SU821759A1

SU821759A1 - Pneumohydraulic drive

Info

Publication number: SU821759A1
Application number: SU792787938A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Игнатенко; Владимир Стефанович Сасин; Владимир Александрович Чернавский; Николай Степанович Луптаков; Евгений Яковлевич Литвинов
Original assignee: Ростовский-На-Дону Институт Сельско-Хозяйственного Машиностроения
Priority date: 1979-06-25
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1981-04-15

Description

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к пневмогидравлическим устройствам для перемещения исполнительного органа из одного.положения в другое, и может найти применение для привода рабочих органов автоматических манипуляторов с программным управлением и станков.The invention relates to mechanical engineering hydraulics, in particular to pneumohydraulic devices for moving an actuator from one position to another, and can be used to drive working bodies of programmed automatic manipulators and machine tools.

Известен пневмогидравлический привод возвратно-поступательного движения, содержащий исполнительный цилиндр с поршнем, штоковая полость которого соединена напорной магистралью через аппаратуру пуравления 15 с дросселем с герметически закрытым резервуаром с рабочей жидкостью, находящейся под давлением сжатого воздуха, а поршневая полость через пневмораспределитель соединена с 20 пневмосетью |_1].Known pneumohydraulic reciprocating drive containing an actuating cylinder with a piston, the stock cavity of which is connected by a pressure line through the control device 15 with a throttle with a hermetically sealed tank with a working fluid under pressure from compressed air, and the piston cavity is connected through a pneumatic distributor to 20 pneumatic network | _1].

Однако данный привод характеризуется недостаточной рабочей скоростью и не лишен скачкообразных движений рабочего органа при переходе от рабочей к тормозной скорости.However, this drive is characterized by insufficient working speed and is not devoid of spasmodic movements of the working body during the transition from working to braking speed.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей привода.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the drive.

Указанная цель достигается тем, что привод снабжен двумя >обратными 30 клапанами и гидропнёвмоаккумулятором высокого давления, установленным в напорной магистрали между дросселем и резервуаром с рабочей жидкостью и соединенным через первый обратный клапан с последним, а аппара-,. тура управления содержит блок компенсации гидроудара, выполненный в виде гидроцилиндра с дифференциальным поршнем, разделяющим гидроцилиндр на три полости, одна из которых соединена с напорной магистралью до дросселя, вторая - после дросселя, а третья через второй обратный клапан - с гидропневмоаккумулятором.This goal is achieved by the fact that the actuator is equipped with two> 30 check valves and a high pressure hydro-pneumatic accumulator installed in the pressure line between the throttle and the reservoir with the working fluid and connected through the first check valve to the last and the apparatus. The control tour contains a hydraulic shock compensation unit made in the form of a hydraulic cylinder with a differential piston dividing the hydraulic cylinder into three cavities, one of which is connected to the pressure line to the throttle, the second after the throttle, and the third through the second non-return valve - with a hydraulic accumulator.

На чертеже представлена принципиальная схема пневмогидравлического привода.The drawing shows a schematic diagram of a pneumatic-hydraulic drive.

Привод содержит исполнительный цилиндр 1 с поршнем 2, штоковая полость 3 которого соединена напорной магистралью 4 через золотники 5 и 6 и дроссель 7 с герметически закрытым резервуаром 8с рабочей жидкостью, находящейся под давлением сжатого воздуха, а поршневая полость 9 через пневмораспределитель 10 соединен с пневмосетью 11, обратные клапаны 12 и 13, гидропневмоаккумулятор 14 высокого давления.The drive contains an actuating cylinder 1 with a piston 2, the rod cavity 3 of which is connected by a pressure line 4 through spools 5 and 6 and a throttle 7 to a hermetically sealed reservoir 8c with a working fluid under pressure of compressed air, and the piston cavity 9 is connected to a pneumatic network 11 through a pneumatic distributor 10 , non-return valves 12 and 13, high pressure hydraulic accumulator 14.

установленный в напорной магистрали 4 между дросселем 7 и резервуаром 8 с рабочей жидкостью и соединенный через обратный клапан 12 с последним, блок 15 компенсации гидроудара, выполненный в виде гидроцилиндра Ϊ6 с дифференциальным поршнем 17, разделяющим гидроцилиндр 16 на три полости 18-20, причем полость 18 соединена с напорной магистралью 4 до дросселя 7, полость 19 - после дросселя 7, а по- . лость 20 через второй обратный клапанinstalled in the pressure line 4 between the throttle 7 and the reservoir 8 with the working fluid and connected through a non-return valve 12 to the latter, the hydroshock compensation unit 15, made in the form of a hydraulic cylinder Ϊ6 with a differential piston 17, dividing the hydraulic cylinder 16 into three cavities 18-20, and the cavity 18 is connected to the pressure line 4 to the throttle 7, the cavity 19 - after the throttle 7, and -. 20 through the second check valve

- с гидропневмоаккумулятором 14. Гидропневмоаккумулятор 14 и резервуар 8 размещены в оболочке 21, заполненной пористым материалом, например пористой медью, и выполняющей одновременно роль охладителя нагреваемой рабочей жидкости в гидропневмоаккумуляторе 14 и резервуаре 8 и глушителя шума выхлопа сжатого воздуха, вытесняемого из поршневой полости 9 исполнительного цилиндра по каналу 22 в поршне 2 и трубо- ₍проводу 23. Поршень 2 исполнительного цилиндра 1 выполнен с кольцевой проточкой 24 и резиновыми уплотнениями. Канал 25 соединяет кольцевую проточку 24 в поршне 2 с гидролиниями 26 и 27 утечек с золотниками 5 и 6 полостью 20 в гидроцилиндре 16, резервуаром 8 и обратным клапаном 28. Обратные клапаны 28 и 29 предназначены для зарядки гидропневмоаккумулятора инертным газом, например азотом, и для зарядки системы рабочей жидкостью соответственно.- with a hydropneumatic accumulator 14. The hydropneumatic accumulator 14 and the reservoir 8 are placed in a shell 21 filled with porous material, for example, porous copper, and at the same time acting as a cooler for the heated working fluid in the hydropneumatic accumulator 14 and the reservoir 8 and a noise muffler of the compressed air exhaust displaced from the piston cavity 9 of the actuator the cylinder through the channel 22 in the piston 2 and the pipe ₍ wire 23. The piston 2 of the Executive cylinder 1 is made with an annular groove 24 and rubber seals. Channel 25 connects the annular prot point 24 in piston 2 with leak lines 26 and 27 with spools 5 and 6 cavity 20 in hydraulic cylinder 16, reservoir 8 and non-return valve 28. Non-return valves 28 and 29 are designed to charge the hydraulic accumulator with inert gas, such as nitrogen, and to charge the system with working fluid respectively.

Привод работает следующим образом.The drive operates as follows.

В зависимости от положения пневмо-& распределителя 10 и золотников 5 и 6 исполнительный цилиндр 1, соединенный с рабочим органом (на чертеже не показан), осуществляет, возвратно-поступательное перемещение как с рабочей скоростью,· так и с тормозной. При неподвижном положении рабочего органа воздух и жидкость не поступают в исполнительный цилиндр 1. Пневмораспределигель 10 находится в нейтральном положении, подача сжатого воздуха закрыта, поршневая полость 9 исполнительного цилиндра 1 и резервуар 8 с жидкостью соединены с оболочкой 21 и. атмосферой. Исполнительный цилиндр 1 перемещается влево. ПнеВмораспределитель 10 находится в левом положении и через канал 22 в поршне подает сжатый воздух в поршневую, полость 9 исполнительного цилиндра 'Depending on the position of the pneumatic & distributor 10 and the spools 5 and 6, the actuating cylinder 1, connected to the working body (not shown in the drawing), performs reciprocating movement with both operating speed and brake. When the working body is stationary, air and liquid do not enter the actuator cylinder 1. The pneumatic distributor 10 is in the neutral position, the compressed air supply is closed, the piston cavity 9 of the actuator cylinder 1 and the reservoir 8 are connected to the shell 21 and with the liquid. the atmosphere. The slave cylinder 1 moves to the left. The air distributor 10 is in the left position and through the channel 22 in the piston delivers compressed air to the piston, the cavity 9 of the Executive cylinder

1. Жидкость из штокой полости 3 исполнительного цилиндра 1 через золотники Биб поступает в гидропневмоаккумулятор 14, сжимая находящийся в его верхней части газ (азот). Обратные клапаны 13 и .12 закрывают доступ рабочей жидкости в резервуар 8 и в полость 20 гидроцилиндра 16. Жидкость в резервуаре 8 находится под атмосферным давлением. Поршень;1. The fluid from the rod cavity 3 of the actuating cylinder 1 through the spools of the Bib enters the hydropneumatic accumulator 14, compressing the gas (nitrogen) located in its upper part. Non-return valves 13 and .12 close the access of the working fluid to the reservoir 8 and into the cavity 20 of the hydraulic cylinder 16. The fluid in the reservoir 8 is at atmospheric pressure. Piston;

гидроцилиндра 16 находится в верхнем положении в связи с малым перепадом давления на золотнике 5 и конструкции поршня 17 ( площадь порш5 ня 17 снизу больше, чем сверху)..the hydraulic cylinder 16 is in the upper position due to the small pressure drop across the spool 5 and the design of the piston 17 (the area of the piston 5 is 17 lower than the top).

Жидкость по каналу 25 гидролинии 26 утечек из исполнительного цилиндра 1 и золотников 5 и 6 поступает в резервуар 8 и в полость 20 ,0 гидроцилиндра 16. Затем золотник 5 ‘ переключается в крайнее правое положение и скорость перемещения исполнительного цилиндра 1 автоматически понижается до скорости торможения, регулируемой дросселем 7, Жидкость 15 из штоковой полости 3 исполнительного цилиндра 1 поступает через, дроссель 7 и золотник 6 в гидропневмоаккумулятор 14. В связи с большим перепадом давления на дрос20 селе 7 поршень 17 гидроцилиндра 16 опускается и перекрывает гидролинию 26 утечек, вытесняя масло из полости 20 через обратный клапан 13 в гидропневмоаккумулятор 14. Гидро25 цилиндр 16 уменьшает заброс давления жидкости перед дросселем 7 в штоковой полости 3 исполнительного цилиндра 1. Таким образом, гидроцилиндр 16, компенсируя утечки жидкости в исполнительном цилиндре 1, одновременно выполняет функции гасителя гидроудара. Это предотвращает скачкообразные движения рабочего органа, связанного с исполнительным цилиндром 1. Окончательное позиционирование исполнительного цилиндра.1 осуществляется установкой золотника в крайнюю правую позицию. Изменение направления движения исполнительного цилиндра 1 осуществляется установкой 40 пневмораспределителя 10 в крайнее правое положение, а золотника в левое положение.The fluid through channel 25 of the hydraulic line 26 of the leak from the actuator cylinder 1 and the spools 5 and 6 enters the reservoir 8 and into the cavity 20, 0 of the hydraulic cylinder 16. Then the spool 5 'switches to the extreme right position and the speed of the actuator cylinder 1 is automatically reduced to the braking speed, regulated by the throttle 7, the fluid 15 from the rod cavity 3 of the actuating cylinder 1 flows through the throttle 7 and the spool 6 into the hydraulic accumulator 14. Due to the large pressure drop across the throttle 20 village 7, the piston 17 of the hydraulic cylinder 16 is lowered and closes the leakage hydraulic line 26, displacing the oil from the cavity 20 through the check valve 13 into the hydraulic accumulator 14. Hydro25 cylinder 16 reduces the pressure drop of the fluid in front of the throttle 7 in the rod cavity 3 of the actuating cylinder 1. Thus, the hydraulic cylinder 16, compensating for fluid leakage in the actuating cylinder 1 , simultaneously performs the functions of a shock absorber. This prevents jerky movements of the working body associated with the actuating cylinder 1. The final positioning of the actuating cylinder. 1 is carried out by installing the spool in the extreme right position. Changing the direction of movement of the actuating cylinder 1 is carried out by setting 40 of the valve 10 in the extreme right position, and the spool in the left position.

В случае, когда исполнительный цилиндр 1 перемещается вправо, жид45 кост^. под давлением газа в гидропневмоаккумуляторе 14 поступает при рабочей, скорости через золотник 5 и 6 в штоковую полость 3 исполнительного цилиндра 1, а при тормозной -η скорости - через золотник 6 и дроссель 7. Воздух из поршневой полости 9 исполнительного цилиндра 1 через пневмораспределитель 10 и оболочку 21 с пористым материалом выходит в атмосферу, охлаждая рабочую жидкость 55 в гидропневмоаккумуляторе 14 и резервуаре 8, а через пневмораспределитель 10 сжатый воздух из сети поступает в резервуар 8. При подаче жидкости из гидропневмоаккумулятора 60 14 она из резервуара 8 в привод не поступает, так как обратный клапан 12 закрыт. Если же жидкость из гидропневмоаккумулятора 14 не поступает (при запуске системы или после дли65 тельной ее остановки) то под дейст5 вием сжатого воздуха в резервуаре жидкость через, обратный клапан 12, золотники 5 и 6 поступает в исполнительный цилиндр 1. В этом’случае исполнительный цилиндр 1 jiepeMe'-цает ся с меньшей скоростью, чем при. подаче жидкости из гидропневмоаккумулятора 14.In the case where the slave cylinder 1 moves to the right, the fluid is ^. under gas pressure in the hydropneumatic accumulator 14, it enters at the operating speed through the spool 5 and 6 into the rod cavity 3 of the actuator cylinder 1, and at the brake -η speed, through the spool 6 and the throttle 7. Air from the piston cavity 9 of the actuator cylinder 1 through the air distributor 10 and the shell 21 with porous material enters the atmosphere, cooling the working fluid 55 in the hydropneumatic accumulator 14 and reservoir 8, and through the air distributor 10, compressed air from the network enters the reservoir 8. When supplying fluid from the hydropneumatic accumulator 6 0 14 it does not enter the drive from the reservoir 8, since the non-return valve 12 is closed. If, however, liquid does not flow from the hydropneumatic accumulator 14 (when the system starts up or after a long stop), then, under the action of compressed air in the reservoir, the liquid flows through the non-return valve 12, spools 5 and 6 into the slave cylinder 1. In this case, the slave cylinder 1 jiepeMe'-tsatsya with a lower speed than with. fluid supply from the hydropneumatic accumulator 14.

При рабочем ходе исполнительного цилиндра 1 влево жидкость поступает в гидропневмоаккумулятор 14 и нормальная работа системы восстанавливается.When the actuator cylinder 1 moves to the left, the fluid enters the hydropneumatic accumulator 14 and the normal operation of the system is restored.

С увеличением рабочего давления в гидропневмооккумуляторе 14 уменьшаются габариты и вес элементов привода.With increasing operating pressure in the hydropneumatic accumulator 14, the dimensions and weight of the drive elements decrease.

Малые габариты элементов привода позволяют смонтировать их рядом совме-15 стно. с исполнительными элементами механизма машины. Использование новых.элементов - гидропневмоаккумулятора высокого давления и блока компенсации гидроудара и утечек - 20 обеспечивает расширение функциональных возможностей привода в целом.The small dimensions of the drive elements allow them to be mounted side by side together. with executive elements of the machine mechanism. The use of new elements - a high pressure hydraulic accumulator and a hydraulic shock and leak compensation unit - 20 provides the expansion of the drive’s functionality as a whole.

Claims

(.54) PNEUMODY-HYDRAULIC DRIVE installed in pressure pipe 4 mega-pressure throttle 7 and reservoir 8 with working fluid and connected through a non-return valve 12 with the latter, hydro shock compensation unit 15, built in the form of a hydraulic cylinder 16 with a differential piston 17 separating the hydraulic cylinder 16 into three cavities 18-20, and cavity 18 is connected to pressure line 4 to throttle 7, cavity 19 - after throttle 7, and to-. The cavity 20 through the second check valve 13- with hydro-pneumatic accumulator 14. Hydropneumatic accumulator 14 and reservoir 8 are housed in a shell 21 filled with a porous material, such as porous copper, and simultaneously playing the role of a cooler of the heated working fluid in the hydraulic accumulator 14 and reservoir 8 and a silencer compressed air exhaust noise, displaced from the piston cavity 9 of the executive cylinder 1 through the channel 22 in the piston 2 and the pipe-wire 23. The piston 2 of the executive cylinder 1 is made with an annular groove 24 and rubber seal nothing else. Channel 25 connects annular bore 24 in piston 2 to leakage lines 26 and 27 with spools 5 and 6 by half of valve 20 in cylinder 16, reservoir 8 and check valve 28. Check valves 28 and 29 are designed to charge a hydroelectric accumulator with 14 inert gas, such as nitrogen , and for charging the system with a working fluid, respectively. The actuator operates as follows. Depending on the position, the pneumatic distributor 10 and spools 5 and b, the actuating cylinder 1, connected to the tool (not shown), performs reciprocating movement with both the working speed and the braking speed. When the working body is not moving, air and liquid do not enter the executive cylinder 1. Pneumoras Predeligel 10 is in the neutral position, the compressed air supply is closed, the piston cavity 9 of the executive cylinder 1 and the liquid reservoir 8 are connected to the shell 21 and. the atmosphere. Actuator 1 moves to the left. The pneumo distributor 10 is in the left position and through the channel 22 in the piston 2 supplies compressed air to the piston, cavity 9 of the executive cylinder 1. Liquid from the rod CAVITY 3 of the executive cylinder 1 flows through the gold tubes 5 and 6 into the hydro-pneumatic accumulator 14, compressing the top of the gas (nitrogen). The check valves 13 and .12 close the access of the working fluid to the reservoir 8 and to the cavity 20 of the hydraulic cylinder 16. The liquid in the reservoir 8 is under atmospheric pressure. Piston; The 17 cylinders 16 are in the upper position due to the low pressure drop on the spool 5 and the piston 17 design (the piston area 17 below is larger than the top). The fluid through the channel 25 of the hydraulic line 26 leaks from the actuator cylinder 1 and spools 5 and 6 enters into the reservoir 8 and into the cavity 20 of the hydraulic cylinder 16. Then the spool 5 switches to the extreme right position and the speed of movement of the executive cylinder 1 is automatically lowered to the deceleration speed regulated by the throttle 7, the liquid from the rod end 3 of the executive cylinder The pump 1 flows through the throttle 7 and the spool 6 into the hydraulic accumulator 14. In connection with the large pressure drop across the throttle 7, the piston 17 of the hydraulic cylinder 16 lowers and closes the leakage hydraulic 26, the oil of the cavity 20 through the non-return valve 13 into the hydraulic accumulator 14. The hydraulic cylinder 16 reduces the overpressure of the fluid in front of the throttle 7 in the rod end 3 of the executive cylinder 1. Thus, the hydraulic cylinder 16, to compensate for fluid leakage in the executive cylinder 1, simultaneously performs the functions of the hydraulic shock absorber. This prevents abrupt movements of the working member associated with the actuating cylinder 1. The final positioning of the actuating cylinder .. is carried out by setting the spool to the extreme right position. Changing the direction of movement of the actuating cylinder 1 is carried out by setting the pneumatic distributor 10 to the extreme right position and the slide valve to the left position. In the case when the actuating cylinder 1 moves to the right, the fluid under pressure of gas in the hydro-pneumatic accumulator 14 enters at working speed through the spool 5 and 6 into the rod cavity 3 of the actuating cylinder 1, and at braking speed through the spool 6 and throttle 7, Air from the piston cavity 9 of the actuating cylinder 1 through the pneumatic distributor 10 and the shell 21 with a porous material enters the atmosphere, the working fluid cools in the hydro-pneumatic accumulator 14 and the reservoir 8, and through the pneumatic distributor 10 stumble into the reservoir 8. When the liquid feed from the torus 14 gidropnevmoakkumul it from the reservoir 8 into the drive does not flow because the check valve 12 is closed. If the fluid from the hydro-pneumatic accumulator 14 does not flow (when the system is started up or after a long shutdown), then under the action of compressed air in the reservoir 8, the fluid through the non-return valve 12 spools 5 and 6 enters the actuating cylinder 1. In this case the executive cylinder 1 Hyurea moves with at a slower rate than with a. supplying fluid from the hydro-pneumatic accumulator 14. When the actuating stroke of the actuating cylinder 1 to the left, the liquid enters the hydro-pneumatic accumulator 14 and the system normal is restored. With an increase in the working pressure in the hydro-pneumatic accumulator 14, the size and weight of the drive elements are reduced. The small dimensions of the drive elements allow them to be mounted together in a row. with final elements of the mechanism of the machine. The use of new elements — a high-pressure hydropneumoaccumulator and a water hammer and leakage compensation unit — expands the functionality of the drive as a whole. Invention Form A reciprocating pneumatic-hydraulic actuator comprising an actuator cylinder with a piston, the rod cavity of which is connected by a pressure line through the control equipment to a throttle with a hermetically-closed reservoir / working fluid under compressed air pressure, and the piston cavity through an air distributor connected to a pneumatic circuit, characterized in that, in order to expand its functionality, it is equipped with two check valves and hydro-pneumatic accumulators A high-pressure valve installed in a pressure line between the throttle and the reservoir with the working fluid and connected through the first non-return valve to the last, and the control equipment contains a compensation block for the hydraulic cylinder; pa made in the form of a hydraulic cylinder with a differential piston separating the hydraulic cylinder three cavities, one of which is connected to the pressure line to the throttles, the second after the throttles, and a third through the second non-return valve is connected to the hydropneumatic accumulator. Sources of information, taken into account in the examination 1. Authors. USSR certificate № 95588, cl. Р 15 В 15/00, .1951.