RU178161U1

RU178161U1 - HYDRAULIC DRIVE MOBILE CROSS VERTICAL PRESS

Info

Publication number: RU178161U1
Application number: RU2016145548U
Authority: RU
Inventors: Максим Ефимович Гойдо; Валерий Владимирович Бодров; Рамиль Мерсеитович Багаутдинов
Original assignee: Валерий Владимирович Бодров
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-03-26

Abstract

Полезная модель относится к прессовому оборудованию и может быть использована в управляющих устройствах вертикальных ковочных и штамповочных прессов. Гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса содержит рабочий и возвратные гидроцилиндры, гидрораспределители, бак наполнения, напорную гидролинию, соединенную с насосно-аккумуляторной станцией, сливную гидролинию, соединенную с баком, и гидропреобразователь. Гидропреобразователь состоит из объемных гидромотора и регулируемого насоса с пропорциональным электрическим управлением, валы которых соединены посредством муфты. Входной канал гидромотора через первый управляемый клапан соединен с рабочей полостью рабочего гидроцилиндра и через второй управляемый клапан с рабочими полостями возвратных гидроцилиндров, а его выходной канал соединен с баком. Входной канал насоса соединен с баком наполнения, а его выходной канал через обратный клапан соединен с напорной гидролинией. Электрический узел управления насоса соединен с выходом входящего в состав системы управления пресса контроллера. Входы контроллера соединены с выходами: датчика давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра, датчика давления в рабочих полостях возвратных гидроцилиндров, датчика положения регулирующего органа насоса и датчика угловой скорости вращения валов гидромашин. В результате обеспечивается сохранение (рекуперация) для последующего использования потенциальной энергии поднятой траверсы, что повышает энергетическую эффективность (коэффициент полезного действия) гидропривода пресса в целом и способствует улучшению температурного режима работы гидропривода. 1 ил.The utility model relates to press equipment and can be used in control devices of vertical forging and stamping presses. The hydraulic drive of the movable crosshead of the vertical press contains a working and return hydraulic cylinders, control valves, a filling tank, a pressure hydraulic line connected to a pump-storage station, a drain hydraulic line connected to the tank, and a hydraulic converter. The hydraulic converter consists of a volumetric hydraulic motor and an adjustable pump with proportional electric control, the shafts of which are connected by means of a coupling. The inlet channel of the hydraulic motor through the first controlled valve is connected to the working cavity of the working hydraulic cylinder and through the second controlled valve to the working cavities of the return hydraulic cylinders, and its output channel is connected to the tank. The inlet channel of the pump is connected to the filling tank, and its outlet channel is connected through a non-return valve to the pressure hydraulic line. The electrical control unit of the pump is connected to the output of the controller press included in the control system of the press. The inputs of the controller are connected to the outputs of: a pressure sensor in the working cavity of the working hydraulic cylinder, a pressure sensor in the working cavities of the return hydraulic cylinders, a position sensor of the pump regulating body and a sensor of the angular speed of rotation of the hydraulic machine shafts. The result is the preservation (recovery) for the subsequent use of the potential energy of the raised crosshead, which increases the energy efficiency (efficiency) of the hydraulic drive of the press as a whole and helps to improve the temperature regime of the hydraulic drive. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области прессового оборудования, а именно: к управляющим устройствам для гидравлических прессов, - и может быть использована при создании новых и модернизации существующих гидравлических приводов подвижной траверсы, например, ковочных и штамповочных вертикальных прессов. The utility model relates to the field of press equipment, namely, to control devices for hydraulic presses, and can be used to create new and modernize existing hydraulic drives of the movable crosshead, for example, forging and stamping vertical presses.

Известен гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса, содержащий рабочий и возвратные гидроцилиндры, рабочие полости которых соединены с исполнительными каналами соответствующих гидрораспределителей управления этими гидроцилиндрами, напорную гидролинию, соединенную с насосной установкой и с напорными каналами гидрораспределителей управления рабочим и возвратными гидроцилиндрами, сливную гидролинию, соединенную с баком, находящимся под атмосферным давлением, и сливными каналами гидрораспределителей управления рабочим и возвратными гидроцилиндрами, гидропреобразователь в виде объемного гидромотора и объемного насоса, валы которых связаны посредством соединительной муфты, при этом выходной канал объемного гидромотора соединен со сливной гидролинией, а входной канал объемного насоса соединен с бакомA hydraulic drive of a movable crosshead of a vertical press is known, comprising a working and return hydraulic cylinders, the working cavities of which are connected to the executive channels of the corresponding control valves of these hydraulic cylinders, a pressure hydraulic line connected to the pumping unit and pressure channels of the control valves of the working and return hydraulic cylinders, a drain hydraulic line connected to atmospheric pressure tank and drain channels for control valves working and return hydraulic cylinders, hydrostatic machine as a volumetric hydraulic motor and positive displacement pump, the shafts of which are connected by the coupling, wherein the outlet channel surround motor is connected to the return hydraulic line, and the inlet duct of the volumetric pump is connected to the tank

В данном гидравлическом приводе входной канал гидромотора посредством первого двухлинейного двухпозиционного управляемого клапана соединен с рабочими полостями возвратных гидроцилиндров, а выходной канал насоса посредством второго двухлинейного двухпозиционного управляемого клапана - с рабочими полостями рабочих гидроцилиндров. При этом рабочий объем насоса имеет значение, заведомо большее рабочего объема гидромотора.In this hydraulic drive, the inlet channel of the hydraulic motor is connected to the working cavities of the return hydraulic cylinders through the first two-line on-off control valve, and the pump outlet through the second two-line on-off controlled valve to the working cavities of the working hydraulic cylinders. In this case, the working volume of the pump has a value known to be larger than the working volume of the hydraulic motor.

Благодаря такому исполнению гидропривода при холостом ходе подвижной траверсы пресса вниз рабочая жидкость из рабочих полостей возвратных гидроцилиндров под действием силы тяжести траверсы и движущихся вместе с ней частей пресса (например, плунжера рабочего гидроцилиндра и закрепленной на траверсе штамповой оснастки) вытесняется через открытое проходное сечение первого двухлинейного двухпозиционного управляемого клапана во входной канал гидромотора, вызывая вращение его вала и, как следствие, подачу насосом рабочей жидкости при повышенном расходе через открытое проходное сечение второго двухлинейного двухпозиционного управляемого клапана в рабочую полость рабочего гидроцилиндра. В результате, часть потенциальной энергии поднятой траверсы при ее холостом ходе вниз используется для наполнения полости рабочего гидроцилиндра рабочей жидкостью. Однако, в силу того, что требуемое (из условия исключения нарушения сплошности рабочей жидкости) давление наполнения невелико, указанная используемая часть потенциальной энергии поднятой траверсы является незначительной.Due to this design of the hydraulic drive when the movable crosshead of the press idles down, the working fluid from the working cavities of the return hydraulic cylinders is displaced through the open passage section of the first two-liner through the open passage section of the first hydraulic cylinder and the moving parts of the press (for example, the plunger of the working hydraulic cylinder and the dies attached to the crosshead). two-position controlled valve into the inlet channel of the hydraulic motor, causing the rotation of its shaft and, as a result, the pump supplies the working fluid when higher flow rate through the open passage section of the second two-line on-off controlled valve into the working cavity of the working hydraulic cylinder. As a result, part of the potential energy of the raised crosshead during its idling down is used to fill the cavity of the working hydraulic cylinder with working fluid. However, due to the fact that the required filling pressure (from the condition for eliminating the discontinuity of the working fluid) is small, the indicated used part of the potential energy of the raised crosshead is insignificant.

Основная же часть потенциальной энергии поднятой траверсы при ее холостом ходе вниз частично расходуется на совершение работы против сил трения в подвижных парах направляющих траверсы и ее гидроцилиндров привода, а в основном преобразуется в тепловую энергию жидкости, вытесняемой из возвратных гидроцилиндров, и, таким образом, теряется, что является недостатком известного гидропривода.The main part of the potential energy of the raised traverse when it is idling down is partially spent on performing work against friction in the moving pairs of the guides of the traverse and its hydraulic cylinders, and is mainly converted into thermal energy of the liquid displaced from the return hydraulic cylinders, and, thus, is lost , which is a disadvantage of the known hydraulic drive.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является принятый в качестве прототипа гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса, содержащий рабочий и возвратные гидроцилиндры, рабочие полости которых соединены с исполнительными каналами соответствующих гидрораспределителей управления этими гидроцилиндрами, бак наполнения, соединенный посредством наполнительно-сливной гидролинии с наполнительно-сливным каналом гидрораспределителя управления рабочим гидроцилиндром, напорную гидролинию, соединенную с насосно-аккумуляторной станцией и с напорными каналами гидрораспределителей управления рабочим и возвратными гидроцилиндрами, сливную гидролинию, соединенную с баком, находящимся под атмосферным давлением, гидропреобразователь в виде объемного гидромотора и объемного насоса, валы которых связаны посредством соединительной муфты, и систему управления с контроллером, датчиком давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра, датчиком положения регулирующего органа насоса и датчиком угловой скорости вращения валов объемных гидромотора и насоса, при этом входной канал объемного гидромотора посредством первого управляемого двухлинейного двухпозиционного клапана соединен с рабочей полостью рабочего гидроцилиндра, а выходной канал - со сливной гидролинией, входной канал объемного насоса соединен с баком наполнения, а выходной канал посредством обратного клапана - с напорной гидролинией, объемный насос выполнен регулируемым с электрическим пропорциональным управлением посредством электрического узла управления, соединенного с выходом контроллера, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра, датчика положения регулирующего органа насоса и датчика угловой скорости вращения валов объемных гидромотора и насоса, причем гидрораспределитель управления возвратными гидроцилиндрами выполнен с напорным клапаном и со вторым двухлинейным двухпозиционным клапаном [2].Closest to the claimed technical solution is the hydraulic drive of the traverse of the vertical press adopted as a prototype, containing the working and return hydraulic cylinders, the working cavities of which are connected to the executive channels of the corresponding control valves for controlling these hydraulic cylinders, a filling tank connected via a filling and drain hydraulic line with a filling and drain the channel of the control valve for controlling the working hydraulic cylinder, a pressure hydraulic line connected to a pine-accumulator station and with pressure channels for control valves for working and return hydraulic cylinders, a drain hydraulic line connected to a tank under atmospheric pressure, a hydraulic converter in the form of a volume hydraulic motor and a volume pump, the shafts of which are connected by means of a coupling, and a control system with a controller, a sensor pressure in the working cavity of the working hydraulic cylinder, the position sensor of the pump regulating body and the sensor of the angular velocity of rotation of the shafts of volumetric hydraulic motors and the pump, while the inlet channel of the volumetric hydraulic motor through the first controlled two-line on / off valve is connected to the working cavity of the working hydraulic cylinder, and the outlet channel is connected to the drain hydraulic line, the inlet channel of the volumetric pump is connected to the filling tank, and the outlet channel through the check valve to the pressure hydraulic line , the volumetric pump is made adjustable with electric proportional control by means of an electrical control unit connected to the output of the controller, corresponding the inputs of which are connected to the outputs of the pressure sensor in the working cavity of the working hydraulic cylinder, the position sensor of the pump regulator and the angular velocity sensor of the shafts of the volumetric hydraulic motor and pump, the control valve of the return hydraulic cylinders is made with a pressure valve and with a second two-line on-off valve [2].

Указанное исполнение гидропривода позволяет обеспечить сохранение для последующего использования потенциальной энергии, накопленной вследствие упругих деформаций жидкости и металлоконструкций пресса во время рабочего хода, при ее минимальных потерях и вне зависимости от значения давления в рабочем гидроцилиндре по окончании рабочего хода подвижной траверсы.The specified version of the hydraulic actuator allows the potential energy accumulated due to elastic deformations of the liquid and the metal structure of the press to be stored during subsequent operation, with minimal losses and regardless of the pressure in the working hydraulic cylinder at the end of the working course of the movable crosshead.

Однако в рассматриваемом гидроприводе рабочие полости возвратных гидроцилиндров посредством второго двухлинейного двухпозиционного клапана, входящего в состав гидрораспределителя возвратных гидроцилиндров и выполняющего функции сливного клапана, соединены с баком наполнения. Поэтому при холостом ходе подвижной траверсы вниз основная часть потенциальной энергии траверсы преобразуется в тепловую энергию жидкости, вытесняемой из возвратных гидроцилиндров, и, таким образом, теряется. Это является недостатком известного гидропривода.However, in the hydraulic drive under consideration, the working cavities of the return hydraulic cylinders are connected to the filling tank by means of a second two-line on-off valve, which is part of the control valve of the return hydraulic cylinders and acts as a drain valve. Therefore, when the movable beam is idling down, the main part of the potential energy of the beam is converted into the thermal energy of the liquid displaced from the return hydraulic cylinders, and, thus, is lost. This is a disadvantage of the known hydraulic drive.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является обеспечение рекуперации (сохранения) основной части потенциальной энергии поднятой траверсы вертикального пресса при ее холостом ходе вниз.The technical problem solved by the utility model is to ensure the recovery (conservation) of the main part of the potential energy of the raised crosshead of the vertical press at idle down.

Для решения поставленной задачи в известном гидравлическом приводе подвижной траверсы вертикального пресса, содержащем рабочий и возвратные гидроцилиндры, рабочие полости которых соединены с исполнительными каналами соответствующих гидрораспределителей управления этими гидроцилиндрами, бак наполнения, соединенный посредством наполнительно-сливной гидролинии с наполнительно-сливным каналом гидрораспределителя управления рабочим гидроцилиндром, напорную гидролинию, соединенную с насосно-аккумуляторной станцией и с напорными каналами гидрораспределителей управления рабочим и возвратными гидроцилиндрами, сливную гидролинию, соединенную с баком, находящимся под атмосферным давлением, гидропреобразователь в виде объемного гидромотора и объемного насоса, валы которых связаны посредством соединительной муфты, и систему управления с контроллером, датчиком давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра, датчиком положения регулирующего органа насоса и датчиком угловой скорости вращения валов объемных гидромотора и насоса, при этом входной канал объемного гидромотора посредством первого управляемого двухлинейного двухпозиционного клапана соединен с рабочей полостью рабочего гидроцилиндра, а выходной канал - со сливной гидролинией, входной канал объемного насоса соединен с баком наполнения, а выходной канал посредством обратного клапана - с напорной гидролинией, объемный насос выполнен регулируемым с электрическим пропорциональным управлением посредством электрического узла управления, соединенного с выходом контроллера, соответствующие входы которого соединены с выходами датчика давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра, датчика положения регулирующего органа насоса и датчика угловой скорости вращения валов объемных гидромотора и насоса, причем гидрораспределитель управления возвратными гидроцилиндрами выполнен с напорным клапаном и со вторым двухлинейным двухпозиционным клапаном, согласно полезной модели рабочие полости возвратных гидроцилиндров посредством упомянутого второго двухлинейного двухпозиционного клапана соединены с входным каналом гидромотора, а один из входов контроллера соединен с выходом датчика давления в рабочих полостях возвратных гидроцилиндров.To solve the problem in the known hydraulic drive of the movable crosshead of a vertical press containing the working and return hydraulic cylinders, the working cavities of which are connected to the executive channels of the corresponding control valves of these hydraulic cylinders, a filling tank connected via a filling and drain hydraulic line with a filling and drain channel of the control valve of the working hydraulic cylinder , a pressure hydraulic line connected to a battery and pressure station by hydraulic control valves for controlling the working and return hydraulic cylinders, a drain hydraulic line connected to a tank under atmospheric pressure, a hydraulic converter in the form of a volume hydraulic motor and a volume pump, the shafts of which are connected by means of a coupling, and a control system with a controller, a pressure sensor in the working cavity of the working hydraulic cylinder, the position sensor of the regulating body of the pump and the sensor of the angular speed of rotation of the shafts of the volumetric hydraulic motor and pump, while the input channel of the volumetric g the motor through the first controlled two-line on / off valve is connected to the working cavity of the working hydraulic cylinder, and the output channel is connected to the drain hydraulic line, the inlet channel of the volumetric pump is connected to the filling tank, and the output channel by means of a check valve is connected to the pressure hydraulic line, the volumetric pump is adjustable with electric proportional control by an electrical control unit connected to the output of the controller, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the sensor yes phenomena in the working cavity of the working hydraulic cylinder, the position sensor of the pump regulating body and the sensor of the angular speed of rotation of the shafts of the volumetric hydraulic motor and pump, the control valve of the return hydraulic cylinders is made with a pressure valve and with a second two-line on-off valve, according to a useful model, the working cavities of the return hydraulic cylinders by means of the second two-line on-off valve connected to the input channel of the hydraulic motor, and one of the inputs of the controller is connected to the output of the pressure sensor in the working cavities of the return hydraulic cylinders.

Совокупность признаков предлагаемого гидравлического привода, состоящая в том, что рабочие полости возвратных гидроцилиндров посредством второго двухлинейного двухпозиционного клапана гидрораспределителя управления возвратными гидроцилиндрами соединены с входным каналом гидромотора гидропреобразователя, а один из входов контроллера соединен с выходом датчика давления в рабочих полостях возвратных гидроцилиндров, позволяет обеспечить сохранение для последующего использования основной части потенциальной энергии поднятой траверсы при ее холостом ходе вниз, благодаря вытеснению рабочей жидкости из возвратных гидроцилиндров через открытое проходное сечение упомянутого второго двухлинейного двухпозиционного клапана во входной канал гидромотора гидропреобразователя, который работает как мультипликатор давления.The set of features of the proposed hydraulic actuator, consisting in the fact that the working cavities of the return hydraulic cylinders are connected to the input channel of the hydraulic motor of the hydraulic converter by means of the second two-line on-off valve of the control valve of the return hydraulic cylinders, and one of the inputs of the controller is connected to the output of the pressure sensor in the working cavities of the return hydraulic cylinders, which allows preserving for subsequent use of the main part of the potential energy of raised herbs In the course of idling downward, due to the displacement of the working fluid from the return hydraulic cylinders through the open passage section of the second two-line on-off valve into the inlet channel of the hydraulic converter hydraulic motor, which acts as a pressure multiplier.

Для осуществления работы гидропреобразователя в режиме мультипликатора давления при текущем значении давления р_гц в рабочей полости соответствующих гидроцилиндров пресса (возвратных или рабочем) текущее значение М_гм вращающего момента на валу гидромотора должно быть не меньше значения М_н вращающего момента, который требуется создать на валу насоса в тот же момент времени t с тем, чтобы обеспечить вращение валов обеих указанных гидромашин с определенной угловой скоростью ω, то есть должно выполняться условие:To carry out the operation of the hydraulic converter in the pressure multiplier mode at the current value of pressure r _Hz in the working cavity of the respective hydraulic cylinders of the press (return or working), the current value of M _{gm of} torque on the shaft of the hydraulic motor must be not less than the value of M _{n of} torque that must be created on the pump shaft at the same time t in order to ensure the rotation of the shafts of both of these hydraulic machines with a certain angular velocity ω, that is, the condition must be met:

где

Where

q_гм, η_гм - значения соответственно рабочего объема и гидромеханического коэффициента полезного действия (КПД) гидромотора;q _gm , η _gm - values, respectively, of the working volume and hydromechanical coefficient of performance (COP) of the hydraulic motor;

q_н, η_н - текущие значения соответственно рабочего объема и гидромеханического КПД насоса;q _n , η _n - current values, respectively, of the working volume and hydromechanical efficiency of the pump;

p_пит - давление в напорной гидролинии;p _pit - pressure in the pressure head hydraulic line;

p_б.н - давление в баке наполнения;p _b.n - pressure in the filling tank;

p_сл - давление в сливной гидролинии (p_сл<p_б.н). _cl p - pressure in the discharge line _(cl p <p _BN).

Согласно выражениям (1), (2) и (3) в процессе работы гидропреобразователя в вышеуказанном режиме должно поддерживаться следующее соотношение между значениями рабочих объемов гидромотора и насоса путем изменения рабочего объема регулируемого насоса:According to the expressions (1), (2) and (3) during the operation of the hydraulic converter in the above mode, the following relationship between the values of the working volumes of the hydraulic motor and the pump should be maintained by changing the working volume of the adjustable pump:

Поскольку текущее значение p_гц давления в соответствующих гидроцилиндрах пресса контролируется с помощью датчика давления, сигнал с выхода которого поступает на соответствующий вход контроллера, то в контроллере на основании соотношения (4) производится вычисление необходимого в данный момент времени для осуществления работы гидропреобразователя предельного значения рабочего объема насоса (при котором упомянутое соотношение имеет вид равенства) и на основании зависимости рабочего объема насоса от положения (координаты) z его регулирующего органа определяется требуемое значение координаты z_т.Since the current value of p _{Hz of} pressure in the corresponding hydraulic cylinders of the press is controlled by a pressure sensor, the output signal of which is supplied to the corresponding input of the controller, then the controller, based on relation (4), calculates the time required for the operation of the hydraulic converter to carry out the maximum value of the working volume pump (in which the mentioned ratio has the form of equality) and based on the dependence of the pump displacement on the position (coordinate) z its regulation uyuschego organ determined desired value of the coordinate z _t.

Для того, чтобы регулирующий орган насоса занял положение с координатой z_т, на электрический узел управления насоса необходимо подать электрический сигнал U видаIn order for the pump regulator to take a position with the coordinate z _t , an electric signal U of the form must be supplied to the electrical control unit of the pump

где U_т - электрический сигнал, необходимый для установки регулирующего органа насоса в положение с координатой z_тв соответствии с экспериментальными данными в некоторой тес товой ситуации;where U _t is the electric signal necessary for setting the pump regulating body in the position with the coordinate z _t in accordance with the experimental data in a certain test situation;

z_ф - текущее фактическое значение координаты регулирующего органа насоса, контролируемое с помощью датчика положения регулирующего органа, сигнал с выхода которого поступает на соответствующий вход контроллера;z _f - the current actual value of the coordinate of the regulatory body of the pump, controlled by a position sensor of the regulatory body, the output signal of which is fed to the corresponding input of the controller;

k_ос.м, k_инт.м - коэффициенты усиления;k _os.m , k _int.m - gain factors;

t - время.t is time.

Однако, установка регулирующего органа насоса в положение с координатой z_т не гарантирует желаемый ход протекания процесса преобразования (рекуперации) энергии посредством гидропреобразователя, поскольку вычисление значения z_т производится с использованием соотношения (4) при некоторых среднестатистических значениях КПД η_гм, η_н, которые в процессе работы гидромотора и насоса, входящих в состав гидроиреобразователя, изменяются в достаточно широких пределах.However, setting the pump regulator in the position with the coordinate z _t does not guarantee the desired course of the process of energy conversion (recovery) by means of a hydraulic converter, since the calculation of the z _t value is made using relation (4) for some average values of the efficiency η _gm , η _n , which in the process of operation of the hydraulic motor and the pump, which are part of the hydroreducer, vary within a fairly wide range.

В связи с этим управляющий электрический сигнал U_упр, подаваемый с выхода контроллера на электрический узел управления насоса, в процессе рекуперации энергии формируется с учетом заданного ω_з и фактического ω_ф текущих значений угловой скорости ω вращения валов гидромотора и насоса (с использованием отрицательной обратной связи по угловой скорости):In this regard, the control electric signal U _control , supplied from the controller output to the pump control electric assembly, is generated in the energy recovery process taking into account the given ω _s and actual ω _f current values of the angular velocity ω of rotation of the motor and pump shafts (using negative feedback angular velocity):

где k_ос, k_инт - коэффициенты усиления.where k _OS , k _int - gain.

При этом величина ω_з задается с помощью контроллера, а величина соф контролируется с помощью датчика угловой скорости, сигнал с выхода которого поступает на соответствующий вход контроллера.In this case, the value of ω _s is set using the controller, and the sof value is controlled using the angular velocity sensor, the output signal of which is supplied to the corresponding input of the controller.

В результате, процесс преобразования (рекуперации) энергии посредством гидропреобразователя происходит вне зависимости от значения давления в гидроцилиндрах пресса. Более того, благодаря использованию отрицательной обратной связи по угловой скорости вращения валов гидромотора и насоса, этот процесс протекает при заданной угловой скорости вращения валов указанных гидромашин, что позволяет регулировать расход рабочей жидкости из гидроцилиндров. Потери энергии в данном случае являются минимальными и определяются, главным образом, лишь совершенством используемых стандартных гидромотора и насоса.As a result, the process of energy conversion (recovery) by means of a hydraulic converter occurs regardless of the pressure value in the hydraulic cylinders of the press. Moreover, due to the use of negative feedback on the angular speed of rotation of the shafts of the hydraulic motor and the pump, this process proceeds at a given angular speed of rotation of the shafts of these hydraulic machines, which allows you to adjust the flow rate of the working fluid from the hydraulic cylinders. Energy losses in this case are minimal and are determined mainly only by the perfection of the standard hydraulic motor and pump used.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная гидравлическая схема гидравлического привода подвижной траверсы вертикального пресса.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a schematic hydraulic diagram of the hydraulic drive of the movable crosshead of a vertical press.

Гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса содержит рабочий гидроцилиндр 1, возвратные гидроцилиндры 2, 3 с соединенными между собой рабочими полостями, гидрораспределители 4, 5 управления соответственно рабочим 1 и возвратными 2, 3 гидроцилиндрами, бак наполнения 6, напорную гидролинию 7, соединенную с насосно-аккумуляторной станцией 8, сливную гидролинию 9, соединенную с баком 10, находящимся под атмосферным давлением, и гидропреобразователь, состоящий из объемных гидромотора 11 и насоса 12, валы которых связаны между собой посредством соединительной муфты 13.The hydraulic drive of the movable crosshead of the vertical press contains a working hydraulic cylinder 1, return hydraulic cylinders 2, 3 with interconnected working cavities, control valves 4, 5 control workers 1 and return 2, 3 hydraulic cylinders, a filling tank 6, a pressure hydraulic line 7 connected to a pump accumulator station 8, a drain hydroline 9 connected to a tank 10 under atmospheric pressure, and a hydraulic converter, consisting of a volume hydraulic motor 11 and a pump 12, the shafts of which are interconnected by means of a coupling 13.

При этом входной канал гидромотора 11 посредством первого управляемого двухлинейного двухпозиционного клапана 14 соединен с рабочей полостью рабочего гидроцилиндра 1 и посредством второго управляемого двухлинейного двухпозиционного клапана 15, входящего в состав гидрораспределителя 5 управления возвратными гидроцилиндрами 2, 3, - с рабочими полостями возвратных гидроцилиндров 2, 3, а его выходной канал - со сливной гидролинией 9. Входной канал насоса 12 гидравлически соединен с баком наполнения 6, а выходной канал посредством обратного клапана 16 - с напорной гидролинией 7.In this case, the inlet channel of the hydraulic motor 11 is connected through the first controlled two-line on-off valve 14 to the working cavity of the working hydraulic cylinder 1 and through the second controlled two-line on-off valve 15, which is part of the control valve 5 for controlling the return hydraulic cylinders 2, 3, with the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 , and its output channel - with a drain line 9. The input channel of the pump 12 is hydraulically connected to the filling tank 6, and the output channel is through a check valve and 16 - with a pressure line 7.

Плунжеры гидроцилиндров 1, 2, 3 соединены с подвижной траверсой 17 пресса.The plungers of the hydraulic cylinders 1, 2, 3 are connected to the movable traverse 17 of the press.

В состав гидрораспределителя 4 входят напорный 18 и наполнительно-сливной 19 клапаны. Рабочая полость гидроцилиндра 1 соединена посредством напорного клапана 18 с напорной гидролинией 7 пресса, а посредством наполнительно-сливного клапана 19 с наполнительно-сливной гидролинией 20 пресса, которая в свою очередь соединена с баком наполнения 6.The composition of the control valve 4 includes a pressure 18 and filling and drain 19 valves. The working cavity of the hydraulic cylinder 1 is connected by means of a pressure valve 18 with a pressure head hydraulic line 7 of the press, and by means of a fill-drain valve 19 with a fill-drain hydraulic line 20 of the press, which in turn is connected to the filling tank 6.

В состав гидрораспределителя 5 входят напорный клапан 21 и второй управляемый двухлинейный двухпозиционный клапан 15. Рабочие полости возвратных гидроцилиндров 2, 3 соединены посредством напорного клапана 21 с напорной гидролинией 7 пресса.The control valve 5 includes a pressure valve 21 and a second controllable two-line on-off valve 15. The working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 are connected by means of a pressure valve 21 to a pressure hydraulic line 7 of the press.

Все вышеперечисленные клапаны имеют индивидуальное электрогидравлическое управление. На чертеже все клапаны показаны в состоянии, когда их проходное сечение закрыто.All of the above valves have individual electro-hydraulic control. In the drawing, all valves are shown in a state where their flow area is closed.

Гидромотор 11 выполнен нерегулируемым, а насос 12 - регулируемым с пропорциональным электрическим управлением.The hydraulic motor 11 is made unregulated, and the pump 12 is adjustable with proportional electrical control.

Электрический узел управления насоса 12 соединен с выходом входящего в состав системы управления пресса контроллера 22, входы которого соединены с выходами: датчика давления 23 в рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1, датчика давления 24 в рабочих полостях возвратных гидроцилиндров 2, 3, датчика положения 25 регулирующего органа насоса 12 (наклонного блока или наклонного диска в случае использования аксиально-поршневого насоса; подвижного статора в случае использования радиально-поршневого или пластинчатого насоса) и датчика 26 угловой скорости вращения валов гидромотора 11 и насоса 12.The electrical control unit of the pump 12 is connected to the output of the controller press 22, which inputs are connected to the outputs: a pressure sensor 23 in the working cavity of the working hydraulic cylinder 1, a pressure sensor 24 in the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3, position sensor 25 of the regulatory body pump 12 (an inclined block or an inclined disk in the case of using an axial piston pump; a moving stator in the case of using a radial piston or vane pump) and an angle sensor 26 spine shaft rotation motor 11 and pump 12.

Гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса работает следующим образом.The hydraulic drive of the movable crosshead of the vertical press operates as follows.

В исходном остановленном положении подвижной траверсы 17 пресса проходное сечение наполнительно-сливного клапана 19 открыто, а проходные сечения клапанов 14, 15 и напорных клапанов 18, 21 соответственно гидрораспределителей 4, 5 закрыты. При этом давление в рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1 определяется давлением жидкости в баке наполнения 6.In the initial stopped position of the movable crosshead 17 of the press, the flow area of the filling and drain valve 19 is open, and the flow areas of the valves 14, 15 and pressure valves 18, 21, respectively, of the control valves 4, 5 are closed. The pressure in the working cavity of the working hydraulic cylinder 1 is determined by the pressure of the liquid in the filling tank 6.

Для перемещения подвижной траверсы 17 вниз в направлении заготовки, подлежащей деформации (на чертеже заготовка не показана), производится открытие проходного сечения клапана 15. На электрический узел управления регулируемого насоса 12 с выхода контроллера 22 на основании сигналов с датчиков 24, 25, 26 подается управляющий электрический сигнал, изменяющийся в соответствии с зависимостью (6). При этом значение угловой скорости ω_з определяется контроллером 22 автоматически в соответствии с заданной скоростью опускания траверсы 17.To move the movable crosshead 17 downward in the direction of the workpiece to be deformed (the workpiece is not shown in the drawing), the passage section of the valve 15 is opened. The control unit 12 is connected to the electrical control unit of the adjustable pump 12 from the output of controller 22 based on signals from sensors 24, 25, 26 electrical signal, changing in accordance with the dependence (6). The value of the angular velocity ω _s is determined by the controller 22 automatically in accordance with the set lowering speed of the beam 17.

Холостой ход траверсы 17 вниз происходит преимущественно под действием силы тяжести непосредственно самой траверсы и движущихся вместе с ней частей и в незначительной степени под действием силы давления, действующей на траверсу со стороны рабочего гидроцилиндра 1. При этом рабочая жидкость в рабочую полость рабочего гидроцилиндра 1 поступает через клапан 19 по наполнительно-сливной гидролинии 20 из бака наполнения 6, а из рабочих полостей возвратных гидроцилиндров 2, 3 вытесняется через клапан 15 во входной канал гидромотора 11 и создает на его валу вращающий момент, под действием которого вал гидромотора 11 вместе с соединенным с ним посредством муфты 13 валом насоса 12 приходит во вращение с заданной угловой скоростью, которое сопровождается подачей насосом 12 рабочей жидкости из бака наполнения 6 через обратный клапан 16 в напорную гидролинию 7 пресса и далее в гидроаккумулятор насосно-аккумуляторной станции 8 (на чертеже гидроаккумулятор не показан). В результате при минимальных потерях происходит преобразование (рекуперация) потенциальной энергии подвижной траверсы 17 и движущихся вместе с ней частей пресса в потенциальную энергию давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе насосно-аккумуляторной станции 8.Idling of the traverse 17 downwards occurs mainly under the action of gravity directly of the traverse itself and the parts moving with it and to a small extent under the influence of pressure acting on the traverse from the side of the working hydraulic cylinder 1. In this case, the working fluid enters the working cavity of the working hydraulic cylinder 1 through valve 19 along the filling and draining hydraulic line 20 from the filling tank 6, and is displaced from the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 through the valve 15 into the inlet channel of the hydraulic motor 11 and creates on it there is a torque about the shaft, under the influence of which the shaft of the hydraulic motor 11 together with the shaft of the pump 12 connected to it by means of the coupling 13 comes into rotation with a given angular speed, which is accompanied by the pump 12 supplying the working fluid from the filling tank 6 through the check valve 16 to the pressurized press hydraulic line 7 and further into the accumulator of the pump-storage station 8 (the accumulator is not shown in the drawing). As a result, with minimal losses, the potential energy of the movable beam 17 and the moving parts of the press is converted (recovered) into the potential energy of the pressure of the working fluid in the accumulator of the pump-storage station 8.

При этом скорость опускания траверсы 17 легко регулируется машинным способом путем изменения рабочего объема насоса 12. При прочих равных условиях уменьшение рабочего объема насоса 12 влечет за собой увеличение скорости опускания траверсы 17.In this case, the lowering speed of the beam 17 is easily controlled by machine by changing the working volume of the pump 12. Other things being equal, a decrease in the working volume of the pump 12 entails an increase in the lowering speed of the beam 17.

Энергия жидкости высокого давления, поданной насосом 12 в гидроаккумулятор насосно-аккумуляторной станции 8 пресса, используется далее для совершения полезной работы при выполнении последующих технологических операций изменения положения подвижной траверсы 17 пресса.The energy of the high-pressure liquid supplied by the pump 12 to the hydraulic accumulator of the pump-storage station 8 of the press is used further to perform useful work during subsequent technological operations of changing the position of the movable crosshead 17 of the press.

Для остановки подвижной траверсы 17 при выполнении ею холостого хода достаточно закрыть проходное сечение клапана 15.To stop the movable yoke 17 when it is idling, it is enough to close the bore of the valve 15.

После вступления инструмента, закрепленного на подвижной траверсе 17 пресса (на чертеже инструмент не показан), в контакт с заготовкой осуществляется переход к рабочему ходу пресса. Автоматически такой переход осуществляется на основании соответствующего уменьшения сигнала на выходе датчика давления 24, обусловленного снижением давления в рабочих полостях возвратных гидроцилиндров 2, 3 после упора траверсы с инструментом в заготовку.After the entry of the tool fixed on the movable traverse 17 of the press (the tool is not shown in the drawing), contact with the workpiece is transferred to the working stroke of the press. Automatically, such a transition is carried out on the basis of a corresponding decrease in the signal at the output of the pressure sensor 24, due to a decrease in pressure in the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 after the support of the beam with the tool in the workpiece.

Для осуществления рабочего хода производится закрытие проходного сечения наполнительно-сливного клапана 19 рабочего гидроцилиндра 1 и затем открытие проходного сечения его напорного клапана 18 на величину, необходимую для осуществления деформации заготовки с заданной скоростью движения траверсы 17. Во время рабочего хода в рабочую полость рабочего гидроцилиндра 1 жидкость поступает через клапан 18 из напорной гидролинии 7. При переходе к рабочему ходу рабочий объем насоса 12 уменьшается до нуля, благодаря чему рабочая жидкость вытесняется из рабочих полостей возвратных гидроцилиндров 2, 3 в бак 10 через открытое проходное сечение клапана 15 и гидромотор 11 при минимальных потерях давления.To carry out the working stroke, the passage section of the filling and drain valve 19 of the working hydraulic cylinder 1 is closed and then the passage section of its pressure valve 18 is opened by the amount necessary to effect the deformation of the workpiece at a given traverse speed 17. During the working stroke, the working cavity of the working hydraulic cylinder 1 the fluid enters through the valve 18 from the pressure line 7. Upon transition to the stroke, the working volume of the pump 12 decreases to zero, due to which the working fluid is displaced from the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 to the tank 10 through the open passage section of the valve 15 and the hydraulic motor 11 with minimal pressure loss.

По окончании рабочего хода жидкость в рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1 обладает большой потенциальной энергией за счет упругой деформации собственно жидкости и металлических частей пресса.At the end of the working stroke, the liquid in the working cavity of the working hydraulic cylinder 1 has a large potential energy due to the elastic deformation of the liquid itself and the metal parts of the press.

После окончания рабочего хода проходное сечение напорного клапана 18 закрывается, а также закрывается проходное сечение клапана 15. С учетом текущего значения давления в рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1, которое контролируется посредством датчика давления 23, производится изменение положения регулирующего органа насоса 12 в результате подачи на его электрический узел управления от контроллера 22 управляющего электрического сигнала в соответствии с зависимостью (5). Благодаря этому регулирующий орган насоса 12 занимает положение, близкое к оптимальному (с точки зрения рекуперации энергии) для начала снижения давления (декомпрессии) в рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1.After the end of the stroke, the flow cross section of the pressure valve 18 is closed, and the flow cross section of the valve 15 is closed. Taking into account the current pressure in the working cavity of the working hydraulic cylinder 1, which is controlled by the pressure sensor 23, the position of the regulating body of the pump 12 is changed as a result of feeding it the electrical control unit from the controller 22 of the control electric signal in accordance with the dependence (5). Due to this, the regulating body of the pump 12 occupies a position close to optimal (from the point of view of energy recovery) for the start of pressure reduction (decompression) in the working cavity of the working hydraulic cylinder 1.

Далее открывается проходное сечение клапана 14. На электрический узел управления регулируемого насоса 12 с выхода контроллера 22 на основании сигналов с датчиков 23, 25, 26 подается управляющий электрический сигнал, изменяющийся в соответствии с зависимостью (6).Next, the passage section of the valve 14 is opened. An electrical control signal is supplied to the electrical control unit of the adjustable pump 12 from the output of the controller 22 based on signals from sensors 23, 25, 26, which varies in accordance with dependence (6).

При этом жидкость из полости рабочего гидроцилиндра 1, вследствие своего расширения и уменьшения напряжений в металлических частях пресса, поступает во входной канал гидромотора 11 и создает на его валу вращающий момент, под действием которого вал гидромотора вместе с соединенным с ним посредством муфты 13 валом насоса 12 приходит во вращение с заданной угловой скоростью, которое сопровождается подачей насосом 12 рабочей жидкости из бака наполнения 6 через обратный клапан 16 в напорную гидролинию 7 пресса (и далее в гидроаккумулятор насосно-аккумуляторной станции 8).In this case, the liquid from the cavity of the working hydraulic cylinder 1, due to its expansion and reduction of stresses in the metal parts of the press, enters the inlet channel of the hydraulic motor 11 and creates a torque on its shaft, under the action of which the hydraulic motor shaft together with the pump shaft 12 connected to it via the coupling 13 comes into rotation with a given angular velocity, which is accompanied by a pump 12 supplying a working fluid from the filling tank 6 through a check valve 16 to the pressure head hydraulic line 7 of the press (and then to the pump accumulator kumulyatornoy station 8).

Но мере перетекания жидкости из рабочего гидроцилиндра 1 через гидромотор 11 в бак 10 давление жидкости в рабочем гидроцилиндре 1 снижается, что сопровождается уменьшением рабочего объема насоса 12 (и соответственно момента сопротивления на его валу), благодаря чему, несмотря на понижение давления в рабочем гидроцилиндре 1, процесс декомпрессии продолжается при обеспечении заданной скорости вращения валов гидромотора 11 и насоса 12.But as the fluid flows from the working hydraulic cylinder 1 through the hydraulic motor 11 to the tank 10, the liquid pressure in the working hydraulic cylinder 1 decreases, which is accompanied by a decrease in the working volume of the pump 12 (and, accordingly, the moment of resistance on its shaft), due to which, despite the decrease in pressure in the working hydraulic cylinder 1 , the decompression process continues while providing a given speed of rotation of the shafts of the hydraulic motor 11 and pump 12.

Энергия жидкости высокого давления, поданной при этом насосом 12 в гидроаккумулятор насосно-аккумуляторной станции 8 пресса, используется далее для совершения полезной работы при выполнении последующих технологических операций по изменению положения подвижной траверсы 17 пресса.The energy of the high-pressure liquid supplied by the pump 12 to the hydraulic accumulator of the pump-accumulator station 8 of the press is used further to perform useful work when performing subsequent technological operations to change the position of the movable beam 17 of the press.

После снижения давления в рабочем гидроцилиндре 1 до установленного минимального значения (это давление близко к давлению в баке наполнения 6) на основании сигнала датчика давления 23 открывается проходное сечение наполнительно-сливного клапана 19 и закрывается проходное сечение клапана 14. В результате рабочая полость рабочего гидроцилиндра 1 соединяется с баком наполнения 6.After reducing the pressure in the working hydraulic cylinder 1 to the set minimum value (this pressure is close to the pressure in the filling tank 6), on the basis of the signal from the pressure sensor 23, the passage section of the filling and drain valve 19 is opened and the passage section of the valve 14 is closed. As a result, the working cavity of the working cylinder 1 connects to the filling tank 6.

Для осуществления обратного хода (подъема) подвижной траверсы 17 пресса производится открытие проходного сечения напорного клапана 21 возвратных гидроцилиндров 2, 3. Во время обратного хода жидкость в рабочие полости возвратных гидроцилиндров 2, 3 поступает через открытое проходное сечение клапана 21 из напорной гидролинии 7. При этом из рабочей полости рабочего гидроцилиндра 1 жидкость вытесняется в бак наполнения 6 через открытое проходное сечение наполнительно-сливного клапана 19 и наполнительно-сливную гидролинию 20.To reverse (lift) the movable crosshead 17 of the press, the passage section of the pressure valve 21 of the return hydraulic cylinders 2, 3 is opened. During the return stroke, the liquid enters the working cavities of the return hydraulic cylinders 2, 3 through the open passage of the valve 21 from the pressure hydraulic line 7. When this from the working cavity of the working hydraulic cylinder 1, the liquid is displaced into the filling tank 6 through the open passage section of the filling and drain valve 19 and the filling and drain hydraulic line 20.

Для остановки подвижной траверсы 17 при выполнении ею обратного хода (подъема) достаточно закрыть проходное сечение напорного клапана 21 возвратных гидроцилиндров.To stop the movable crosshead 17 when it performs a reverse stroke (lift), it is enough to close the passage section of the pressure valve 21 of the return hydraulic cylinders.

Как следует из вышеприведенного описания устройства и работы, предлагаемый гидравлический привод подвижной траверсы вертикального пресса обеспечивает сохранение (рекуперацию) для последующего использования потенциальной энергии поднятой траверсы, что повышает энергетическую эффективность (коэффициент полезного действия) гидропривода пресса в целом и способствует улучшению температурного режима работы гидропривода.As follows from the above description of the device and operation, the proposed hydraulic drive of the movable crosshead of the vertical press provides conservation (recovery) for subsequent use of the potential energy of the raised crosshead, which increases the energy efficiency (efficiency) of the hydraulic drive of the press as a whole and improves the temperature of the hydraulic drive.

Литературные источникиLiterary sources

1. Гидропривод подвижной траверсы пресса: Патент на изобретение RU №2598410. МПК В30В 15/16, В30В 1/34. Заявлено 03.06.2015. Опубликовано 27.09.2016.1. The hydraulic drive of the movable traverse of the press: Patent for invention RU No. 2598410. IPC V30V 15/16, V30V 1/34. Announced on 06/03/2015. Published on September 27th, 2016.

2. Гидравлический привод подвижной траверсы пресса: Патент на изобретение RU №2515779. МПК В30В 15/24, В30В 1/34. Заявлено 13.02.2013. Опубликовано 20.05.2014.2. The hydraulic drive of the movable crosshead of the press: Patent for invention RU No. 2515779. IPC V30V 15/24, V30V 1/34. Announced February 13, 2013. Published on May 20, 2014.

Claims

The hydraulic drive of the movable traverse of the vertical press, containing the working and return hydraulic cylinders, the working cavities of which are connected to the executive channels of the respective control valves of these hydraulic cylinders, a filling tank connected via a filling and drain hydraulic line with a filling and drain channel of the hydraulic control valve for controlling the working hydraulic cylinder, a pressure hydraulic line connected to pumping and storage station with pressure channels for control valves them and return hydraulic cylinders, a drain hydraulic line connected to a tank under atmospheric pressure, a hydraulic converter in the form of a volume hydraulic motor and a volume pump, the shafts of which are connected by means of a coupling, and a control system with a controller, a pressure sensor in the working cavity of the working hydraulic cylinder, a regulating position sensor the body of the pump and the sensor of the angular velocity of rotation of the shafts of the volumetric hydraulic motor and pump, while the input channel of the volumetric hydraulic motor through the first controlled a two-position two-position valve is connected to the working cavity of the working hydraulic cylinder, and the output channel is connected to a drain hydraulic line, the inlet channel of the volumetric pump is connected to the filling tank, and the output channel by means of the check valve is connected to the pressure hydraulic line, the volumetric pump is adjustable with electric proportional control via an electric control unit connected to the output of the controller, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the pressure sensor in the working cavity of the working hydrocylin RA, the position sensor of the regulating body of the pump and the sensor of the angular speed of rotation of the shafts of the volumetric hydraulic motor and pump, moreover, the control valve of the return hydraulic cylinders is made with a pressure valve and a second two-line on-off valve, characterized in that the working cavities of the return hydraulic cylinders are connected to the second two-line on-off valve the input channel of the hydraulic motor, and one of the inputs of the controller is connected to the output of the pressure sensor in the working cavities military hydraulic cylinders.