Пневмогидравлический привод

Пневмогидравлический привод предназначен для перемещения рабочего органа специального оборудования, его торможения и фиксации в заданном положении с высокой точностью.

Сущность изобретения: Пневмогидравлический привод содержит гидроцилиндр с двумя гидравлическими рабочими камерами, пневмокамеры в виде надувных баллонов, взаимодействующих в противофазе с гидравлическими камерами и сообщенных посредством распределителей с источником давления и разряжения, где гидроцилиндр и пневмокамеры заключены в общую корпусную оболочку в виде объединенных пневмоцилиндра и гидроцилиндра, а камеры представляют собой внутренние полости, в которых установлен связанный с рабочим органом единый шток пневмоцилиндра и гидроцилиндра, причем, надплунжерная и подплунжерная полости гидроцилиндра соединены между собой параллельными каналами для перепуска рабочей жидкости из одной полости в другую при перемещении штока, где в одном из каналов установлен клапан с пневмоприводом, а в другом - электромагнитный клапан, управляемый в режиме широтно-импульсной модуляции, обеспечивающие торможение и фиксацию рабочего органа в заданном положении с высокой точностью и, кроме того, в этих каналах установлены датчики для измерения давления рабочей жидкости в процессе функционирования, а также в торцевой части пневмоцилиндра установлен датчик линейного перемещения, а в магистралях подачи воздуха установлены не менее двух стравливающих электромагнитных клапанов по одному в каждой магистрали.

Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей пневмогидравлического привода, что позволяет осуществлять перемещение рабочего органа, его торможение и фиксацию с высокой точностью в машинах и механизмах различного назначения.

Полезная модель относится к области общего машиностроения и может быть использована в пневмогидравлических приводах, предназначенных для перемещения рабочего органа специального оборудования, его торможения и фиксации в заданном положении с высокой точностью.

Известен пневмогидропривод, содержащий корпусную оболочку, заполненную рабочей жидкостью, при этом внутри оболочки расположены камера для заполнения сжатым воздухом и камера для подачи рабочей среды в гидроцилиндр, причем, камеры выполнены с возможностью изменения своего объема посредством приложенного к ним давления воздуха, находящегося в баллонах для сжатого воздуха и поступающего к камерам через распределитель (патент RU 2062370 C1, МПК⁶ F15B 11/072, 20.06.1996 г.)

Основным недостатком этого устройства является отсутствие возможности его использования для установки, торможения и фиксации рабочего органа в заданном положении с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пневмогидравлический привод, содержащий гидроцилиндр с двумя гидравлическими рабочими камерами, пневмокамеры в виде надувных баллонов, взаимодействующих в противофазе с гидравлическими камерами и сообщенных посредством распределителей с источником давления и разряжения (патент США 392 1500, Мкл⁶ F15B 1/02, 1975 г. - прототип).

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности использования данного устройства для торможения и фиксации рабочего органа в заданном положении с высокой точностью.

Сущность полезной модели как технического устройства заключается в расширении его эксплуатационных возможностей, что позволяет осуществлять перемещение рабочего органа, его торможение и фиксацию в заданном положении с высокой точностью.

Она выражается совокупностью существенных признаков:

- заключение гидроцилиндра и пневмокамер в общую корпусную оболочку в виде объединенных пневмоцилиндра и гидроцилиндра;

- установка единого штока пневмоцилиндра и гидроцилиндра;

- установка не менее двух стравливающих электромагнитных клапанов в магистралях подачи воздуха;

- установка датчика для измерения давления рабочей жидкости в процессе функционирования, а в торцевой части пневмоцилиндра - датчика линейного перемещения, что позволяет осуществлять контроль за положением рабочего органа.

Технический результат достигается конструктивными особенностями устройства, которые заключаются в том, что пневмогидравлический привод, содержащий гидроцилиндр с двумя гидравлическими рабочими камерами, пневмокамеры в виде надувных баллонов, взаимодействующих в противофазе с гидравлическими камерами и сообщенных посредством распределителей с источником давления и разряжения, гидроцилиндр и пневмокамеры, которые могут быть заключены в общую корпусную оболочку в виде объединенных пневмоцилиндра и гидроцилиндра, а камеры представляют собой внутренние полости, где может быть установлен связанный с рабочим органом единый шток пневмоцилиндра и гидроцилиндра, а надплунжерная и подплунжерная полости гидроцилиндра соединены между собой параллельными каналами для перепуска рабочей жидкости из одной полости в другую при перемещении штока, причем, в одном из каналов может быть установлен клапан с пневмоприводом, а в другом - электромагнитный клапан, управляемый в режиме широтно-импульсной модуляции, обеспечивающие торможение и фиксацию рабочего органа в заданном положении с высокой точностью и, кроме того, в этих каналах могут быть установлены датчики для измерения давления рабочей жидкости в процессе функционирования, а также в торцевой части пневмоцилиндра может быть установлен датчик линейного перемещения, в магистралях подачи воздуха могут быть установлены не менее двух стравливающих электромагнитных клапанов по одному в каждой магистрали.

На Фигуре 1 изображена комбинированная схема пневмогидравлического привода в составе рабочего органа специального оборудования.

Пневмогидравлический привод включает общую корпусную оболочку 1, куда входит пневмоцилиндр 2 и гидроцилиндр 3 с камерами 4, 5, 6, и 7, которые представляют собой внутренние полости, где установлен связанный с рабочим органом специального назначения единый шток 8 пневмоцилиндра 2 и гидроцилиндра 3.

Камеры представляют собой надплунжерные 4 и подплунжерные 5 полости пневмоцилиндра 2.

Камеры 6 и 7 представляют собой соответственно надплунжерные и подплунжерные полости гидроцилиндра 3.

Надплунжерная 6 и подплунжерная 7 полости гидроцилиндра 3 соединены между собой параллельными каналами 9 и 10 для перепуска рабочей жидкости из одной полости 6 в другую полость 7.

В канале 9 установлен клапан с пневмоприводом 11, а в канале 10 установлен электромагнитный клапан 12.

Кроме того, в них соответственно установлены датчики измерения давления 13 и датчик линейного перемещения 14. В каналах подачи воздуха 15 и 16 установлены стравливающие электромагнитные клапаны 17 и 18, а на едином штоке 8 жестко закреплены пневмоплунжер 19 и гидроплунжер 20.

Пневмогидравлический привод работает следующим образом. В исходном положении надплунжерные 6 и подплунжерные 7 полости гидроцилиндра 3, параллельные каналы 9 и 10 заполнены рабочей жидкостью. Электромагнитный клапан 12 работает в режиме широтно-импульсной модуляции, обеспечивающей переменное гидравлическое сопротивление канала 10. При подаче воздуха в полость 4 пневмоцилиндра 2 через канал 15 открывается стравливающий электромагнитный клапан 17. При этом под действием внутреннего давления в полости 4, плунжер 19 пневмоцилиндра 2 совместно со штоком 8 и плунжером 20 гидроцилиндра 3, перемещается вправо. Воздух из подплунжерной полости 5 вытесняется в атмосферу через выключенный стравливающий электромагнитный клапан 18.

Одновременно рабочая жидкость, находящаяся в подплунжерной полости 7 гидроцилиндра 3 перетекает через открытый клапан с пневмоприводом 11 и электромагнитный клапан 12 по каналу 9 в надплунжерную полость 6 гидроцилиндра 3, тем самым достигается минимальное тормозное усилие на едином штоке 8, создаваемое гидроцилиндром 3.

При подходе единого штока 8 к заданному положению системой управления закрывается клапан с пневмоприводом 11, рабочая жидкость перетекает из подплунжерной полости 7 гидроцилиндра 3 по каналу 10 через электромагнитный клапан 12 в надплунжерную полость 6, при этом гидравлическое сопротивление канала 10 будет велико. Расход жидкости через него резко падает, давление подплунжерной полости 7 гидроцилиндра 3 возрастает до максимального значения, что приводит к резкому торможению единого штока 8. Для фиксации штока 8 в данном положении выключается стравливающий электромагнитный клапан 17. Расход жидкости через электромагнитный клапан 12 прекращается, давление в полостях 6 и 7 гидроцилиндра 3 выравнивается, единый шток 8 и рабочий орган специального назначения фиксируются с высокой точностью, поскольку рабочая жидкость несжимаема.

При перемещении единого штока 8 в обратном направлении работа элементов гидравлического привода аналогична.

При подаче воздуха в полость 5 пневмоцилиндра 2 через магистраль 16 открывается стравливающий электромагнитный клапан 18, в результате чего под действием внутреннего давления в полости 5, плунжер 19 пневмоцилиндра 2 совместно со штоком 8 и плунжером 20 гидроцилиндра 3 перемещается влево. Воздух из надплунжерной полости 4 вытесняется в атмосферу через выключенный стравливающий электромагнитный клапан 17.

Одновременно рабочая жидкость из надплунжерной полости 6 гидроцилиндра 3 перетекает через открытый клапан с пневмоприводом 11 по каналу 9 и электромагнитный клапан 12 по каналу 10 в подплунжерную полость 7 гидроцилиндра 3, чем достигается минимальное тормозное усилие на штоке 8.

При подходе единого штока 8 к заданному положению системой управления закрывается клапан с пневмоприводом 11, в результате чего рабочая жидкость перетекает из надплунжерной полости 6 гидроцилиндра 3 через электромагнитный клапан 12 по каналу 10 в подплунжерную полость 7, гидравлическое сопротивление канала 10 при работающем в режиме широтно-импульсной модуляции электромагнитном клапане 12 - велико. Расход жидкости через него резко падает, давление в надплунжерной полости 6 гидроцилиндра 3 возрастает до максимального значения, что приводит к резкому торможению единого штока 8. Для фиксации штока 8 в данном положении выключается стравливающий электромагнитный клапан 18. Расход жидкости через электромагнитный клапан 12 прекращается, давление в полостях 6 и 7 гидроцилиндра 3 выравнивается и рабочий орган фиксируется с высокой точностью.

Датчик линейного перемещения 14 контролирует линейное положение единого штока 8. Датчики давления 13 измеряют давление в надплунжерной 6 и подплунжерной 7 полостях гидроцилиндра 3.

Датчик линейного перемещения 14 и датчики измерения давления 13 вырабатывают сигналы, которые поступают в систему управления рабочим органом специального назначения, таким образом организуя отрицательную обратную связь с целью повышения устойчивости функционирования рабочего органа.

Новизной предлагаемого устройства является использование в его конструкции в качестве тормозящего элемента гидроцилиндра, находящегося на одном валу с пневмоцилиндром, что позволяет использовать преимущества как пневмо, так и гидроуправления. Отличительной чертой пневмоуправления является быстродействие, а гидроуправления - высокая точность фиксации рабочего органа в заданном положении.

Таким образом, применение предлагаемого устройства в качестве пневмогидравлического привода позволяет осуществлять установку рабочего органа в заданное положение и последующую фиксацию его с высокой точностью в машинах и механизмах различного назначения.

Пневмогидравлический привод, содержащий гидроцилиндр с двумя гидравлическими рабочими камерами, пневмокамеры в виде надувных баллонов, взаимодействующих в противофазе с гидравлическими камерами и сообщенных посредством распределителей с источником давления и разрежения, отличающийся тем, что гидроцилиндр и пневмокамеры заключены в общую корпусную оболочку в виде объединенных пневмоцилиндра и гидроцилиндра, а камеры представляют собой внутренние полости, в которых установлен связанный с рабочим органом единый шток пневмоцилиндра и гидроцилиндра, а надплунжерная и подплунжерная полости гидроцилиндра соединены между собой параллельными каналами для перепуска рабочей жидкости из одной полости в другую при перемещении штока, где в одном из каналов установлен клапан с пневмоприводом, а в другом - электромагнитный клапан, управляемый в режиме широтно-импульсной модуляции, обеспечивающий торможение и фиксацию рабочего органа в заданном положении с высокой точностью, и, кроме того, в этих каналах установлены датчики для измерения давления рабочей жидкости в процессе функционирования, а также в торцевой части пневмоцилиндра установлен датчик линейного перемещения, а в магистралях подачи воздуха установлены не менее двух стравливающих электромагнитных клапанов, по одному в каждой магистрали.