§ 3. Автоматическая разгрузка гидропривода

Каждый цикл работы гидрофицированных литейных машин имеет интервалы времени, в течение которых поршни гидроцилиндров не должны перемещаться. В эти интервалы давление в гидросистеме можно значительно снизить или снять вообще. В гидроприводах, оснащенных насосом с индивидуальным электродвигателем, можно было бы в эти моменты выключить приводной электродвигатель. Однако большинство гидрофицированных литейных машин работает с непродолжительным циклом ( порядка 20…180 с, а агрегаты автоматических линий – 7…20 с). В этих случаях отключение электродвигателя экономически невыгодно, так как частые остановки и пуски вызывают интенсивный износ вращающихся частей двигателей и насоса и, кроме того, частые включения электродвигателя сопровождаются большими пусковыми токами, в результате двигатель перегревается и сокращается срок его службы.

Гидросистемы с насосом постоянной производительности, как правило, имеют переливной клапан. В моменты, когда гидродвигатель неподвижен, поток жидкости от насоса отводится в бак через переливной клапан. Таким образом, если в моменты пауз не выключать насос, то вся подводимая механическая энергия затрачивается непроизводительно на нагрев жидкости.

После остановки механизмов, когда насос работает на слив, его можно разгрузить, уменьшая до минимального давление жидкости или снижая ее расход. Разгрузка гидросистем экономически эффективна, так как повышается к. п. д. гидропривода и срок службы его элементов.

Разгрузка гидросистем от давления. Рассмотрим работу сталкивателя опок с индивидуальным гидроприводом. Работа толкателя для совершения прямого и обратного хода исчисляется несколькими секундами, а остальное время, в несколько раз превышающее рабочее, он остается в покое.

На рис. 181 показана схема гидропривода толкателя с разгрузкой в исходном положении при помощи трехпозиционного распределителя 2. В этом положении насос 1 свободно перекачивает жидкость через распределитель в бак. Электродвигатель и насос практически полностью разгружены.

Для предотвращения самопроизвольного движения поршня 3 на сливной линии устанавливают нерегулируемый дроссель 4 в виде диафрагмы. Дроссель повышает давление в системе до 0,25 МПа (2,5 кгс/см²), которого достаточно для удержания поршня в исходном положении. Золотник 5 предохраняет систему от перегрузок.

Если опасность самопроизвольного движения поршня возрастает, то применяют трехпозиционные распределители, которые в нейтральном положении соединяют насос со сливом и перекрывают обе полости цилиндра.

Для совершения прямого хода толкателя необходимо включить правый электромагнит распределителя, а для совершения обратного хода – левый.

Описанная схема может обеспечить разгрузку гидросистемы от давления в любом из двух крайних положений поршня цилиндра.

Разгрузка гидросистем при сохранении давления в рабочей полости цилиндра. В ряде литейных машин в одном из конечных положений гидроцилиндра необходимо поддерживать высокое давление. Например, при заливке кокилей и пресс-форм машин литья под давлением части металлоформ должны прижиматься друг к другу со значительной силой. Общим для всех случаев является наличие высокого давления в одной из полостей гидроцилиндра и отсутствие расхода жидкости, так как поршень не двигается.

Разгрузку основного насоса 17 (рис. 182) высокой производительности при остановке поршня можно осуществить с помощью разделительной панели. При переключении насоса 17 на свободный слив в бак высокое давление в системе поддерживается насосом 1 низкой производительности. Насос 1 должен только компенсировать имеющиеся в системе утечки.

При движении поршня цилиндра 4 жидкость от насоса 1 высокого давления поступает по трубопроводу 2 в полость 3 цилиндра. Одновременно жидкость от насоса 17 по трубопроводу 16 направляется в проточки 20 и 19 обратного клапана 21, отжимая последний вверх (по схеме), и жидкость через проточку 18 поступает в трубопровод 2, сливаясь с потоком жидкости, нагнетаемой насосом высокого давления 1. Максимальное давление в системе нагнетания насоса 17 ограничивают настройкой пружины 10 клапана низкого давления 11. Золотник 14 клапана имеет ступенчатую конструкцию, образующую камеру 12, которая каналами соединена с трубопроводом 2 и полостью 3 цилиндра 4. Когда по окончании хода давление в полости 3 цилиндра (и, следовательно, в камере 12) будет выше давления настройки пружины 10 клапана 11, жидкость от насоса 1 высокого давления, действуя на буртик золотника 14, поднимает последний (по схеме), соединяя насос 17 через проточку 15 и полость 13 с баком. Вся жидкость, нагнетаемая насосом 17, свободно, без давления сливается в бак (насос разгружается). При этом обратный клапан 21 под давлением жидкости в полости 9 и силы пружины запирается, не допуская слива в бак жидкости, нагнетаемой насосом 1.

Величину максимального давления в полости 3 цилиндра 4 регулируют настройкой пружины 6 предохранительного клапана высокого давления 5. Жидкость от насоса 1 поступает по трубопроводу 2 в проточки 26, 23 и 28 золотника 24. Из проточки 23 через пробку 22 с малым отверстием (демпфер) жидкость может попасть в камеру 29.

При давлении в системе нагнетания насоса 1 меньшем, чем давление, соответствующее настройке пружины 6, шарик 7 прижат к седлу. Давление в камере 29 и в проточках 23 и 28 одинаково, поэтому пружина 27 держит золотник 24 в нижнем (по схеме) положении, при котором проточка 26 заперта.

Вслучае повышения давления в системе нагнетания насоса 1 до значения, соответствующего давлению настройки пружины 6, шарик 7 отжимается, соединяя камеру 29 через канал 8 с баком. Небольшое количество жидкости из полости 23 сливается в бак через демпфер 22 и камеру 29. При протекании жидкости через демпфер 22 между проточками 23 и 28, с одной стороны, и полостью 29, с другой стороны, создается перепад давлений, который, действуя на всю рабочую площадь золотника 24 (в проточках 23 и 28), отжимает его вверх (по схеме), преодолевая усилие пружины 27. При этом проточка 26 соединяется с проточкой 25 и каналом 8. Через канал 8 основной поток жидкости, нагнетаемой насосом 1, сливается в бак. В системе нагнетания насоса 1 сохраняется давление, на которое настроена пружина 6.

Схема панели позволяет, в случае необходимости, разгружать оба насоса путем соединения камеры 29 с помощью специального крана или золотника с баком. В этом случае давление в системе нагнетания насоса 1 определяется только усилием пружины 27. Пружина 10 переместит золотник 14 в положение, показанное на схеме. Жидкость, нагнетаемая насосом 17, будет свободно сливаться в бак через обратный клапан 21 и полости 26 и 25 золотника.

Вподобных системах применяют насосы в сдвоенном исполнении. В качестве привода механизма прессования машин литья под давлением используют аккумуляторный гидропривод. Схема разгрузки насоса 1 аккумуляторного гидропривода приведена на рис. 183, а. Если в аккумуляторе 4 при работе насоса устанавливается заданное давление, на которое настроено реле 5 давления, то последнее включает электромагнит вспомогательного распределителя 6. Весь поток жидкости от насоса направляется свободно на слив. Проходу жидкости под высоким давлением от аккумулятора на слив препятствует обратный клапан 7. Клапан 8 предохраняет систему от чрезмерных перегрузок.

Если в аккумуляторе 4 давление вследствие расхода жидкости или утечек понизится, то реле давления 5 отключит электромагнит распределителя 6, и насос начнет нагнетать жидкость в аккумулятор, повышая в нем давление до заданного.

Наиболее экономичной схемой разгрузки системы является привод с насосом регулируемой производительности по давлению (рис. 183, б). Эту схему широко применяют в современных машинах литья под давлением. Когда поршень цилиндра 3 доходит до упора, расход жидкости прекращается, и давление в системе резко возрастает. При этом повышается давление в полости а управляющего цилиндра насоса 1. Поршень управляющего цилиндра преодолевает усилие затяжки пружины в, и эксцентриситет насоса уменьшается. Настройкой пружины можно добиться, что при достижении заданного давления эксцентриситет насоса станет близким нулю. Давление в системе будет поддерживаться на заданном уровне, а небольшой расход будет компенсировать только утечки в системе. В этот момент насос практически полностью разгружается.

В крупных регулируемых насосах вместо пружины в полости в устанавливают дополнительный поршень и создают давление от вспомогательного насоса малой производительности, который, как правило, монтируют в корпусе основного насоса. В этих насосах при преобладании сил со стороны полости а эксцентриситет уменьшается до нуля скачком, что повышает эффективность разгрузки и увеличивает к. п. д. насоса.

Системы разгрузки с регулируемым насосом можно успешно применять и в приводах с аккумулятором. Регулировкой упора с можно изменять максимальную производительность насоса.