 7 открывается, и масло поступает под шток 4 в полость 1 высокого давления. При дальнейшем движении поршня 3 со штоком 4 вправо давление в полости 1 возрастает и обратный клапан 7 закрывается в результате чего давление в этой полости начинает расти и достигает величины равной :       Возврат поршня 3 со штоком 4 в исходное положение осуществляется подачей сжатого воздуха в камеру 6 и его сброса из камеры 5, а также пружиной 8 .
Для исключения холостого, возвратного хода поршня мультипликатора, который имеет место в преобразователях давления одностороннего действия, схема работы которого была рассмотрена выше, и повышения его производительности, применяются мультипликаторы двойного действия, в которых высокое давление создается непрерывно (см. Рис 1б). Он представляет собой четырехкамерный гидроцилиндр 1 (две камеры низкого давления 7 и 8 и две камеры высокого давления 4 и 6) с поршнем 2, оснащенным двумя штоками – плунжерами 3 и 5. Полости гидроцилиндра соединяются через систему обратных клапанов К1 – К4, установленных в соответствующих магистралях, как показано на Рис 1б. Работает мультипликатор следующим образом. Масло от гидрораспределителя (на Рис 1б не показан) с низким давлением P1 подается в камеру 7, а из камеры 8 в первый момент через обратный клапан К4 поступает в камеру 4 и магистраль высокого давления через обратный клапан К2, а затем когда за счет перемещения поршня 2 со штоком – плунжером 3 вправо давление в камере 4 возрастает и обратный клапан К4 закрывается, идет на слив. В это же время масло из камеры 7 поступает в камеру 6 через обратный клапан К3, при закрытом обратном клапане К1 за счет наличия повышенного давления в отводящей магистрали связанной через обратный клапан К2 с камерой высокого давления 4. Такое движение поршня 2 со штоком – плунжером 3 приводит к возрастанию давления масла в камере 4 до величины P2 которое подается в отводящую магистраль через обратный клапан К2. При совершении полного хода вправо поршнем 2 подается команда на его возврат в исходное положение. При этом масло с низким давлением от гидрораспределителя подается в камеру 8, а из камеры 7 идет на слив и высокое давление создается штоком – плунжером 5 аналогичным образом в камере 6. В это же время масло из камеры 8 через обратный клапан К4 поступает в камеру 4 при закрытом обратном клапане К2.Таким образом из камер высокого давления в отводящую магистраль постоянно подается масло с увеличенным давлением при прямом и обратном ходе поршня 2 поочередно. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения гидравлических мультипликаторов

2. Конструкция гидравлических мультипликаторов

             На Рис 2 показана конструкция гидравлического мультипликатора одностороннего действия. Он состоит из гидроцилиндра 1 и блока клапанов 2. В расточке гидроцилиндра 1 расположен поршень 3, выполненный заодно со штоком 4, которые образуют поршневую 5 и штоковую 6 рабочие полости гидроцилиндра. Блок клапанов 2 включает двусторонний клапан 7, сблокированный с управляющим плунжером 8 дифференциального типа, который подпружинен пружиной 9, а также обратный клапан 10 подпружиненный пружиной 11, усилие которой регулируется резьбовой пробкой 12. В корпусе гидроцилиндра 1 выполнено два канала соединяющие штоковую полость 6 канал 13 с подводом масла, а канал 14 с потребителем. В блоке клапанов 2 выполнены каналы 15 и 16 которые соединяются с подводом и сливом масла, а также канал 17 поочередно соединяющий поршневую полость 5 гидрпоцилиндра с подводом или сливом масла в за-висимости от положения клапана 7 и канал 18 соединяющий поршневую полость 5 гидроцилиндра через обратный клапан 10 с каналом 15.

   Рис 2 показана конструкция гидравлического мультипликатора одностороннего действия.

         Работает гидравлический мультипликатор следующим образом. Цикл работы начинается с того, что масло низкого давления по каналу 15, через обратный клапан 10 и каналы 18 и 13 поступает в штоковую полость 6 гидроцилиндра 1 и далее через канал 14 поступает к потребителю. Одновременно с этим масло из поршневой полости 5 гидроцилтиндра через канал 17, клапан 7, находящийся под действием пружины 9 в верхнем положении, идет на слив через канал 16. После достижения давления масла в штоковой полости 6 равного давлению масла поступающего в блок клапанов происходит переключение клапана 7, при этом пружина 9 сжимается и дифференциальный плунжер вместе с клапаном 7 опускается вниз и канал 17 отсекается от сливного канала 16, а масло низкого давления по каналам 15 и 17 начинает поступать в поршневую полость 5 гидроцилиндра. Это приводит к тому, что в штоковой полости 6 давление масла увеличивается пропорционально соотнешению n = D2/(D(2) d2 ) После выполнения рабочего цикла поршень 3 со штоком 4 и клапан 7 возвращаются в исходно положение. Для этого канал 15 соединяется со сливом.

       В данном разделе полной версии статьи приведены примеры конструктивного исполнения различных гидравлических мультпликаторов и схемы их использования в составе гидропривода (см. таб).

Рекомендации по проектированию гидравлического мультипликатора.

При проектировании гидравлического мультипликатора необходимо учитывать, что на его конструкцию существенным образом влияет место его расположения относительно силового гидроцилиндра. Мультипликатор может быть встроен в конструкцию гидроцилиндра и может быть выполнен в виде отдельного блока и соединен с силовым гидроцилиндром соответствующими трубопроводами. В первом случае получается более простая компоновка гидропривода и отсутствуют соединительные трубопровода высокого давления, но такой агрегат имеет узко специальное назначение и может быть использован только в конкретной машине или оборудовании. Во втором случае, помимо наличия соединительных трубопроводов высокого давления, имеет место некоторое усложнение конструкции гидропривода в целом, но при этом такой мультипликатор имеет более широкую область применения, т. е. более универсален.

Рис 8 Расчетная схема гидравлического мультипликатора

 

        Исходными данными для расчета параметров мультипликатора, являются диаметр D1 и ход l поршня, а также усилие F, которое необходимо создать на штоке исполнительного гидроцилиндра (см. Рис. 11).
Рассчитываются диаметр D и ход L поршня гидравлического мультипликатора, при этом диаметром плунжера d изначально задаются, а после выполнения расчетов его величина в случае необходимости может корректироваться.
Для того чтобы поршень исполнительного гидродвигателя совершил полный ход (поворот) за требуемое время t его поршневую камеру необходимо соединить с камерой высокого давления мультипликатора трубопроводом определенного диаметра d1, величина которого определяется, исходя из потребного расхода и скорости масла в трубопроводе, которая зависит от его давления.

        В данном разделе полной версии статьи приводятся рекомендации по расчету основных параметров гидравлического мультипликатора

 

ЛИТЕРАТУРА

Игнатьев Н П “Основы проектирования” учебное пособие в двух частях Азов 2011г.

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 100 руб