Гидросистема

15 11/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Гомельское головное специальное конструкторско-технологическое бюро гидроаппаратуры с опытноэкспериментальным производством(71) Заявитель Гомельское головное специальное конструкторско-технологическое бюро гидроаппаратуры с опытно-экспериментальным производством (ГСКТБ ГА)(57) 1. Гидросистема, содержащая исполнительные органы, связанные с выходами гидрораспределителей,клапаны разности давлений, поддерживающие разность давлений между своими управляющими входами и своими выходами, причем их выходы соединены с входами гидрораспределителей, входы - с напорной магистралью, а управляющие входы - с теми полостями исполнительных органов, в которые подается рабочая жидкость, группу элементов, имеющую несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, причем входы упомянутой группы соединены с полостями исполнительных органов, а 3201 1 выход - с управляющим входом элемента, поддерживающего некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, отличающаяся тем, что клапаны разности давлений выполнены с переменной настройкой для поддержания ими разности давлений, которая уменьшается при снижении разности давлений между напорной магистралью и управляющим входом элемента, поддерживающего постоянную или регулируемую разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, до значения, меньшего настройки этого элемента. 2. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что каждый клапан разности давлений имеет по две торцовые поверхности, одна из которых обращена к входу гидрораспределителя и связана со входом элемента,поддерживающего постоянный расход, выход которого соединен с полостью, образованной второй торцовой поверхностью, и с входом дросселирующего элемента, имеющего две торцовые полости управления, причем выход дросселирующего элемента связан с той полостью исполнительного органа, в которую подается рабочая жидкость, одна из торцовых полостей управления дросселирующего элемента соединена с напорной магистралью, а вторая - с управляющим входом элемента, поддерживающего разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, при этом дросселирующий элемент взаимодействует с пружиной. 3. Гидросистема по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что элемент, поддерживающий постоянный расход,выполнен в виде регулятора расхода. 4. Гидросистема по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что элемент, поддерживающий постоянный расход,выполнен в виде дросселя постоянной или переменной настройки. 5. Гидросистема по любому из пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что дроссель выполнен в виде отверстия в клапане разности давлений, соединяющего его торцовые поверхности. 6. Гидросистема по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что пружина, взаимодействующая с дросселирующим элементом, выполнена обеспечивающей постоянное усилие, и отношение этого усилия к площади поперечного сечения дросселирующего элемента равно величине настройки давления элемента, поддерживающего разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом. 7. Гидросистема по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что пружина, взаимодействующая с дросселирующим элементом, выполнена с возможностью регулирования усилия. 8. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что элемент, поддерживающий некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполнен в виде клапана разности давлений. 9. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что элемент, поддерживающий некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполнен в виде регулируемого насоса. 10. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что группа элементов, имеющая несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, состоит из элементов ИЛИ, входы которых соединены с полостями исполнительных органов. 11. Гидросистема по п. 1, отличающаяся тем, что группа элементов, имеющая несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, состоит из обратных клапанов, входы которых соединены с полостями исполнительных органов.(56) 1. Кожевников С.Н. Аппаратура и механизмы гидро-, пневмо- и электроавтоматики металлургических машин. - Киев Южное отделение Машгиза, 1961. - С. 268. 2.Н.,.,.,.-91,, 36 (1992), 3, . 43, . 3 (прототип). Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в гидроприводах машин. Известны гидросистемы, содержащие исполнительные органы, связанные посредством цилиндровых гидролиний с выходами гидрораспределителей, управляющих пуском, остановом и реверсом исполнительных органов. На входе некоторых гидрораспределителей или, по крайней мере, в нескольких цилиндровых гидролиниях могут быть расположены элементы регулирования расхода, к числу которых могут относится дроссели, регуляторы расхода, а также непосредственно кромки дросселирующих гидрораспределителей. Такие гидросистемы позволяют регулировать расход на исполнительных органах независимо друг от друга при их одновременном или поочередном подключении к напорной магистрали. Однако при работе исполнительных органов таких гидросистем имеют место значительные энергетические потери, связанные с тем, что при регулировании расхода на исполнительных органах давление в напорной магистрали не зависит от нагрузки и определяется только настройкой элемента, ограничивающего давление в гидросистеме 1. 2 3201 1 Для устранения такого недостатка применяются гидросистемы, содержащие исполнительные органы,связанные с выходами гидрораспределителей, клапаны разности давлений с постоянной настройкой, поддерживающие разность давлений между своими управляющими входами и своими выходами, причем их выходы соединены с входами гидрораспределителей, входы - с напорной магистралью, а управляющие входы - с теми полостями исполнительных органов, в которые подается рабочая жидкость, группу элементов, имеющую несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, причем входы упомянутой группы соединены с полостями исполнительных органов, а выход - с управляющим входом элемента, поддерживающего некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом 2. В таких гидросистемах при регулировании расхода давление в напорной магистрали меняется в зависимости от нагрузки на наиболее нагруженных рабочих органах, что обеспечивает существенное повышение КПД и снижение энергетических потерь. Недостаток подобных гидросистем проявляется при одновременном управлении несколькими исполнительными органами. Поскольку клапаны разности давлений обеспечивают постоянный перепад давления между входами гидрораспределителей и полостями исполнительных органов, в которые подается рабочая жидкость, расход на каждом гидрораспределителе фактически является постоянно настроенным и при включении избыточного числа рабочих органов (или при избыточном открытии золотников в случае использования дросселирующих гидрораспределителей) сумма настроенных на них расходов может оказаться большей,чем подача насоса или насосов в напорную магистраль. Следствием этого является падение перепада давлений на клапане разности давлений, связанном с наиболее нагруженным исполнительным органом, и, как следствие этого, уменьшение его скорости вплоть до остановки при сохранении неизменными скоростей других рабочих органов. Фактически, в этом режиме регулирование движений исполнительных органов уже не является независимым. Такое свойство гидропривода усложняет управление машиной, поскольку в ряде случаев непредвиденное торможение нагруженного исполнительного органа является нежелательным, а избежать его возможно только при постоянной оценке величины настроенных расходов со стороны оператора. Техническим результатом изобретения является сохранение возможности независимого регулирования движений исполнительных органов при избыточной настройке расходов на них или при подключении их избыточного количества путем снижения расходов на всех одновременно работающих исполнительных органах, так чтобы сумма расходов не превышала подачи насоса (насосов). Технический результат изобретения достигается тем, что в гидросистеме, содержащей исполнительные органы, связанные с выходами гидрораспределителей, клапаны разности давлений, поддерживающие разность давлений между своими управляющими входами и своими выходами, причем их выходы соединены с входами гидрораспределителей, входы - с напорной магистралью, а управляющие входы - с теми полостями исполнительных органов, в которые подается рабочая жидкость, группу элементов, имеющую несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, причем входы упомянутой группы соединены с полостями исполнительных органов, а выход - с управляющим входом элемента,поддерживающего некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, клапаны разности давлений выполняются с переменной настройкой для поддержания ими разности давлений, которая уменьшается при снижении разности давлений между напорной магистралью и управляющим входом элемента, поддерживающего постоянную или регулируемую разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, до значения, меньшего настройки этого элемента. В такой гидросистеме после достижения суммой настроенных на исполнительных органах расходов величины, равной подаче в напорную магистраль, дальнейший прирост настроенного расхода приводит к снижению разности давлений между напорной магистралью и полостью наиболее нагруженного исполнительного органа, причем давление в последней равно давлению на управляющем входе элемента,поддерживающего эту разность. При этом начинает снижаться настройка клапанов разности давлений, что приводит к снижению расходов на подключенных к напорной магистрали исполнительных органах. Снижение продолжается до тех пор, пока разность давлений между напорной магистралью и полостью наиболее нагруженного исполнительного органа не стабилизируется, что возможно только в случае, когда сумма расходов, настроенных на исполнительных органах, не превышает подачу насоса (насосов). На фиг. 1 приведен пример реализации предложенной гидросистемы для случая, когда клапаны разности давлений имеют по две торцовые поверхности, одна из которых обращена к входу гидрораспределителя и связана со входом элемента, поддерживающего постоянный расход, выход которого соединен с полостью,образованной второй торцовой поверхностью, и со входом дросселирующего элемента, имеющего две торцовые полости управления, причем выход дросселирующего элемента связан с той полостью исполнительного органа, в которую подается рабочая жидкость, одна из торцовых полостей управления дросселирующего элемента соединена с напорной магистралью, а вторая - с управляющим входом элемента,поддерживающего разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, и при 3 3201 1 этом дросселирующий элемент взаимодействует с пружиной, причем элемент, поддерживающий постоянный расход, выполнен в виде регулятора расхода, пружина, взаимодействующая с дросселирующим элементом, выполнена обеспечивающей постоянное усилие и отношение этого усилия к площади поперечного сечения дросселирующего элемента равно величине настройки элемента, поддерживающего разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, элемент, поддерживающий некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполнен в виде клапана разности давлений, а группа элементов, имеющая несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, состоит из элементов ИЛИ, входы которых соединены с полостями исполнительных органов. На фиг. 2 приведен пример реализации предложенной гидросистемы для случая, когда клапаны разности давлений имеют по две торцовые поверхности, одна из которых обращена к входу гидрораспределителя и связана со входом элемента, поддерживающего постоянный расход, выход которого соединен с полостью,образованной второй торцовой поверхностью, и со входом дросселирующего элемента, имеющего две торцовые полости управления, причем выход дросселирующего элемента связан с той полостью исполнительного органа, в которую подается рабочая жидкость, одна из торцовых полостей управления дросселирующего элемента соединена с напорной магистралью, а вторая - с управляющим входом элемента,поддерживающего разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполненного в виде регулируемого насоса, дросселирующий элемент взаимодействует с пружиной, причем элемент, поддерживающий постоянный расход, выполнен в виде дросселя постоянной настройки, представляющего собой отверстие в клапане разности давлений, соединяющее его торцовые поверхности, пружина, взаимодействующая с дросселирующим элементом, выполнена с возможностью регулирования усилия, элемент, поддерживающий некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполнен в виде регулируемого насоса, а группа элементов, имеющая несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах, состоит из обратных клапанов, входы которых соединены с полостями исполнительных органов. Гидросистема, приведенная на фиг. 1, содержит исполнительные органы 1, 2, 3, связанные с выходами гидрораспределителей 4, 5, 6, клапаны разности давлений 7, 8, 9, поддерживающие разность давлений между своими управляющими входами и своими выходами, причем их выходы соединены с входами гидрораспределителей, входы - с напорной магистралью 10. Гидросистема содержит группу элементов ИЛИ 11 - 15,имеющую несколько входов и один выход, давление на котором равно наибольшему из давлений на входах,причем входы упомянутой группы соединены с полостями исполнительных органов, а выход - с управляющим входом элемента 16, поддерживающего некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, представляющего собой клапан разности давлений. Клапаны разности давлений 7 - 9 имеют по две торцовые поверхности, одни из которых обращены к входу гидрораспределителей 4 - 6 и связаны со входом элементов, поддерживающих постоянный расход и выполненных в виде регуляторов расхода 17 - 19, выходы которых соединены с полостями, образованными противоположными торцовыми поверхностями, и со входами дросселирующих элементов 20 - 22, имеющих по две торцовые полости управления 23 - 28, причем выходы дросселирующих элементов 20 - 22 связаны с выходами элементов ИЛИ 11 - 13 и, через них, с теми полостями исполнительных органов 1 - 3, в которые подается рабочая жидкость, и являются управляющими входами клапанов разности давлений 7 - 9, торцовые полости управления 23, 25, 27 дросселирующих элементов 20 - 22 соединены с напорной магистралью 10, а торцовые полости управления 24, 26, 28 дросселирующих элементов 20 - 22 - с управляющим входом элемента 16. Дросселирующие элементы 20 - 22 взаимодействуют с пружинами 29 - 31, обеспечивающими постоянное усилие, отношение которого к площади поперечного сечения дросселирующих элементов 20 - 22 равно величине настройки элемента 16. Гидросистема, приведенная на фиг. 2, отличается тем, что она вместо элементов ИЛИ содержит группу обратных клапанов 11 - 13, подсоединенных входами через гидрораспределители 4, 5, 6 к тем полостям исполнительных органов 1 - 3, в которые подается рабочая жидкость, элемент 16, поддерживающий некоторую настроенную разность давлений между напорной магистралью и своим управляющим входом, выполнен в виде регулируемого насоса, элементы, поддерживающие постоянный расход, представляют собой отверстия в клапанах разности давлений 7 - 9, соединяющие их торцовые поверхности, выходы дросселирующих элементов 20 - 22, являющиеся управляющими входами клапанов разности давлений 7 - 9, связаны со входами обратных клапанов и, через гидрораспределители 4, 5, 6, с теми полостям исполнительных органов 1 - 3, в которые подается рабочая жидкость, и усилие пружин 29 - 31, взаимодействующих с дросселирующими элементами 20 - 22, регулируется посредством регулировочных винтов 32 - 34. Гидросистема работает следующим образом. При включении гидрораспределителей 4, 5, 6 рабочая жидкость через клапаны разности давлений 7 - 9 подается на золотники гидрораспределителей и, через элементы, поддерживающие постоянный расход, на дросселирующие элементы 20 - 22. Разность давлений между напорной магистралью и управляющим входом элемента 16 равна разности давлений между торцовыми полостями управления (попарно, 23 и 24, 25 и 26, 27 4 3201 1 и 28) дросселирующих элементов, соответственно, 20 - 22 и уравновешивается усилием пружин 29 - 31. Дросселирующие элементы 20 - 22 занимают некое определенное положение и, поскольку расходы, проходящие через них, постоянны, перепады давлений между их входами и выходами также являются постоянными. Так как выходы дросселирующих элементов 20 - 22 соединены через элементы ИЛИ 11 - 15 (для фиг. 1) или через обратные клапаны 11 - 13 (для фиг. 2) с теми полостями соответствующих исполнительных органов 1, 2, 3, в которые подается рабочая жидкость, величины давлений на входах дросселирующих элементов 20 - 22 превосходят на постоянную величину давления в этих полостях. Таким образом, перепады давлений между входами гидрораспределителей 4 - 6 и теми полостями исполнительных органов 1, 2, 3, в которые подается рабочая жидкость, являются постоянными, что означает в свою очередь постоянство перепада давлений на кромках гидрораспределителей. В результате расходы рабочей жидкости на соответствующих исполнительных органах 1, 2, 3 определяются величинами перепадов давлений на кромках гидрораспределителей, настроенными посредством клапанов разности давлений 7, 8, 9. При этом, если, к примеру, нагрузка на исполнительном органе 1 является наибольшей, рабочая жидкость из той его полости,в которую осуществляется подача, попадает на управляющий вход элемента 16. При этом последний задает в напорной магистрали гидросистемы давление, на некоторую настроенную величину превышающее давление, создаваемое нагрузкой на исполнительном органе 1. Избыточная настройка расходов или включение избыточного числа исполнительных органов, то есть ситуация, в которой сумма настроенных гидрораспределителями 4 - 6 расходов превосходит подачу в напорной магистрали, характеризуется тем, что суммарное гидравлическое сопротивление на пути от насоса (насосов) до полостей исполнительных органов оказывается недостаточным для обеспечения при данном расходе настроенного перепада давлений. Поэтому в такой ситуации разность давлений между напорной магистралью и той полостью исполнительного органа 1, в которую осуществляется подача рабочей жидкости,оказывается меньше настроенной на элементе 16. Так как эта разность давлений нагружает торцовые полости управления дросселирующих элементов 20 - 22, при этом нарушается равновесие между усилиями пружин 29 - 31 и перепадами давлений на этих элементах и эти последние перемещаются, причем гидравлическое сопротивление между их входами и выходами изменяется (уменьшается). Это приводит к уменьшению перепада давлений между входами и выходами дросселирующих элементов 20 - 22, а следовательно, между входами гидрораспределителей 4 - 6 и теми полостями исполнительных органов 1, 2, 3, в которые подается рабочая жидкость, что приводит в свою очередь к снижению перепада давлений на кромках гидрораспределителей. В результате расходы рабочей жидкости на соответствующих исполнительных органах 1, 2, 3 также снижаются до тех пор, пока их сумма не окажется равной подаче в напорной магистрали, причем равновесие между усилиями пружин 29 - 31 и перепадами давлений на этих элементах восстанавливается, а разность давлений между напорной магистралью и полостью наиболее нагруженного исполнительного органа стабилизируется. Таким образом, при избыточной настройке расходов на исполнительных органах или при подключении их избыточного количества обеспечивается снижение расходов на всех одновременно работающих исполнительных органах, так что сумма расходов не превышает подачи насоса (насосов), что обеспечивает возможность независимого регулирования движений исполнительных органов. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.