RU2421637C2 - Pump accumulator hydraulic drive - Google Patents
Pump accumulator hydraulic drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421637C2 RU2421637C2 RU2009133532/06A RU2009133532A RU2421637C2 RU 2421637 C2 RU2421637 C2 RU 2421637C2 RU 2009133532/06 A RU2009133532/06 A RU 2009133532/06A RU 2009133532 A RU2009133532 A RU 2009133532A RU 2421637 C2 RU2421637 C2 RU 2421637C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- pressure
- pumps
- pump
- accumulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области объемного гидропривода, а именно к объемным гидроприводам с насосно-аккумуляторным источником подачи рабочей жидкости, и может быть использовано при создании новых и модернизации существующих гидравлических приводов машин и агрегатов всевозможного назначения (например, кузнечно-прессовых, строительно-дорожных и сельскохозяйственных машин, дуговых сталеплавильных печей, металло- и деревообрабатывающих станков, роботов и манипуляторов, летательных аппаратов).The invention relates to the field of volumetric hydraulic drives, namely to volumetric hydraulic drives with a pump-accumulator source of working fluid supply, and can be used to create new and modernize existing hydraulic drives of machines and assemblies for various purposes (for example, forging, construction and road and agricultural machines, arc steel-smelting furnaces, metal and woodworking machines, robots and manipulators, aircraft).
Известен насосно-аккумуляторный гидропривод, содержащий несколько объемных гидродвигателей с индивидуальными управляющими гидрораспределителями, напорные каналы которых соединены с напорным трубопроводом, насос, снабженный предохранительно-разгрузочным клапаном и через обратный клапан соединенный своим напорным каналом с напорным трубопроводом, с которым через подключающий гидроаппарат соединена жидкостная полость гидравлического аккумулятора [1]. В данном гидроприводе подключающий гидроаппарат гидроаккумулятора выполнен в виде направляющего двухлинейного двухпозиционного клапанного гидрораспределителя с гидравлическим управлением, обладающего после открытия его проходного сечения незначительным гидравлическим сопротивлением.A pump-accumulator hydraulic drive is known, comprising several volumetric hydraulic motors with individual control valves, the pressure channels of which are connected to the pressure pipe, a pump equipped with a safety and discharge valve and through a check valve connected by its pressure channel to the pressure pipe, to which a fluid cavity is connected through a connecting hydraulic device hydraulic accumulator [1]. In this hydraulic actuator, the connecting accumulator hydraulic unit is made in the form of a two-line guide two-position valve control valve with hydraulic control, which, after opening its passage section, has a slight hydraulic resistance.
При работе рассматриваемого гидропривода давление в напорном трубопроводе и, вследствие этого, в напорных каналах управляющих гидрораспределителей гидродвигателей определяется текущим значением давления в жидкостной полости гидравлического аккумулятора, которое изменяется при эксплуатации привода в относительно невысоких пределах и не зависит от текущего значения давления, необходимого для перемещения выходного звена гидродвигателя, подключенного посредством управляющего гидрораспределителя к напорному трубопроводу. В силу этого гидропривод работает как гидропривод с дроссельным управлением и при его эксплуатации имеют место значительные потери механической энергии, величина которых при прочих равных условиях тем больше, чем больше разность давления рабочей жидкости в жидкостной полости гидравлического аккумулятора и давления нагрузки (то есть давления, необходимого для преодоления внешней нагрузки на выходном звене гидродвигателя). В результате известный насосно-аккумуляторный гидропривод характеризуется невысоким коэффициентом полезного действия (КПД), что является его основным недостатком.During operation of the hydraulic drive in question, the pressure in the pressure pipe and, therefore, in the pressure channels of the control valves of the hydraulic motors is determined by the current value of the pressure in the liquid cavity of the hydraulic accumulator, which changes during operation of the drive in relatively low limits and does not depend on the current pressure value necessary to move the output a link of a hydraulic motor connected by means of a control valve to a pressure pipe. Due to this, the hydraulic actuator works as a hydraulic actuator with throttle control and during its operation there are significant losses of mechanical energy, the value of which, ceteris paribus, the greater, the greater the difference between the pressure of the working fluid in the liquid cavity of the hydraulic accumulator and the pressure of the load (i.e. the pressure required to overcome the external load on the output link of the hydraulic motor). As a result, the known pump-accumulator hydraulic drive is characterized by a low coefficient of performance (COP), which is its main disadvantage.
При отсутствии потребления гидродвигателями рабочей жидкости и заряженном до максимального давления гидравлическом аккумуляторе подаваемая насосом рабочая жидкость сливается через предохранительно-разгрузочный клапан при максимальном давлении и вся механическая энергия, потребляемая насосом от его приводящего двигателя, теряется, что еще более снижает средний КПД гидропривода.In the absence of hydraulic fluid consumption by the hydraulic motors and a hydraulic accumulator charged to the maximum pressure, the hydraulic fluid supplied by the pump is drained through the safety relief valve at maximum pressure and all the mechanical energy consumed by the pump from its drive motor is lost, which further reduces the average hydraulic drive efficiency.
Потерянная механическая энергия преобразуется в тепловую энергию, вызывая нагрев рабочей жидкости и других компонентов гидропривода, что создает при эксплуатации рассматриваемого гидропривода дополнительные проблемы, связанные с обеспечением его работы в рациональном температурном режиме.Lost mechanical energy is converted into thermal energy, causing heating of the working fluid and other components of the hydraulic actuator, which creates additional problems during operation of the hydraulic actuator under consideration in ensuring its operation in a rational temperature regime.
Использование всего одного насоса в насосно-аккумуляторном гидроприводе не позволяет повысить КПД последнего путем, например, выключения или разгрузки от работы под давлением части насосов в тех случаях, когда потребление рабочей жидкости гидродвигателями является пониженным, а гидроаккумулятор заряжен.The use of only one pump in a pump-accumulator hydraulic drive does not allow increasing the efficiency of the latter by, for example, turning off or unloading part of the pumps from working under pressure in cases where the consumption of the working fluid by the hydraulic motors is reduced and the accumulator is charged.
Для управления скоростью движения выходного звена каждого из гидродвигателей его индивидуальный управляющий гидрораспределитель должен быть выполнен дросселирующим, что усложняет конструкцию и эксплуатацию гидропривода и увеличивает его стоимость (тем в большей степени, чем больше гидродвигателей входит в состав гидропривода).To control the speed of the output link of each of the hydraulic motors, its individual control valve must be throttled, which complicates the design and operation of the hydraulic actuator and increases its cost (the more so, the more hydraulic motors are included in the hydraulic actuator).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является принятый в качестве прототипа насосно-аккумуляторный гидропривод, содержащий несколько объемных гидродвигателей с индивидуальными управляющими гидрораспределителями, напорные каналы которых соединены с напорным трубопроводом, насосы, каждый из которых снабжен индивидуальным предохранительно-разгрузочным клапаном и через индивидуальный обратный клапан своим напорным каналом соединен с общим напорным коллектором насосов, с которым через подключающий гидроаппарат соединена жидкостная полость гидравлического аккумулятора и который соединен с напорным трубопроводом [2]. В данном насосно-аккумуляторном гидроприводе общий напорный коллектор насосов непосредственно соединен с напорным трубопроводом.Closest to the claimed technical solution is a pump-accumulator hydraulic actuator adopted as a prototype, comprising several volumetric hydraulic motors with individual control valves, pressure channels of which are connected to a pressure pipe, pumps, each of which is equipped with an individual safety and discharge valve and through its own individual check valve the pressure channel is connected to a common pressure collector of the pumps, to which through the connecting hydraulic unit the liquid cavity of the hydraulic accumulator is not connected and which is connected to the pressure pipe [2]. In this pump-accumulator hydraulic drive, the common pressure header of the pumps is directly connected to the pressure pipe.
При работе рассматриваемого гидропривода после открытия проходного сечения подключающего гидроаппарата, который выполнен направляющим, давление в напорном трубопроводе и, вследствие этого, в напорных каналах управляющих гидрораспределителей гидродвигателей определяется текущим значением давления в жидкостной полости гидравлического аккумулятора, которое изменяется при эксплуатации привода в относительно невысоких пределах и не зависит от текущего значения давления, необходимого для перемещения выходного звена гидродвигателя, подключенного посредством управляющего гидрораспределителя к напорному трубопроводу. В силу этого гидропривод работает как гидропривод с дроссельным управлением и при его эксплуатации имеют место значительные потери механической энергии, величина которых при прочих равных условиях тем больше, чем больше разность давления рабочей жидкости в жидкостной полости гидравлического аккумулятора и давления нагрузки (то есть давления, необходимого для преодоления внешней нагрузки на выходном звене гидродвигателя). В результате известный насосно-аккумуляторный гидропривод характеризуется невысоким КПД, что является его главным недостатком.During operation of the hydraulic drive in question after opening the passage section of the connecting hydraulic unit, which is made guide, the pressure in the pressure pipe and, as a result, in the pressure channels of the control valves of the hydraulic motors is determined by the current pressure in the liquid cavity of the hydraulic accumulator, which changes during operation of the drive in relatively low limits and independent of the current pressure value required to move the output link of the hydraulic motor, p connected via a control valve to the pressure pipe. Due to this, the hydraulic actuator works as a hydraulic actuator with throttle control and during its operation there are significant losses of mechanical energy, the value of which, ceteris paribus, the greater, the greater the difference between the pressure of the working fluid in the liquid cavity of the hydraulic accumulator and the pressure of the load (i.e. the pressure required to overcome the external load on the output link of the hydraulic motor). As a result, the known pump-accumulator hydraulic drive is characterized by low efficiency, which is its main drawback.
Потерянная механическая энергия преобразуется в тепловую энергию, вызывая нагрев рабочей жидкости и других компонентов гидропривода, что создает при эксплуатации рассматриваемого гидропривода дополнительные проблемы, связанные с обеспечением его работы в рациональном температурном режиме.Lost mechanical energy is converted into thermal energy, causing heating of the working fluid and other components of the hydraulic actuator, which creates additional problems during operation of the hydraulic actuator under consideration in ensuring its operation in a rational temperature regime.
Для управления скоростью движения выходного звена каждого из гидродвигателей его индивидуальный управляющий гидрораспределитель должен быть выполнен дросселирующим, что усложняет конструкцию и эксплуатацию гидропривода и увеличивает его стоимость (тем в большей степени, чем больше гидродвигателей входит в состав гидропривода). Причем каждый управляющий дросселирующий гидрораспределитель должен быть рассчитан на максимальный расход, при котором рабочая жидкость должна поступать в соответствующий гидродвигатель при эксплуатации гидропривода.To control the speed of the output link of each of the hydraulic motors, its individual control valve must be throttled, which complicates the design and operation of the hydraulic actuator and increases its cost (the more so, the more hydraulic motors are included in the hydraulic actuator). Moreover, each control throttle control valve must be designed for the maximum flow rate at which the working fluid must flow into the corresponding hydraulic motor during operation of the hydraulic actuator.
При закрытом проходном сечении подключающего устройства гидроаккумулятора и подаче жидкости к тому или иному из гидродвигателей от насосов через полностью открытые проходные сечения рабочих окон соответствующего управляющего гидрораспределителя можно избежать дополнительных потерь энергии в процессе работы привода. В указанном случае давление в напорном коллекторе насосов является близким к давлению в напорной полости гидродвигателя, отличаясь от последнего лишь на величину потерь давления в гидролиниях и на рабочих окнах управляющего гидрораспределителя. Эти потери давления при правильном выборе условного прохода гидролиний и управляющего гидрораспределителя являются незначительными. Однако при таком режиме эксплуатации гидропривода отсутствует возможность использования для подзарядки гидроаккумулятора тех насосов, которые в текущий момент времени не заняты для подачи рабочей жидкости к гидродвигателю, что снижает функциональные возможности гидропривода. Кроме того, при этом скорость выходного звена гидродвигателя может регулироваться лишь ступенчато (за счет перевода части насосов с разгрузочного режима работы на режим работы под давлением и обратно) и иметь лишь относительно небольшие значения (в силу ограниченности подачи насосов).When the passage section of the accumulator connecting device is closed and the fluid is supplied to one of the hydraulic motors from the pumps through the fully open passage sections of the working windows of the corresponding control valve, additional energy losses during the drive operation can be avoided. In this case, the pressure in the pressure head of the pumps is close to the pressure in the pressure cavity of the hydraulic motor, differing from the latter only by the magnitude of the pressure loss in the hydraulic lines and on the working windows of the control valve. These pressure losses with the correct choice of the conditional passage of the hydraulic lines and the control valve are insignificant. However, in such a mode of operation of the hydraulic actuator, it is not possible to use those pumps that are not currently occupied to supply the working fluid to the hydraulic motor for recharging the hydraulic accumulator, which reduces the functionality of the hydraulic actuator. In addition, at the same time, the speed of the output link of the hydraulic motor can only be adjusted stepwise (due to the transfer of some of the pumps from the unloading mode to the pressure mode and vice versa) and have only relatively small values (due to the limited supply of pumps).
Таким образом, известный насосно-аккумуляторный гидропривод характеризуется недостаточно высокими эксплуатационными характеристиками, а именно: низким коэффициентом полезного действия, повышенной сложностью конструкции и ограниченностью вариантов использования входящих в его состав насосов.Thus, the well-known pump-accumulator hydraulic drive is characterized by insufficiently high performance characteristics, namely: low efficiency, increased design complexity and limited use of the pumps included in it.
Технической задачей, решаемой изобретением, является улучшение эксплуатационных характеристик насосно-аккумуляторного гидропривода путем снижения потерь энергии при его работе (в частности, за счет расширения количества возможных вариантов использования входящих в состав гидропривода насосов), упрощения его конструкции и обслуживания (за счет сокращения количества применяемых дросселирующих гидрораспределителей).The technical problem solved by the invention is to improve the operational characteristics of the pump-accumulator hydraulic drive by reducing energy losses during its operation (in particular, by expanding the number of possible options for using the pumps included in the hydraulic drive), simplifying its design and maintenance (by reducing the number of used throttling valves).
Для решения поставленной технической задачи в известном насосно-аккумуляторном гидроприводе, содержащем несколько объемных гидродвигателей с индивидуальными управляющими гидрораспределителями, напорные каналы которых соединены с напорным трубопроводом, насосы, каждый из которых снабжен индивидуальным предохранительно-разгрузочным клапаном и через индивидуальный обратный клапан своим напорным каналом соединен с общим напорным коллектором насосов, с которым через подключающий гидроаппарат соединена жидкостная полость гидравлического аккумулятора и который соединен с напорным трубопроводом, согласно изобретению общий напорный коллектор насосов соединен с напорным трубопроводом посредством дросселирующего гидроаппарата с дистанционным управлением, а напорный канал каждого насоса соединен с напорным трубопроводом с помощью индивидуального вспомогательного гидрораспределителя, в одной из рабочих позиций запорного элемента которого проходное сечение между напорным каналом насоса и напорным трубопроводом перекрыто.To solve the technical problem in the well-known pump-accumulator hydraulic drive containing several volumetric hydraulic motors with individual control valves, the pressure channels of which are connected to the pressure pipe, pumps, each of which is equipped with an individual pressure relief valve and through an individual check valve with its pressure channel, is connected to a common pressure head manifold of pumps with which a hydraulic cavity is connected through a connecting hydraulic unit accumulator and which is connected to the pressure pipe, according to the invention, the common pressure manifold of the pumps is connected to the pressure pipe by means of a throttling hydraulic device with remote control, and the pressure channel of each pump is connected to the pressure pipe by means of an individual auxiliary valve, in one of the working positions of the shut-off element of which the section between the pressure channel of the pump and the pressure pipe is closed.
Соединение общего напорного коллектора насосов (с которым посредством подключающего гидроаппарата соединена жидкостная полость гидроаккумулятора) с напорным трубопроводом посредством дросселирующего гидроаппарата с дистанционным управлением, а напорного канала каждого насоса с напорным трубопроводом с помощью индивидуального вспомогательного гидрораспределителя, в одной из рабочих позиций запорного элемента которого проходное сечение между напорным каналом насоса и напорным трубопроводом перекрыто, позволяет обеспечивать подачу рабочей жидкости от любого из насосов к гидродвигателю при давлении в напорном канале насоса, определяемом текущей нагрузкой на выходном звене соответствующего гидродвигателя и плавно регулируемом (от нуля до максимально возможного значения) суммарном расходе рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатель из жидкостной полости гидроаккумулятора и от насосов. Причем такая возможность достигается (вне зависимости от количества имеющихся в гидроприводе гидродвигателей) с помощью единственного упомянутого дросселирующего гидроаппарата, что существенно упрощает конструкцию насосно-аккумуляторного гидропривода с несколькими гидродвигателями. При этом каждый из тех насосов, который не занят в текущий момент для подачи рабочей жидкости к гидродвигателю, может быть разгружен или использоваться для подзарядки гидроаккумулятора. В результате снижаются потери энергии и увеличивается КПД гидропривода, упрощаются его конструкция и обслуживание, повышается эффективность.Connection of a common pressure head pump manifold (to which a hydraulic accumulator fluid cavity is connected via a connecting hydraulic unit) with a pressure pipe by means of a throttling hydraulic device with remote control, and a pressure channel of each pump with a pressure pipe using an individual auxiliary valve, in one of the working positions of the shut-off element of which the cross-section between the pressure channel of the pump and the pressure pipe is closed, allows for sensing the working fluid from any of the pumps to the hydraulic motor at a pressure in the pressure channel of the pump, determined by the current load on the output link of the corresponding hydraulic motor and continuously adjustable (from zero to the maximum possible value) the total flow rate of the working fluid entering the hydraulic motor from the hydraulic accumulator fluid cavity and from the pumps . Moreover, this possibility is achieved (regardless of the number of hydraulic motors available in the hydraulic drive) using the only mentioned throttling hydraulic device, which greatly simplifies the design of the pump-accumulator hydraulic drive with several hydraulic motors. At the same time, each of those pumps that is not currently busy for supplying the working fluid to the hydraulic motor can be unloaded or used to recharge the hydraulic accumulator. As a result, energy losses are reduced and the hydraulic drive efficiency is increased, its design and maintenance are simplified, and its efficiency is increased.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена упрощенная гидравлическая принципиальная схема насосно-аккумуляторного гидропривода.The invention is illustrated in the drawing, which shows a simplified hydraulic circuit diagram of a pump-accumulator hydraulic drive.
Насосно-аккумуляторный гидропривод содержит объемные гидродвигатели (гидроцилиндры) 1 и 2 с индивидуальными управляющими направляющими гидрораспределителями соответственно 3, 4, напорные каналы которых соединены с напорным трубопроводом 5, насосы 6, 7, каждый из которых снабжен индивидуальным предохранительно-разгрузочным клапаном соответственно 8, 9 и через индивидуальный обратный клапан 10, 11 соединен своим напорным каналом с общим напорным коллектором 12 насосов, с которым через подключающий гидроаппарат 13 соединена также жидкостная полость гидравлического аккумулятора 14. Общий напорный коллектор 12 насосов соединен с напорным трубопроводом 5 посредством дросселирующего гидроаппарата 15 с дистанционным управлением, а напорный канал каждого из насосов 6, 7 соединен с напорным трубопроводом 5 с помощью индивидуального вспомогательного направляющего гидрораспределителя соответственно 16, 17.The pump-accumulator hydraulic drive contains volumetric hydraulic motors (hydraulic cylinders) 1 and 2 with individual control directional control valves, respectively, 3, 4, pressure channels of which are connected to the pressure pipe 5, pumps 6, 7, each of which is equipped with an individual safety and discharge valve, respectively, 8, 9 and through an individual non-return valve 10, 11 is connected by its pressure channel to a common pressure manifold 12 of the pumps, to which, through the connecting hydraulic device 13 is also connected liquid awn pressure accumulator 14. The overall pump pressure manifold 12 is connected to the pressure pipe 5 via the throttle decoupler 15 with remote control, and flow channel each pump 6, 7 is connected to the feed line 5 via an individual control valve respectively the auxiliary guide 16, 17.
Предохранительно-разгрузочные клапаны 8, 9 выполнены с электрическим управлением с нормально открытым проходным сечением.Safety and unloading valves 8, 9 are made with electric control with a normally open passage section.
Дросселирующий гидроаппарат 15 выполнен в виде двухлинейного двухпозиционного дросселирующего гидрораспределителя. В исходной позиции запорно-регулирующего элемента дросселирующего гидроаппарата 15 его проходное сечение полностью закрыто и напорный (входной) и исполнительный (рабочий) каналы гидроаппарата 15, соединенные соответственно с общим напорным коллектором 12 насосов и с напорным трубопроводом 5 (с которым соединены в свою очередь напорные каналы управляющих гидрораспределителей 3, 4), разобщены.The throttling hydraulic device 15 is made in the form of a two-line on-off throttle control valve. In the initial position of the locking-regulating element of the throttling hydraulic device 15, its flow cross-section is completely closed and the pressure (input) and executive (working) channels of the hydraulic device 15 are connected respectively to a common pressure header 12 of the pumps and to a pressure pipe 5 (to which pressure channels of control valves 3, 4) are disconnected.
Вспомогательные гидрораспределители 16, 17 выполнены двухлинейными двухпозиционными. При этом в первой исходной рабочей позиции запорного элемента каждого вспомогательного гидрораспределителя проходное сечение между напорным каналом соответствующего насоса и напорным трубопроводом 5 перекрыто, а во второй рабочей позиции - открыто.Auxiliary control valves 16, 17 are made of two-line on-off. At the same time, in the first initial working position of the shutoff element of each auxiliary control valve, the passage section between the pressure channel of the corresponding pump and pressure pipe 5 is closed, and in the second working position it is open.
Всасывающий канал каждого из насосов 6, 7, а также сливные каналы предохранительно-разгрузочных клапанов 8, 9 и управляющих гидрораспределителей 3, 4 соединены с гидробаком 18.The suction channel of each of the pumps 6, 7, as well as the drain channels of the safety relief valves 8, 9 and control valves 3, 4 are connected to the hydraulic tank 18.
На чертеже направляющие гидрораспределители 3, 4, 16, 17 и дросселирующий гидроаппарат 15 показаны как гидроаппараты с электрогидравлическим управлением с питанием управляющего гидравлического каскада от независимого гидравлического источника питания (на чертеже независимый гидравлический источник питания не показан). В общем случае управление перечисленных гидроаппаратов может быть иным (например, электрическим).In the drawing, the directional control valves 3, 4, 16, 17 and the throttling hydraulic device 15 are shown as electro-hydraulic control units powered by a control hydraulic cascade from an independent hydraulic power source (an independent hydraulic power source is not shown in the drawing). In the general case, the control of the listed hydraulic units can be different (for example, electric).
Подключающий гидроаппарат 13 выполнен в виде гидрозамка 19, управляемого посредством трехлинейного двухпозиционного направляющего гидрораспределителя 20 с электрическим управлением. При этом напорный канал гидрораспределителя 20 соединен с рабочим каналом гидрозамка 19 со стороны подключения последнего к гидроаккумулятору 14, исполнительный канал - с полостью управления гидрозамка, а сливной канал - со сливом.The connecting hydraulic device 13 is made in the form of a hydraulic lock 19, controlled by a three-line two-position directional control valve 20 with electric control. In this case, the pressure channel of the valve 20 is connected to the working channel of the hydraulic lock 19 from the side of the latter connecting to the hydraulic accumulator 14, the Executive channel - with the control cavity of the hydraulic lock, and the drain channel - with a drain.
Гидрозамок 19 установлен так, что при отсутствии управляющего сигнала исключает движение рабочей жидкости от гидравлического аккумулятора 14 к общему напорному коллектору 12 насосов.The hydraulic lock 19 is set so that in the absence of a control signal eliminates the movement of the working fluid from the hydraulic accumulator 14 to the common pressure head manifold 12 of the pumps.
В первой исходной позиции запорного элемента гидрораспределителя 20 (при обесточенном электромагните его управления) исполнительный канал данного гидрораспределителя соединен со сливным каналом (при этом напорный канал перекрыт), а во второй рабочей позиции - с напорным каналом (при этом сливной канал перекрыт).In the first initial position of the shutter element of the control valve 20 (when the control solenoid is de-energized), the executive channel of this control valve is connected to the drain channel (the pressure channel is blocked), and in the second working position, it is connected to the pressure channel (the drain channel is closed).
Для визуального и дистанционного автоматического контроля величины давления в гидравлическом аккумуляторе 14 к его жидкостной полости подсоединены электроконтактный манометр 21 и датчик давления 22, частично дублирующие друг друга.For visual and remote automatic control of the pressure in the hydraulic accumulator 14, an electric contact pressure gauge 21 and a pressure sensor 22, partially duplicating each other, are connected to its liquid cavity.
На чертеже показана схема насосно-аккумуляторного гидропривода с двумя гидродвигателями 1, 2 и двумя насосами 6, 7. В общем случае количество гидродвигателей (с соответствующими управляющими гидрораспределителями) и количество насосов (с соответствующими предохранительно-разгрузочными клапанами, обратными клапанами и вспомогательными гидрораспределителями) может быть любым.The drawing shows a diagram of a pump-accumulator hydraulic drive with two hydraulic motors 1, 2 and two pumps 6, 7. In general, the number of hydraulic motors (with the corresponding control valves) and the number of pumps (with the corresponding safety and discharge valves, check valves and auxiliary valves) to be any.
На чертеже гидродвигатель 1 показан как плунжерный гидроцилиндр, а гидродвигатель 2 - как поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком. Для исключения нарушения сплошности рабочей жидкости в рабочей полости гидроцилиндра 1 при выдвижении его плунжера под действием внешней попутной нагрузки указанная полость подсоединена посредством обратного клапана 23, выполняющего функцию наполнительного, к сливным каналам управляющих гидрораспределителей 3, 4, которые, как указывалось выше, соединены с гидробаком 18.In the drawing, hydraulic motor 1 is shown as a plunger hydraulic cylinder, and hydraulic motor 2 is shown as a double-acting piston hydraulic cylinder with a double-sided rod. To avoid disruption of the continuity of the working fluid in the working cavity of the hydraulic cylinder 1 when extending its plunger under the influence of an external associated load, this cavity is connected via a check valve 23, which serves as a filling valve, to the drain channels of the control valves 3, 4, which, as mentioned above, are connected to the hydraulic tank eighteen.
Предлагаемый насосно-аккумуляторный гидропривод работает следующим образом.The proposed battery-hydraulic drive operates as follows.
При штатных условиях эксплуатации гидропривода на электромагнит гидрораспределителя 20 подано управляющее напряжение. При этом запорный элемент гидрораспределителя 20 занимает вторую рабочую позицию, в которой исполнительный (рабочий) канал данного гидрораспределителя соединяется с его напорным каналом, в результате чего полость управления гидрозамка 19 оказывается соединенной с рабочим каналом гидрозамка 19 со стороны подключения его к гидроаккумулятору 14. При достаточном давлении жидкости в гидроаккумуляторе 14 проходное сечение гидрозамка 19 оказывается открытым и жидкость может двигаться через гидрозамок 19 как из гидроаккумулятора 14, так и в него. При недостаточном давлении жидкости в гидроаккумуляторе 14 движение жидкости через гидрозамок 19 (через подключающий гидроаппарат 13) возможно только в направлении гидроаккумулятора 14, то есть возможность дальнейшей разрядки гидроаккумулятора 14 исключается, а возможность его зарядки сохраняется.Under normal operating conditions of the hydraulic actuator, a control voltage is supplied to the control valve electromagnet 20. In this case, the locking element of the valve 20 occupies the second working position, in which the executive (working) channel of the valve is connected to its pressure channel, as a result of which the control chamber of the hydraulic lock 19 is connected to the working channel of the hydraulic lock 19 from the side of its connection to the hydraulic accumulator 14. If sufficient the pressure of the fluid in the accumulator 14, the flow section of the hydraulic lock 19 is open and the fluid can move through the hydraulic lock 19 both from and into the hydraulic accumulator 14. With insufficient fluid pressure in the accumulator 14, the movement of fluid through the hydraulic lock 19 (through the connecting hydraulic unit 13) is possible only in the direction of the hydraulic accumulator 14, that is, the possibility of further discharge of the hydraulic accumulator 14 is excluded, and the possibility of charging is maintained.
Предположим, что с помощью какого-либо командоаппарата (например, джойстика) (на чертеже командоаппарат не показан) сформирован сигнал на перемещение выходного звена гидродвигателя 2 двухстороннего действия в определенном направлении с заданной скоростью.Suppose that using a command device (for example, a joystick) (the command device is not shown in the drawing), a signal is generated to move the output link of a two-way hydraulic motor 2 in a certain direction at a given speed.
В зависимости от заданного направления движения с помощью управляющего контроллера (на чертеже управляющий контроллер не показан) подается управляющее напряжение на соответствующий из электромагнитов управляющего гидрораспределителя 4. При этом одна из рабочих полостей гидроцилиндра 2 соединяется с напорным каналом гидрораспределителя 4, а другая - со сливным каналом этого гидрораспределителя.Depending on the specified direction of movement, a control voltage is supplied using the control controller (the control controller is not shown in the drawing) to the corresponding solenoid of the control valve 4. In this case, one of the working cavities of the hydraulic cylinder 2 is connected to the pressure channel of the hydraulic valve 4, and the other to the drain channel this directional control valve.
В зависимости от заданного значения скорости движения выходного звена гидродвигателя возможны следующие варианты работы гидропривода.Depending on the set value of the speed of the output link of the hydraulic motor, the following options for the operation of the hydraulic drive are possible.
Если для обеспечения движения выходного звена гидродвигателя 2 с заданной скоростью требуется расход, превышающий суммарную подачу насосов 6 и 7, то подается управляющее напряжение на электромагниты предохранительно-разгрузочных клапанов 8, 9, в результате чего указанные клапаны переводятся с разгрузочного на рабочий режим работы, при котором их проходное сечение закрыто (при условии, что давление на входе предохранительно-разгрузочного клапана не превышает давление настойки клапана). Одновременно управляющее напряжение подается на электромагниты вспомогательных гидрораспределителей 16, 17, в результате чего происходит открытие проходного сечения каждого из них и соединение напорного канала соответствующего из насосов 6, 7 с напорным трубопроводом 5. При этом рабочая жидкость, подаваемая насосами 6 и 7, поступает через гидрораспределители соответственно 16 и 17 в напорный трубопровод 5 и далее в напорный канал управляющего гидрораспределителя 4 при давлении, определяемом давлением в рабочей полости гидродвигателя 2, соединенной в текущий момент времени с напорным каналом распределителя 4. При этом проходное сечение обратных клапанов 10 и 11 закрыто, поскольку давление в жидкостной полости гидроаккумулятора 14 при штатных условиях эксплуатации гидропривода выше давления, необходимого для преодоления внешних нагрузок на выходном звене любого из гидродвигателей.If, to ensure the movement of the output link of the hydraulic motor 2 with a given speed, a flow rate is required that exceeds the total supply of pumps 6 and 7, then the control voltage is supplied to the electromagnets of the safety-unloading valves 8, 9, as a result of which these valves are transferred from the unloading to the operating mode, where their flow area is closed (provided that the pressure at the inlet of the safety-discharge valve does not exceed the pressure of the valve tincture). At the same time, the control voltage is supplied to the electromagnets of the auxiliary control valves 16, 17, as a result of which the passage section of each of them opens and the pressure channel of the corresponding pump 6, 7 is connected to the pressure pipe 5. In this case, the working fluid supplied by the pumps 6 and 7 flows through hydraulic valves 16 and 17, respectively, into the pressure pipe 5 and then into the pressure channel of the control valve 4 at a pressure determined by the pressure in the working cavity of the hydraulic motor 2, at the current time with the pressure channel of the distributor 4. In this case, the orifice of the check valves 10 and 11 is closed, since the pressure in the liquid cavity of the accumulator 14 under normal operating conditions of the hydraulic actuator is higher than the pressure necessary to overcome external loads at the output link of any of the hydraulic motors.
Недостаток расхода рабочей жидкости, поступающей в рабочую полость гидродвигателя 2 непосредственно от насосов 6 и 7, восполняется из аккумулятора 14 путем открытия проходного сечения дросселирующего гидроаппарата 15 на соответствующую величину согласно электрическому сигналу, поступающему на пропорциональный электромагнит гидроаппарата 15 от управляющего контроллера гидропривода.The lack of flow of the working fluid entering the working cavity of the hydraulic motor 2 directly from the pumps 6 and 7 is made up from the accumulator 14 by opening the passage section of the throttling hydraulic device 15 by an appropriate amount according to the electrical signal supplied to the proportional electromagnet of the hydraulic device 15 from the hydraulic control controller.
Если для обеспечения движения выходного звена гидродвигателя 2 с заданной скоростью требуется расход, меньший суммарной подачи насосов 6 и 7, но превышающий подачу хотя бы одного из этих насосов, то с разгрузочного на рабочий режим переводится тот из насосов 6 и 7, для которого положительная разность между потребным расходом рабочей жидкости и подачей насоса имеет наименьшее значение. Одновременно подается управляющее напряжение на электромагнит вспомогательного гидрораспределителя (16 или 17), соединяющего напорный канал этого насоса с напорным трубопроводом 5.If, to ensure the movement of the output link of the hydraulic motor 2 with a given speed, a flow rate is required that is less than the total supply of pumps 6 and 7, but exceeds the supply of at least one of these pumps, then the pump 6 and 7, for which a positive difference between the required flow rate of the working fluid and the pump flow is of the least importance. At the same time, a control voltage is applied to the electromagnet of the auxiliary control valve (16 or 17) connecting the pressure channel of this pump to the pressure pipe 5.
Недостаток расхода рабочей жидкости, поступающей в рабочую полость гидродвигателя 2 непосредственно от насоса 6 или 7, восполняется из гидроаккумулятора 14 путем открытия проходного сечения дросселирующего гидроаппарата 15 на соответствующую величину согласно электрическому сигналу, поступающему на пропорциональный электромагнит гидроаппарата 15 от управляющего контроллера гидропривода.The lack of flow of the working fluid entering the working cavity of the hydraulic motor 2 directly from the pump 6 or 7 is compensated from the hydraulic accumulator 14 by opening the passage section of the throttling hydraulic device 15 by an appropriate amount according to the electric signal supplied to the proportional electromagnet of the hydraulic device 15 from the control controller of the hydraulic actuator.
При переводе другого насоса с разгрузочного на рабочий режим подаваемая им жидкость через соответствующий из обратных клапанов (10, если это насос 6, или 11, если это насос 7) поступает к гидроаккумулятору 14, благодаря чему снижается интенсивность разрядки гидроаккумулятора или обеспечивается его подзарядка. Возможность насосно-аккумуляторного гидропривода работать в указанном режиме (когда часть насосов обеспечивает подачу рабочей жидкости к гидродвигателю при давлении, определяемом внешней нагрузкой на выходном звене гидродвигателя, а часть используется для подзарядки гидроаккумулятора) повышает эффективность гидропривода, позволяя более рационально использовать установочную мощность входящих в его состав насосов.When the other pump is switched from the unloading to the operating mode, the liquid supplied by it through the corresponding one of the check valves (10, if it is pump 6, or 11, if it is pump 7) enters the accumulator 14, thereby reducing the discharge intensity of the accumulator or ensuring its recharge. The ability of the pump-accumulator hydraulic drive to work in the specified mode (when part of the pumps provides the supply of working fluid to the hydraulic motor at a pressure determined by the external load on the output link of the hydraulic motor, and part is used to recharge the hydraulic accumulator) increases the efficiency of the hydraulic actuator, allowing more rational use of the installed power of its composition of pumps.
Если для обеспечения движения выходного звена гидродвигателя 2 с заданной скоростью требуется расход, меньший подачи любого из насосов 6 и 7, то подача рабочей жидкости в рабочую полость гидродвигателя 2 производится только из гидроаккумулятора 14 путем открытия проходного сечения дросселирующего гидроаппарата 15 на соответствующую величину согласно электрическому сигналу, поступающему на пропорциональный электромагнит гидроаппарата 15 от управляющего контроллера гидропривода.If to ensure the movement of the output link of the hydraulic motor 2 with a given speed, a flow rate less than the supply of any of the pumps 6 and 7 is required, then the supply of the working fluid to the working cavity of the hydraulic motor 2 is carried out only from the hydraulic accumulator 14 by opening the passage section of the throttle hydraulic unit 15 by an appropriate value according to the electric signal coming to the proportional electromagnet of the hydraulic unit 15 from the control controller of the hydraulic actuator.
В данном случае любой из насосов 6, 7 может работать как в разгрузочном режиме, так и рабочем режиме, используясь для подзарядки гидравлического аккумулятора 14.In this case, any of the pumps 6, 7 can operate both in the unloading mode and in the operating mode, used to recharge the hydraulic accumulator 14.
Работа гидропривода при подаче управляющего сигнала на выдвижение плунжера гидродвигателя 1 происходит аналогичным образом. При этом также в случае необходимости в расходах жидкости, превышающих подачу одного из насосов 6, 7 или суммарную подачу обоих этих насосов, рабочая жидкость одним или обоими указанными насосами подается при давлении, определяемом давлением в рабочей полости гидродвигателя 1, а недостаток расхода рабочей жидкости восполняется из гидроаккумулятора 14 путем открытия проходного сечения дросселирующего гидроаппарата 15 на соответствующую величину согласно электрическому сигналу, поступающему на пропорциональный электромагнит гидроаппарата 15 от управляющего контроллера гидропривода.The operation of the hydraulic drive when applying a control signal to the extension of the plunger of the hydraulic motor 1 occurs in a similar way. Moreover, if necessary, in the case of fluid flows exceeding the supply of one of the pumps 6, 7 or the total supply of both of these pumps, the working fluid is supplied by one or both of these pumps at a pressure determined by the pressure in the working cavity of the hydraulic motor 1, and the lack of flow of the working fluid is compensated from the accumulator 14 by opening the passage section of the throttling hydraulic device 15 by an appropriate value according to the electric signal supplied to the proportional electromagnet of the hydraulic device That 15 from the control controller of the hydraulic actuator.
При выдвижении плунжера гидродвигателя 1 под действием внешней попутной нагрузки, а также при обратном движении плунжера под действием внешней нагрузки (например, под действием силы тяжести оборудования), жидкость под давлением для работы гидродвигателя 1 не требуется. Поэтому в отмеченных случаях насосы 6 и 7 или работают в разгрузочном режиме (при обесточенных электромагнитах предохранительно-разгрузочных клапанов 8, 9), или используются для подзарядки гидравлического аккумулятора 14 (в результате подачи управляющего напряжения на электромагниты предохранительно-разгрузочных клапанов 8, 9). То же самое имеет место в те промежутки времени, когда не происходит движение выходного звена ни одного из имеющихся в составе гидропривода гидродвигателей (отсутствуют команды на выполнение рабочих операций).When extending the plunger of the hydraulic motor 1 under the influence of an external associated load, and also when the plunger moves backward under the influence of an external load (for example, under the influence of the gravity of the equipment), liquid under pressure is not required for the operation of the hydraulic motor 1. Therefore, in the cases noted, the pumps 6 and 7 either operate in unloading mode (with de-energized electromagnets of the safety relief valves 8, 9), or are used to recharge the hydraulic accumulator 14 (as a result of supplying control voltage to the electromagnets of the safety relief valves 8, 9). The same thing occurs at those time intervals when there is no movement of the output link of any of the hydraulic motors available in the hydraulic drive (there are no commands for performing work operations).
Сигналы на перевод одного или обоих из насосов 6, 7 с разгрузочного на рабочий режим (то есть сигналы на подачу управляющего напряжения на электромагнит соответствующего из предохранительно-разгрузочных клапанов 8, 9) для осуществления подзарядки гидроаккумулятора 14, а также обратные сигналы для прекращения использования соответствующего насоса для подзарядки гидроаккумулятора 14 формируются управляющим контроллером гидропривода на основании сигналов о величине давления в жидкостной полости гидроаккумулятора 14, поступающих от электроконтактного манометра 21 и датчика давления 22. При этом приоритетными являются сигналы на выполнение рабочих операций с использованием гидродвигателей 1, 2, формируемые оператором.Signals for transferring one or both of the pumps 6, 7 from unloading to operating mode (that is, signals for supplying a control voltage to the electromagnet of the corresponding safety and unloading valves 8, 9) to recharge the accumulator 14, as well as feedback signals to stop using the corresponding pumps for recharging the hydraulic accumulator 14 are formed by the control controller of the hydraulic actuator based on the signals about the pressure in the liquid cavity of the hydraulic accumulator 14 coming from the electric contact pressure gauge 21 and pressure sensor 22. In this case, priority is given to signals for performing work operations using hydraulic motors 1, 2 generated by the operator.
При значении давления жидкости в гидроаккумуляторе 14, меньшем некоторого установленного уровня, по сигналу управляющего контроллера электромагнит гидрораспределителя 20 обесточивается. При этом запорный элемент гидрораспределителя 20 занимает исходную рабочую позицию, в которой исполнительный (рабочий) канал данного гидрораспределителя соединяется с его сливным каналом, в результате чего полость управления гидрозамка 19 оказывается соединенной со сливом. При этом движение жидкости через гидрозамок 19 возможно только в направлении гидроаккумулятора 14, то есть возможность дальнейшей разрядки гидроаккумулятора 14 исключается (что является очень существенным при использовании пневмогидравлического аккумулятора без разделения сред), а возможность его зарядки сохраняется.When the fluid pressure in the accumulator 14 is less than a certain set level, the signal of the control controller electromagnet valve 20 is de-energized. In this case, the locking element of the control valve 20 occupies the initial operating position, in which the executive (working) channel of the control valve is connected to its drain channel, as a result of which the control chamber of the hydraulic lock 19 is connected to the drain. In this case, the movement of fluid through the hydraulic lock 19 is possible only in the direction of the hydraulic accumulator 14, that is, the possibility of further discharge of the hydraulic accumulator 14 is excluded (which is very important when using a pneumohydraulic accumulator without separating the media), and the possibility of charging it remains.
Как следует из вышеприведенного описания устройства и работы, предлагаемый насосно-аккумуляторный гидропривод характеризуется пониженными потерями энергии при его работе (благодаря поступлению части рабочей жидкости к гидродвигателям непосредственно от насосов без ее дросселирования), упрощенной конструкцией (за счет применения всего одного дросселирующего гидрораспределителя для регулирования скорости движения выходного звена любого из входящих в его состав гидродвигателей), что облегчает обслуживание гидропривода в процессе его эксплуатации, и расширением количества возможных вариантов работы, входящих в состав гидропривода насосов, что способствует более рациональному использованию их установочной мощности.As follows from the above description of the device and operation, the proposed pump-accumulator hydraulic drive is characterized by reduced energy losses during its operation (due to the flow of part of the working fluid to the hydraulic motors directly from the pumps without throttling it), simplified design (due to the use of only one throttling valve for speed control movement of the output link of any of the hydraulic motors included in its composition), which facilitates the maintenance of the hydraulic drive in the process of e on the operation and expansion of the number of operational options that are part of the hydraulic drive pumps, which contributes to more efficient use of their installed capacity.
Насосно-аккумуляторный гидропривод может быть использован в приводах кузнечно-прессовых, строительно-дорожных и сельскохозяйственных машин, дуговых сталеплавильных печей, металло- и деревообрабатывающих станков, роботов и манипуляторов, летательных аппаратов.The pump-accumulator hydraulic drive can be used in drives of forge-pressing, construction-road and agricultural machines, arc steel-smelting furnaces, metal and woodworking machines, robots and manipulators, aircraft.
Источники информацииInformation sources
1. Гидравлическая система: Авторское свидетельство SU №1716201, МКИ F15B 11/02. Заявлено 08.01.1990. Опубликовано 29.02.1992.1. Hydraulic system: Copyright certificate SU No. 1716201, MKI F15B 11/02. Declared January 8, 1990. Published on February 29th, 1992.
2. Мюллер Э. Гидравлические прессы и их приводы. Т.1. Ковочные прессы / Перевод с нем. - М.: Машиностроение, 1965. - С.209, рис.153.2. Muller E. Hydraulic presses and their drives. T.1. Forging presses / Translation with it. - M.: Mechanical Engineering, 1965. - P.209, Fig. 153.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009133532/06A RU2421637C2 (en) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Pump accumulator hydraulic drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009133532/06A RU2421637C2 (en) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Pump accumulator hydraulic drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009133532A RU2009133532A (en) | 2011-03-20 |
| RU2421637C2 true RU2421637C2 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44053317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009133532/06A RU2421637C2 (en) | 2009-09-07 | 2009-09-07 | Pump accumulator hydraulic drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2421637C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389827A (en) * | 2014-10-29 | 2015-03-04 | 范清云 | Multifunctional hydraulic power station |
-
2009
- 2009-09-07 RU RU2009133532/06A patent/RU2421637C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CN 2628778 (Y), 28.07.2004. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389827A (en) * | 2014-10-29 | 2015-03-04 | 范清云 | Multifunctional hydraulic power station |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009133532A (en) | 2011-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103047208B (en) | Load-sensitive electro-hydraulic proportional multi-way valve | |
| US8720196B2 (en) | Controller of hybrid construction machine | |
| CN103267034B (en) | Load sensitive hydraulic system with compensation valve energy recovery function | |
| CN102588359B (en) | Hydraulic system, excavator and control method of hydraulic system | |
| CN101539218B (en) | Control module of high-pressure bypass pressure and temperature reducing valve actuating mechanism | |
| CN109630504B (en) | Oil inlet and outlet independent control system with pressure compensation function | |
| EP4372235A1 (en) | Hydraulic system with electro-proportional control multi-working-position valve, and control method thereof | |
| CN108412847B (en) | Electro-hydrostatic actuator with load compensation and high position precision and control method | |
| CN109798270B (en) | Multi-mode energy-saving servo actuator and method for realizing multi-mode energy saving | |
| CN208185095U (en) | Load port based on single side outlet throttling control valve group/discharge capacity autonomous control system | |
| CN103213494B (en) | The double speed walking electrohydraulic control system of self-walking machinery | |
| CN111810468B (en) | Pump control hydraulic system, device and control method of turbine engine | |
| CN104863914A (en) | Electrohydraulic joint control flow collecting valve | |
| JP2013151986A (en) | Circuit pressure control device, hydraulic control circuit using the same, and hydraulic control circuit of construction machine | |
| CN115076162B (en) | Double-pump double-loop electro-hydraulic load sensing system with independently controlled valve ports and control method | |
| CN203114764U (en) | Load-sensitive electro-hydraulic proportional multi-way valve | |
| RU2421637C2 (en) | Pump accumulator hydraulic drive | |
| US11371535B2 (en) | Fluid pressure circuit | |
| CN108343649B (en) | Load port/displacement independent control system based on single-side outlet throttle control valve group | |
| CN214221267U (en) | Steam turbine valve control device based on electro-hydraulic proportional control technology | |
| CN112983909A (en) | Movable arm hydraulic system | |
| RU2688130C1 (en) | Hydraulic power recuperation unit | |
| CN210599606U (en) | Full-functional intelligent electro-hydraulic linkage control system | |
| CN212360348U (en) | Hydraulic system and device for pump control of steam turbine servomotor | |
| CN111734700A (en) | Engineering machine, hydraulic system and control method thereof |