PL218570B1

PL218570B1 - Hydraulic set of machinery and equipment with the piston actuator, especially for a splitting machine

Info

Publication number: PL218570B1
Application number: PL392023A
Authority: PL
Inventors: Antoni Siomiak; Tadeusz Siomiak
Original assignee: Antoni Siomiak; Tadeusz Siomiak
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2014-12-31
Also published as: PL392023A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ hydrauliczny maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, przeznaczony do ich napędu i sterowania. Układ ten może znaleźć zastosowanie w prasach hydraulicznych różnego rodzaju i innych maszynach oraz urządzeniach wykorzystujących ruch posuwisto zwrotny do realizacji funkcji roboczych. Szczególne zastosowanie wynalazek znajduje w łuparkach, czyli prasach (maszynach), służących do produkcji kostek brukowych.The subject of the invention is a hydraulic system of machines and devices with a piston actuator, intended for their drive and control. This system can be used in various types of hydraulic presses and other machines and devices that use reciprocating motion to perform working functions. The invention finds particular application in splitters, i.e. presses (machines) for the production of paving stones.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 173763 układ hydrauliczny łuparki zbudowany jest z siłownika głównego z tłoczyskiem jednostronnym przeznaczonym do mocowania narzędzia np. głowicy nożowej, siłownika do podnoszenia i opuszczania stołu, zespołu multiplikacji i zespołu sterującego. Układ zasilany jest z agregatu wielostrumieniowego. W tłoczysku siłownika głównego umieszczone są zawory grzybkowe do otwierania przepływu oleju przez tłok w skrajnych położeniach, zabezpieczając układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia.The hydraulic system of the splitter, known from Polish patent specification No. 173763, consists of a main cylinder with a one-sided piston rod intended for mounting a tool, e.g. a knife head, an actuator for lifting and lowering the table, a multiplication unit and a control unit. The system is powered by a multi-stream generator. In the piston rod of the main cylinder, mushroom valves are placed to open the oil flow through the piston in extreme positions, protecting the system against excessive pressure increase.

Zespół multiplikacji zawiera multiplikator i zawór zwrotny sterowany tworzące jeden blok umieszczony na siłowniku głównym. Zespół sterujący wyposażony jest w rozdzielacz czterodrogowy trzypołożeniowy połączony przewodem poprzez zawór zwrotny sterowany z przestrzenią położoną po stronie dużej powierzchni tłoka siłownika głównego oraz rozdzielacz czterodrogowy dwupołożeniowy połączony przewodem z przestrzenią położoną po stronie górnej dużego tłoka multiplikatora i przewodem z przestrzenią położoną po stronie małej powierzchni tłoka siłownika głównego.The multiplication unit includes a multiplier and a controlled check valve forming one block located on the main cylinder. The control unit is equipped with a three-way four-way manifold connected by a conduit through a check valve with the space located on the large surface of the main cylinder piston, and a four-way two-position manifold connected by a conduit to the space on the upper side of the large multiplier piston and with a conduit to the space on the small side of the cylinder piston. main.

Rozdzielacz trzypołożeniowy przeznaczony jest do sterowania ruchami tłoczyska siłownika głównego, natomiast rozdzielacz dwupołożeniowy steruje pracą multiplikatora.The three-position valve is designed to control the movements of the main cylinder's piston rod, while the two-position valve controls the multiplier operation.

Zespół sterujący zawiera blok przeznaczony do sterowania ruchami tłoczyska siłownika podnoszącego i opuszczającego stół.The control unit comprises a block for controlling the movements of the piston rod of the lifting and lowering the table.

Znany układ hydrauliczny wykorzystuje połączenie różnicowe i jednostronne siłownika głównego z jednoczesnym zastosowaniem multiplikatora.The known hydraulic system uses a differential and one-way connection of the main cylinder with the simultaneous use of a multiplier.

Przy przesterowaniu rozdzielacza trzypołożeniowego pedałem nożnym w lewo siłownik główny zostaje podłączony w układ różnicowy. Tłoczysko rozpoczyna ruch do dołu.When the three-position distributor is switched to the left with a foot pedal, the main cylinder is connected to the differential. The piston rod begins its downward movement.

Blok sterowania podnoszenia stołu przez rozdzielacz trzypołożeniowy zostaje przełączony na przelew. Po zatrzymaniu się głowicy nożowej tłoczyska na materiale zaczyna wzrastać ciśnienie, które powoduje przesuwanie tłoczka rozdzielacza dwupołożeniowego realizując kolejno pośrednie połączenia. W pierwszej fazie następuje naładowanie multiplikatora, a następnie przełączenie połączenia różnicowego w jednostronne, przez przełączenie przestrzeni multiplikatora i przestrzeni siłownika głównego na przelew, co powoduje wzrost siły siłownika głównego i następnie włączenie zasilania multiplikatora z utrzymaniem połączenia przestrzeni multiplikatora i przestrzeni siłownika głównego na przelew. W ten sposób realizuje się maksymalny nacisk łuparki. Po pęknięciu materiału obrabianego następuje gwałtowny spadek ciśnienia w układzie. Przekaźnik ciśnienia przez układ elektryczny przesterowuje tłoczek rozdzielacza trzypołożeniowego w prawo powodując zatrzymanie i otwarcie zaworu zwrotnego sterowanego, a następnie odsunięcie głowicy nożowej na zadaną odległość. Jednocześnie blok sterowania siłownikiem otrzyma zasilanie, co powoduje podniesienie stołu. Chcąc podnieść znacznie wyżej głowicę nożową należy to zrobić pedałem przesterowując rozdzielacz trzypołożeniowy. W położeniu wyjściowym rozdzielacza trzypołożeniowego agregat wielostrumieniowy i blok połączone są na przelew.The control block for lifting the table by the three-position distributor is switched over to the overflow. After the cutter head of the piston rod stops on the material, the pressure begins to increase, which causes the plunger of the two-position distributor to move, making intermediate connections one by one. In the first phase, the multiplier is charged, and then the differential connection is switched to one-way, by switching the multiplier space and the main actuator space to the overflow, which increases the power of the main actuator and then switching on the multiplier power supply, keeping the multiplier space and the main actuator space connected to the overflow. In this way, the maximum pressure of the splitter is realized. After the workpiece breaks, the pressure in the system drops sharply. The pressure relay by the electrical system shifts the plunger of the three-position manifold to the right, stopping and opening the controlled check valve, and then moving the knife head to a given distance. At the same time, the actuator control block receives power, which raises the table. If you want to raise the cutter head much higher, it should be done with a pedal, overriding the three-position distributor. In the initial position of the three-position distributor, the multi-stream unit and the block are connected by an overflow.

Istota układu hydraulicznego maszyn i urządzeń z siłownikiem tłokowym, zwłaszcza łuparki, który jest wyposażony w siłownik główny, siłownik do podnoszenia i opuszczania stołu, agregat zasilający z elementami sterującymi, polega na tym, że siłownik główny stanowi siłownik tłokowy dwustronnego działania połączony przez zespół zaworów zwrotnych z siłownikiem nurnikowym.The essence of the hydraulic system of machines and devices with a piston cylinder, especially a splitter, which is equipped with a main cylinder, an cylinder for raising and lowering the table, a power unit with control elements, is that the main cylinder is a double-acting piston cylinder connected by a set of check valves with a plunger actuator.

Rozdzielacz połączony jest wężami z górną i dolną częścią siłownika tłokowego.The manifold is connected by hoses to the upper and lower parts of the piston cylinder.

Górna część siłownika tłokowego jest połączona przez rozdzielacz, zawór zwrotny i zespół zaworów zwrotnych z siłownikiem nurnikowym. Dolna część siłownika tłokowego poprzez rozdzielacz i filtr zlewowy połączona jest na przelew i przez zespół zaworów zwrotnych połączona jest z siłownikiem nurnikowym.The top of the piston cylinder is connected by a manifold, check valve, and check valve assembly to the plunger cylinder. The lower part of the piston cylinder, through the distributor and the sink filter, is connected to the overflow and through a set of check valves it is connected to the plunger cylinder.

Zastosowanie siłownika nurnikowego w napędach pras i łuparek ma wiele zalet. Do najważniejszych zaliczyć należy:The use of a plunger actuator in drives of presses and log splitters has many advantages. The most important ones include:

- uzyskanie w prosty sposób napędu różnicowego w siłownikach tłokowych bez konieczności stosowania dodatkowych kosztownych elementów hydraulicznych;- easy way to obtain a differential drive in piston cylinders without the need for additional costly hydraulic components;

- wykorzystanie tłoczyska siłownika nurnikowego jako prowadnicy nożowej lub narzędziowej ;- using the plunger rod of the plunger as a knife or tool guide;

PL 218 570 B1PL 218 570 B1

- rezygnacja z dodatkowych elementów do sterowania siłownikiem podnoszenia stołu operatorskiego;- resignation from additional elements to control the operator table lifting actuator;

- zmniejszenie przepustowości filtrów zlewowych, gdyż znaczna część oleju wytłaczana przez tłok przy ruchu powrotnym (do góry) może być wtłaczana do siłownika nurnikowego;- reduction of the capacity of the sink filters, as a significant part of the oil pressed by the piston on the return movement (upwards) can be forced into the plunger cylinder;

- obniżenie gwałtownego wzrostu ciśnienia w dolnej części siłownika tłokowego będącego następstwem tąpnięcia podczas łupania kamienia. Ciśnienie obniża się na skutek rozkładu nacisków na dwie powierzchnie, tj. dolną powierzchnię tłoka i powierzchnię tłoczyska siłownika nurnikowego.- reducing the sudden pressure increase in the lower part of the piston cylinder as a result of a crash during stone splitting. The pressure drops as a result of the pressure distribution on two surfaces, i.e. the lower surface of the piston and the surface of the piston rod of the plunger actuator.

Ponadto zastosowanie siłownika nurnikowego stwarza większe możliwości przy konstruowaniu pras w doborze prędkości ruchów siłownika tłokowego. Pozwala to na lepsze wykorzystanie mocy silnika napędowego i wydajności pomp, szczególnie pomp wielostrumieniowych.In addition, the use of a plunger actuator creates greater opportunities in the construction of presses in the selection of the speed of movements of the piston actuator. This allows for better use of the drive motor power and pump efficiency, especially of multi-jet pumps.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazano układ hydrauliczny.The subject of the invention is presented in an exemplary embodiment in the drawing which shows the hydraulic system.

W agregacie 21 mającym odpowietrznik 05 zamontowana jest pompa 04 napędzana silnikiem elektrycznym 06. Kanały ssawne pomp P3 i P1 połączone są w jeden wspólny kanał zakończony filtrem ssawnym 02. Pompa P2 ma oddzielny filtr ssawny 03. Sekcja pompy P1 o najmniejszej wydajności zasila układ sterowania rozdzielacza 14. Ciśnienie w układzie sterowania jest regulowane zaworem przelewowym 11, a pomiaru ciśnienia dokonuje się w punkcie B kostki elementów na biegu jałowym. Olej z zaworu przelewowego 11 przez kanały zaworu 09 wraca do układu napędowego łuparki. Pompy P3, P2, P1 pracują w systemie równoległym przy ruchach jałowych głowicy nożowej 24. Na kostce zamontowane są elementy hydrauliczne.The pump 04 driven by an electric motor 06 is installed in the unit 21 with an air vent 05. The suction channels of the P3 and P1 pumps are connected into one common channel ending with a suction filter 02. The P2 pump has a separate suction filter 03. The P1 pump section with the lowest efficiency supplies the distributor control system 14. The pressure in the control system is regulated by the overflow valve 11, and the pressure is measured at point B of the element block at idle speed. Oil from overflow valve 11 through valve channels 09 returns to the splitting machine drive. Pumps P3, P2, P1 work in a parallel system with idle movements of the knife head 24. Hydraulic elements are mounted on the cube.

Napęd główny łuparki stanowi siłownik tłokowy 20 dwustronnego działania. Tłoczysko 22 siłownika tłokowego 20 jest zakończone stopą 23, do której zamocowana jest głowica nożowa 24 z nożami 25. Głowica nożowa 24 zespolona jest z suwakiem 26 zamocowanym na prowadnicy słupowej 13, która stanowi nurnik siłownika nurnikowego 19.The main drive of the splitter is a double-acting piston cylinder. The piston rod 22 of the piston actuator 20 ends with a foot 23 to which the cutter head 24 is attached with the knives 25. The cutter head 24 is combined with the slide 26 mounted on the column guide 13, which constitutes the plunger of the plunger cylinder 19.

Układ napędu siłownika tłokowego 20 zasilany jest przez wszystkie trzy sekcje pompy.The piston cylinder drive system 20 is supplied by all three pump sections.

Sekcja o największej wydajności P3 i P1 jest połączona z układem zasilania przez zawór zwrotny 07. Do pomp P3 i P1 podłączony jest zawór przełączający 09, który po wzroście ciśnienia powyżej 4MPa przełącza olej na przelew. Jeżeli ciśnienie na tym zaworze jest ustawione powyżej 4,8MPa, spowoduje to blokadę silnika podczas pracy. Pilot zaworu przełączającego 09 wystaje ponad płytę agregatu 21.The most efficient section P3 and P1 is connected to the supply system through a check valve 07. A switching valve 09 is connected to the P3 and P1 pumps, which switches the oil to the overflow when the pressure rises above 4MPa. If the pressure on this valve is set above 4.8MPa, it will lock the engine during operation. The pilot of the reversing valve 09 protrudes above the aggregate plate 21.

Sekcja pomp P2 zasila układ napędowy wysokiego ciśnienia. Pompa P2 połączona jest z układem za zaworem zwrotnym 07.The P2 pump section supplies the high pressure drive system. The P2 pump is connected to the system downstream of the non-return valve 07.

Do kanału łączącego pompy z rozdzielaczem 14 jest podłączony zawór ciśnieniowy przelewowy 08 oraz kontrolny punkt pomiarowy A. Maksymalne ciśnienie robocze nie może przekraczać 33MPa.An overflow pressure valve 08 and a control measuring point A are connected to the connecting channel of the pump with the distributor 14. The maximum working pressure must not exceed 33MPa.

Podczas biegu jałowego rozdzielacz 14 kieruje olej na przelew przez filtr zlewowy 10 oraz przez zespół zaworów zwrotnych 12 do siłownika nurnikowego 19. Na biegu jałowym odpowietrznikiem 01 należy odpowietrzyć siłownik nurnikowy 19. Jeśli siłownik nurnikowy 19 będzie zapowietrzony, to ruchy głowicy nożowej będą skokowe, szczególnie przy ruszaniu. Olej podawany jest z rozdzielacza 14 wężami 28, 27 odpowiednio do dolnej i górnej części siłownika tłokowego 20.During idle operation, the distributor 14 directs the oil to the overflow through the sink filter 10 and through the set of check valves 12 to the plunger cylinder 19. When idle, the plunger cylinder 19 should be deaerated with the vent 01. If there is air in the plunger cylinder 19, the knife head movements will be abrupt, especially when starting off. Oil is supplied from the manifold 14 through hoses 28, 27 to the lower and upper part of the piston cylinder 20, respectively.

Podczas ruchu roboczego suwaka 26 do dołu załączony jest elektromagnes pilota rozdzielacza 14. Elektromagnes zasilany jest prądem stałym 24V bezpośrednio z prostownika przez mikroprzełącznik w pedale. Olej wężem 27 podawany jest do górnej części siłownika tłokowego 20. Olej z dolnej części siłownika tłokowego 20 jest tłoczony wężem 28 przez rozdzielacz 14 i filtr 10 na przelew. Olej z siłownika nurnikowego 19 jest tłoczony przez zespół zaworów zwrotnych 12, zawór zwrotny 07 i rozdzielacz 14 do górnej części siłownika tłokowego 20. Do ilości oleju tłoczonego przez pompę 04 dodawany jest olej tłoczony z siłownika nurnikowego 19. Jest to podobny mechanizm jak w systemie różnicowym, tylko bez dodatkowych elementów hydraulicznych. Ruch suwaka z głowicą jest więc ruchem szybkim. Kiedy noże 25 głowicy nożowej 24 zaczynają zagłębiać się w kamieniu, zaczyna równocześnie rosnąć ciśnienie w siłowniku tłokowym 20. Po wzroście ciśnienia do 4MPa zawór 09 przełącza olej z pompy P3, P1 oraz siłownika nurnikowego 19 na przelew. Zawór zwrotny 07 zamyka się, a ciśnienie może wzrosnąć do wartości 33MPa tj. maksymalnego nacisku.During the downward movement of the spool 26, the solenoid of the distributor 14 pilot is engaged. The solenoid is supplied with 24V DC directly from the rectifier through a microswitch in the pedal. The oil is fed through the hose 27 to the upper part of the piston cylinder 20. Oil from the lower part of the piston cylinder 20 is forced through the hose 28 through the distributor 14 and the filter 10 onto the overflow. The oil from the plunger 19 is forced through the set of check valves 12, the check valve 07 and the distributor 14 to the top of the piston cylinder 20. Oil is added to the amount of oil pumped by pump 04 from the plunger cylinder 19. It is a similar mechanism as in the differential system , only without additional hydraulic components. The movement of the slider with the head is therefore a rapid movement. When the knives 25 of the cutter head 24 begin to sink into the stone, the pressure in the piston cylinder 20 begins to rise simultaneously. After the pressure rises to 4MPa, the valve 09 switches the oil from the pump P3, P1 and the plunger cylinder 19 to the overflow. The non-return valve 07 closes and the pressure can rise to 33MPa, ie maximum pressure.

Po pęknięciu kamienia następuje spadek ciśnienia oleju w układzie napędowym. Elementy hydrauliczne wracają do położenia w początkowej fazie ruchu suwaka do dołu. Odbywa się to w dostatecznie długim czasie, tak aby operator zdążył pedałem (zwalniając go) przesterować łuparkę do ruchu suwaka do góry. W tym momencie przestaje być zasilana prądem cewka elektromagnesu pilota, a zostaje zasilana cewka pilota rozdzielacza 14 z tzw. czasowego układu.After the scale breaks, the oil pressure in the drive system drops. The hydraulic elements return to their position in the initial phase of the downward movement of the slider. This is done in a sufficiently long time so that the operator has enough time to override the splitter with the pedal (releasing it) to move the slider up. At this point, the pilot solenoid coil 14 is no longer energized and the distributor pilot coil 14 from the so-called temporal layout.

PL 218 570 B1PL 218 570 B1

Wielkość drogi powrotu jest związana z nastawioną potencjometrem lub rezystorem wielkością czasu. Należy pamiętać również o tym, że wielkość drogi powrotu suwaka 26 z głowicą nożową 24 uzależniona jest od gęstości oleju w agregacie, na którą wpływa temperatura oleju. Kiedy rozdzielacz 14 zostaje przesterowany pilotem po zasileniu cewki, olej przez rozdzielacz 14 dopływa do dolnej części siłowników 20, 18.The size of the return path is related to the set potentiometer or resistor time amount. It should also be remembered that the size of the return path of the slider 26 with the cutter head 24 depends on the oil density in the aggregate, which is affected by the oil temperature. When the distributor 14 is operated by the pilot after energizing the coil, oil flows through the distributor 14 to the bottom of the actuators 20, 18.

Olej z górnej części siłownika tłokowego 20 przez rozdzielacz 14 dopływa do siłownika nurnikowego 19, a nadmiar jego filtrem 10 spływa do zbiornika agregatu 21.Oil from the upper part of the piston cylinder 20, through the distributor 14, flows to the plunger cylinder 19, and its excess through the filter 10 flows to the aggregate tank 21.

Cylinder podnoszenia stołu jest siłownikiem nurnikowym 18.The table lifting cylinder is an 18 plunger actuator.

Zasilanie w cyklach pracy siłownika nurnikowego 18 odbywa się przez rozdzielacz 14 z zamontowanym w kostce głównej zaworem bezpieczeństwa 17 i zespołem zaworów: zwrotnego 15 i przelewowego 16.The power in the cycles of operation of the plunger actuator 18 is provided by the distributor 14 with the safety valve 17 installed in the main block and the set of valves: check 15 and overflow 16.

Zaworem przelewowym 16 reguluje się tzw. twardość stołu operatorskiego, tj. siłę nacisku opadania stołu. Siłownik nurnikowy 18 jest zasilany ciśnieniem od kanału zasilającego dół cylindra roboczego.The overflow valve 16 is regulated by the so-called the hardness of the operator's table, i.e. the pressure of the lowering of the table. The plunger cylinder 18 is pressurized from the supply channel at the bottom of the working cylinder.

W chwili kiedy suwak z głowicą jest w ruchu do góry zostaje otwarty przepływ oleju z dolnej części siłownika 20 do zaworu 15, a stamtąd do siłownika 18 podnoszenia stołu łuparki. Kiedy natomiast suwak 26 z głowicą nożową 24 porusza się do dołu, to poprzez zawór 16 i rozdzielacz 14 olej z siłownika 18 kierowany jest na przelew. Pod naciskiem kamienia, na który naciska głowica nożowa 24 stół operatorski może opadać.When the slider with the head moves up, the oil flow is opened from the lower part of the actuator 20 to the valve 15, and from there to the lifting actuator 18 of the splitter table. On the other hand, when the slider 26 with the cutter head 24 moves downwards, the oil from the cylinder 18 is directed through the valve 16 and the distributor 14 to the overflow. Under the pressure of the stone on which the cutter head 24 presses, the operator table can drop.

Zawór bezpieczeństwa 17 jest ustawiony na ciśnienie 18MPa i zabezpiecza siłownik 18 podnoszenia stołu przed nadmiernym ciśnieniem.The safety valve 17 is set at a pressure of 18MPa and protects the table lifting cylinder 18 from excessive pressure.

Jeśli tłok w siłowniku tłokowym 20 oprze się o dno, zawór bezpieczeństwa 17 nie dopuszcza do powstania w układzie maksymalnego ciśnienia 33MPa.If the piston in the piston cylinder 20 rests on the bottom, the safety valve 17 prevents the formation of a maximum pressure of 33MPa in the system.

Claims

1. Hydraulic system of machines and devices with a piston cylinder, especially splitters, equipped with a main cylinder, an cylinder for raising and lowering the table, a power unit with control elements, characterized in that the main cylinder is a double-acting piston cylinder (20) connected by a set of check valves (12) with a plunger cylinder (19).

2. The system according to claim The method of claim 1, characterized in that the distributor (14) is connected by a hose (27) to the upper part of the piston cylinder (20) and a hose (28) to the lower part of the piston cylinder (20).

3. The system according to p. The method of claim 2, characterized in that the upper part of the piston cylinder (20) is connected to the plunger cylinder (19) via a distributor (14), a check valve (07) and a set of check valves (12).

4. The system according to p. The method of claim 2, characterized in that the lower part of the piston cylinder (20) is connected to the overflow through the distributor (14) and the sink filter (10) and is connected to the plunger cylinder (19) through a set of non-return valves (12).