RU2335664C1 - Reversible hydraulic step drive - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: drive is made up of two rigidly fixed hydraulic cylinders through which a flexible rod is passed made of closed structure cable. The flexible rod can be gripped in turns by pistons with controlled collets allowing the cable to move with the weight. The aforesaid pistons are forced by the working fluid fed in the cylinders by hydraulic control valves from the oil tank. The pistons accordant motion in the automatic reversible conditions is ensured by control signals sent from the hydraulic cylinders to the hydraulic control valves via the "AND" element.

EFFECT: expanded performances of drive.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано и в других областях, а именно в приводах для передачи тягового усилия перемещаемому объекту.The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in other areas, namely in drives for transmitting traction to a moving object.

Известен гидравлический шаговый привод, содержащий по меньшей мере два гидроцилиндра с установленными в них поршнями с образованием рабочих полостей, захват с управляющей полостью, обеспечивающий силовую связь поршней с силовой штангой, маслостанцию и систему управления, которой присущи недостатки - сложность конструкции и недостаточная надежность работы захвата, связанная с наличием отдельной системы управления захвата. Указанные недостатки устранены в техническом решении [1].A hydraulic stepper drive is known, comprising at least two hydraulic cylinders with pistons installed in them to form working cavities, a gripper with a control cavity, which provides power communication between the pistons and the power rod, oil station and control system, which have inherent disadvantages - design complexity and insufficient reliability of the gripper associated with having a separate capture control system. These disadvantages are eliminated in the technical solution [1].

Однако известное решение также не свободно от недостатков, которые выражаются в сравнительно низкой надежности, так как содержат большое количество управляющих элементов - распределителей, большое количество гидронасосов в маслостанции. Отмеченные недостатки частично устранены в техническом решении [2].However, the known solution is also not free from disadvantages, which are expressed in relatively low reliability, as they contain a large number of control elements - distributors, a large number of hydraulic pumps in the oil station. The noted disadvantages are partially eliminated in the technical solution [2].

Недостатком известного устройства является то, что поршень гидроцилиндра с гибким штоком создает тяговое усилие только в одном направлении и не способен работать в реверсивном режиме.A disadvantage of the known device is that the piston of the hydraulic cylinder with a flexible rod creates traction in only one direction and is not able to work in reverse mode.

Цель изобретения - создание реверсивного гидравлического шагового привода, свободного от указанных недостатков, т.е. способного создавать тяговое усилие в обоих направлениях.The purpose of the invention is the creation of a reversible hydraulic step drive, free from these disadvantages, i.e. capable of generating traction in both directions.

Поставленная цель достигается тем, что реверсивный гидравлический шаговый привод содержит гидроцилиндр с рабочей и возвратной полостями и узлами герметизации, поршень и шток, узел уплотнения поджимного сальника с нажимным элементом, размещенным в поршне, и полостью, сообщенной с рабочей полостью гидроцилиндра, узел фиксации в виде подпружиненной конической цанги, охватывающей шток и взаимодействующей с расточкой поршня и приводным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня со сквозным осевым каналом, и распределители, сообщающие полости гидроцилиндра с источником питания и сливом, при этом на гибком штоке размещен второй такой же гидроцилиндр, направление вектора тяги которого противоположно направлению вектора тяги первого, и возвратная полость которого соединена с возвратной полостью первого гидроцилиндра и с гидропневмоаккумулятором, а распределители соединяют только рабочие полости указанных гидроцилиндров и подключают их к источникам питания и сливу, причем, для осуществления реверсивного тягового движения размещенных в цилиндрах поршней, переключение распределителей происходит за счет подачи на них сигналов от соответствующих гидроцилиндров через логические элементы «И».This goal is achieved in that the reversible hydraulic stepper drive contains a hydraulic cylinder with working and return cavities and sealing units, a piston and a rod, a compression seal assembly with a pressure element located in the piston, and a cavity in communication with the hydraulic cylinder working cavity, a fixing unit in the form spring-loaded conical collet, covering the rod and interacting with the bore of the piston and the drive element, made in the form of a stepped piston with a through axial channel, and valves, communicating the cavity of the hydraulic cylinder with a power source and a drain, while the second same hydraulic cylinder is placed on the flexible rod, the direction of the thrust vector of which is opposite to the direction of the thrust vector of the first, and the return cavity of which is connected to the return cavity of the first hydraulic cylinder and the hydraulic accumulator, and the distributors connect only the working cavities these hydraulic cylinders and connect them to power sources and drain, and, for the implementation of reverse traction movement of the pistons located in the cylinders, switch of valves takes place by applying to them the signals from the respective cylinders via gates "AND".

На фиг.1 изображен предлагаемый реверсивный гидравлический шаговый привод, его принципиальная схема; на фиг.2 изображен разрез поршня с гибким штоком.Figure 1 shows the proposed reversible hydraulic stepper drive, its circuit diagram; figure 2 shows a section of a piston with a flexible rod.

Реверсивный гидравлический шаговый привод содержит цилиндр 1 с рабочей 2 и возвратной 3 полостями и узлами 4 и 5 герметизации, насосный агрегат 6, распределители 7 и 8, датчики 9 и 10 контроля положения. В цилиндре 1 установлен поршень 11, имеющий возможность перемещения вдоль гибкого штока 12. Поршень 11 выполнен с расточкой 13, в которой размещена коническая цанга 14, подпружиненная при помощи пружины 15 относительно поршня 11, охватывающая гибкий шток 12 и взаимодействующая со ступенчатым поршнем 16, размещенным в поршне 11. Шток 12 уплотнен относительно поршня 11 поджимным сальником 17 с нажимным элементом 18. Ступенчатый поршень 16 и нажимной элемент 18 образуют в расточке 13 поршня 11 полости 19-21. При этом полости 19 и 21 сообщены посредством зазоров между частями сборного поршня с возвратной полостью 3, а полость 20 - с рабочей полостью 2. Гибкий шток 12 проходит также через второй гидроцилиндр 22, имеющий такие же узлы герметизации 4 и 5, рабочую 23 и возвратную полость 24 и поршень 25, имеющий точно такую же конструкцию, что и поршень 11 и поэтому изображенный на чертеже без разреза - непрозрачным. При этом поршень 25 так расположен в гидроцилиндре 22, что тяговое усилие, развиваемое им, направлено противоположно тяговому усилию, развиваемому поршнем 11. Возвратные полости 3 и 24 соединены между собой и гидропневмоаккумулятором 26 трубопроводами. Сигнал о крайнем левом положении поршня 11 и о крайнем левом положении поршня 25 поступает через логический элемент «И» 27 на датчик положения 10, а сигнал о правом положении поршня 11 и правом положении поршня 25 поступает через логический элемент «И» 28 на датчик положения 9.The reversible hydraulic stepper drive contains a cylinder 1 with a working 2 and return 3 cavities and sealing units 4 and 5, a pump unit 6, distributors 7 and 8, sensors 9 and 10 for position control. A piston 11 is installed in the cylinder 1, which can be moved along the flexible rod 12. The piston 11 is made with a bore 13, in which a conical collet 14 is placed, spring-loaded with a spring 15 relative to the piston 11, covering the flexible rod 12 and interacting with a stepped piston 16 located in the piston 11. The piston rod 12 is sealed relative to the piston 11 by a compression seal 17 with a pressure element 18. A step piston 16 and pressure element 18 form a cavity 19-21 in the bore 13 of the piston 11. In this case, the cavities 19 and 21 are communicated through the gaps between the parts of the collection piston with the return cavity 3, and the cavity 20 with the working cavity 2. The flexible rod 12 also passes through the second hydraulic cylinder 22 having the same sealing units 4 and 5, the working 23 and the return the cavity 24 and the piston 25, having exactly the same design as the piston 11 and therefore shown in the drawing without a cut, is opaque. In this case, the piston 25 is so located in the hydraulic cylinder 22 that the traction force developed by it is directed opposite to the traction force developed by the piston 11. The return cavities 3 and 24 are interconnected with the hydraulic accumulator 26 by pipelines. The signal about the extreme left position of the piston 11 and the extreme left position of the piston 25 is received through the logic element "And" 27 to the position sensor 10, and the signal about the right position of the piston 11 and the right position of the piston 25 is fed through the logic element "And" 28 9.

Реверсивный гидравлический шаговый привод работает следующим образом.Reversible hydraulic stepper drive operates as follows.

При подаче рабочей среды от насосного агрегата 6 через распределители 7 и 8 в рабочую полость 2 гидроцилиндра 1 рабочая среда одновременно по зазорам в сборном поршне 11 попадает в полость 20, воздействует на поршень 16 и нажимной элемент 18, осуществляя посредством цанги 14 фиксацию поршня 11 относительно гибкого штока 12 и надежное зажатие сальника 17 в зависимости от давления рабочей среды. Поршень 11 и шток 12, зафиксированные друг относительно друга, перемещаются влево (по чертежу) и перемещает гибкий шток 12. При этом рабочая жидкость из возвратной полости 3 гидроцилиндра 1 выдавливается в возвратную полость 24 гидроцилиндра 22 и частично в гидропневмоаккумулятор 26, заставляя перемещаться поршень 25 в левое положение (поршень 25 работает так же как и поршень 11), выдавливая жидкость из полости 23 через распределитель 8 на слив. При подходе поршня 11 к крайнему левому положению и поршня 25 к крайнему левому положению, сигналы об этом, через логический элемент «И» 27 (то есть, когда поршни обоих гидроцилиндров, двигаясь в одном направлении, достигнут левого крайнего положения, необходимого для переключения на обратное движение), будут поданы к датчику контроля положения 10. При этом распределитель 8 переключается в положение подачи рабочей среды в рабочую полость 23 гидроцилиндра 22 (рабочая полость 2 при этом сообщается со сливом). Поршень 25 при этом будет зафиксирован со штоком 12 (таким же образом как в предыдущем случае это происходило с поршнем 11) и начнет перемещаться в правое положение, осуществляя перемещение гибкого штока 12. В это же время рабочая жидкость из возвратной полости 24 будет выдавливаться в возвратную полость 3 гидроцилиндра 1 и частично в гидропневмоаккумулятор 26. Одновременно рабочая среда по зазорам в сборном поршне 11 попадает в полости 19 и 21, воздействует на ступенчатый поршень 16 и нажимной элемент 18, последние перемещаются в положение, позволяющее осуществить расфиксацию поршня 11 относительно штока 12 и ослабить зажатие сальника 17. Поршень 11 перемещается относительно штока 12 вправо. По достижении поршнем 11 крайнего правого положения и поршня 25 крайнего правого положения, сигналы об этом, через логический элемент «И» 28 (то есть, когда поршни обоих гидроцилиндров, двигаясь вправо, достигнут положения, необходимого для переключения на обратное движение), будут поданы к датчику контроля положения 9. При этом распределитель 8 переключится в положение подачи рабочей среды в рабочую полость 2 гидроцилиндра 1. Далее цикл повторяется многократно, если система не будет отключена распределителем 7.When the working medium is supplied from the pump unit 6 through the distributors 7 and 8 to the working cavity 2 of the hydraulic cylinder 1, the working medium simultaneously enters the cavity 20 through the gaps in the collection piston 11, acts on the piston 16 and the pressure element 18, thereby fixing the piston 11 relative to the collet 14 flexible rod 12 and the reliable clamping of the gland 17 depending on the pressure of the working medium. The piston 11 and the rod 12, fixed relative to each other, move to the left (according to the drawing) and move the flexible rod 12. In this case, the working fluid from the return cavity 3 of the hydraulic cylinder 1 is squeezed into the return cavity 24 of the hydraulic cylinder 22 and partially into the hydraulic accumulator 26, forcing the piston 25 to move in the left position (the piston 25 works the same as the piston 11), squeezing the liquid out of the cavity 23 through the distributor 8 to the drain. When the piston 11 approaches the extreme left position and the piston 25 to the extreme left position, signals about this, through the logic element "And" 27 (that is, when the pistons of both hydraulic cylinders, moving in one direction, have reached the left extreme position necessary to switch to reverse movement), they will be fed to the position monitoring sensor 10. In this case, the distributor 8 switches to the position of the working medium supply to the working cavity 23 of the hydraulic cylinder 22 (the working cavity 2 is in communication with the drain). In this case, the piston 25 will be fixed with the rod 12 (in the same way as in the previous case with the piston 11) and will begin to move to the right position, moving the flexible rod 12. At the same time, the working fluid from the return cavity 24 will be extruded into the return the cavity 3 of the hydraulic cylinder 1 and partially into the hydraulic accumulator 26. At the same time, the working medium through the gaps in the collection piston 11 enters the cavities 19 and 21, acts on the stepped piston 16 and the pressure element 18, the latter move to a position allowing e implement release operating piston 11 relative to shaft 12 and loosen clamping of the gland 17. The piston 11 moves relative to the rod 12 to the right. When the piston 11 reaches the extreme right position and the piston 25 to the extreme right position, signals about this, through the logic element "And" 28 (that is, when the pistons of both hydraulic cylinders, moving to the right, reach the position necessary to switch to the reverse movement), to the position control sensor 9. In this case, the distributor 8 will switch to the position of the working medium supply to the working cavity 2 of the hydraulic cylinder 1. Then the cycle is repeated many times if the system is not turned off by the distributor 7.

Для остановки системы в любой момент (например, вручную) достаточно при помощи распределителя 7 прекратить подачу рабочей жидкости от маслостанции 6. Для возобновления работы достаточно включить распределитель 7, а для осуществления реверса необходимо воздействовать на систему распределителем 8 (например, при местном управлении).To stop the system at any time (for example, manually) using the distributor 7, it is enough to stop the flow of working fluid from the oil station 6. To resume operation, it is enough to turn on the distributor 7, and to reverse it, it is necessary to act on the system with distributor 8 (for example, with local control).

ЛитератураLiterature

1. А.с. СССР №993677, кл. F15В 11/12, 1983.1. A.S. USSR No. 993677, class F15B 11/12, 1983.

2. А.с. СССР №1404693, кл. F15В 11/12, 1988.2. A.S. USSR No. 1404693, class F15B 11/12, 1988.

Claims (1)

Реверсивный гидравлический шаговый привод, содержащий гидроцилиндр с рабочей и возвратной полостями и узлами герметизации, поршень и шток, узел уплотнения поджимного сальника с нажимным элементом, размещенным в поршне и полостью, сообщенной с рабочей полостью гидроцилиндра, узел фиксации в виде подпружиненной конической цанги, охватывающей шток и взаимодействующей с расточкой поршня и приводным элементом, выполненным в виде ступенчатого поршня со сквозным осевым каналом и распределители, сообщающие полости гидроцилиндра с источником питания и сливом, отличающийся тем, что на этом же гибком штоке размещен второй такой же гидроцилиндр, вектор тяги которого противоположен вектору тяги первого, а возвратная полость его соединена с возвратной полостью первого гидроцилиндра и с гидропневмоаккумулятором, а распределители соединяют только рабочие полости указанных гидроцилиндров и подключают их к источникам питания и сливу, причем для осуществления реверсивного движения размещенных в них поршней переключение распределителей происходит за счет подачи на них сигналов от соответствующих гидроцилиндров через логические элементы И.Reversible hydraulic stepper drive containing a hydraulic cylinder with working and return cavities and sealing units, a piston and a rod, a compression seal assembly with a pressure element placed in the piston and a cavity in communication with the hydraulic cylinder working cavity, a fixing unit in the form of a spring-loaded conical collet covering the rod and interacting with the bore of the piston and the drive element, made in the form of a stepped piston with a through axial channel and distributors, communicating the cavity of the hydraulic cylinder with the source supply and drain, characterized in that on the same flexible rod there is a second same hydraulic cylinder, the thrust vector of which is opposite to the thrust vector of the first, and its return cavity is connected to the return cavity of the first hydraulic cylinder and to the hydraulic accumulator, and the distributors connect only the working cavities of these hydraulic cylinders and connect them to power sources and drain, and for the reverse movement of the pistons placed in them, the switching of the valves occurs due to the supply of signals from corresponding hydraulic cylinders through logical elements I.

Images