преобразователь давления гидропресса

Формула изобретения

Преобразователь давления гидропресса, содержащий неподвижно установленные и сообщающиеся между собой гидроцилиндры, источник питания для подачи энергоносителя, соединенный с надпоршневой полостью одного из гидроцилиндров, и упругие элементы, отличающийся тем, что гидроцилиндры объединены в пары, каждая из которых состоит из соосно расположенных и направленных штоками навстречу один другому силового и нагрузочного гидроцилиндров, источник питания соединен с надпоршневой полостью силового гидроцилиндра первой пары, надпоршневая полость силового гидроцилиндра каждой последующей пары сообщена с полостью нагрузочного гидроцилиндра предыдущей пары, поршень силового гидроцилиндра каждой пары выполнен с площадью поперечного сечения, превышающей площадь поперечного сечения соответствующего ему нагрузочного гидроцилиндра, а упругие элементы установлены между штоками силового и нагрузочного гидроцилиндров каждой пары, расположенной перед последней парой, штоки силового и нагрузочного гидроцилиндров которой выполнены с возможностью расположения между ними объекта прессования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к механизмам, преобразующим силы и перемещения, и может использоваться в устройствах гидропрессов.

Известен гидравлический преобразователь давления [I], содержащий два неподвижных относительно друг друга гидроцилиндра, поршневые полости которых заполнены энергоносителем, сообщены между собой, а штоки поршней соединены кинематически. Усиление в нем достигается разностью площадей соединяющихся между собой гидроцилиндров. Недостатком такого усилителя является то, что коэффициент усиления в нем является нерегулируемым.

Известен также преобразователь давления [2]. Этот преобразователь содержит более двух гидроцилиндров, соединенных в вертикальный каскад, полости которых заполнены энергоносителем и сообщены между собой, а также источник питания, соединенный с надпоршневой полостью одного из гидроцилиндров, причем промежуточные гидроцилиндры выполнены двухштоковыми, а штоки поршней гидроцилиндров кинематически соединены посредством упругих элементов.

Основным недостатком этого преобразователя является то, что коэффициент усиления в нем мало отличается от получаемого преобразователем [1].

Задачей настоящего изобретения является существенное увеличение коэффициента усиления. Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователе давления гидропресса, содержащем неподвижно установленные и сообщающиеся между собой гидроцилиндры, источник питания для подачи энергоносителя, соединенный с надпоршневой полостью одного из гидроцилиндров, и упругие элементы, гидроцилиндры объединены в пары, каждая из которых состоит из соосно расположенных и направленных штоками навстречу один другому силового и нагрузочного гидроцилиндров, источник питания соединен с надпоршневой полостью силового гидроцилиндра первой пары, надпоршневая полость силового гидроцилиндра каждой последующей пары сообщена с полостью нагрузочного гидроцилиндра предыдущей пары, поршень силового гидроцилиндра каждой пары выполнен с площадью поперечного сечения, превышающей площадь поперечного сечения соответствующего ему нагрузочного гидроцилиндра, а упругие элементы установлены между штоками силового и нагрузочного гидроцилиндров каждой пары, расположенной перед последней парой, штоки силового и нагрузочного гидроцилиндров которой выполнены с возможностью расположения между ними объекта прессования.

На чертеже схематически изображен предлагаемый преобразователь давления гидропресса с тремя парами гидроцилиндров, сообщающихся друг с другом.

Преобразователь давления, показанный на чертеже, состоит из сообщающихся пар гидроцилиндров А, В и С. Каждая пара состоит из неподвижных относительно друг друга силового 1, 3, 5 и нагрузочного 2, 4, 6 гидроцилиндров, снабженных соответственно поршнями 7, 8; 9, 10 и 11,12 со штоками 13-14; 15-16 и 17-18, причем штоки 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18 расположены соосно и направлены навстречу друг к другу. На первых парах гидроцилиндров А и В между штоками установлены упругие элементы 19 и 20 с возможностью их взаимодействия со штоками, а в последней паре - объект прессования 21. Под силовым гидроцилиндром в каждой паре понимается нижний гидроцилиндр. Надпоршневая полость первого силового гидроцилиндра сообщена с источником питания для подачи электроносителя. Под источником питания понимается гидронасосная станция, от которой подается энергоноситель (рабочая жидкость) под давлением. Под нагрузочным гидроцилиндром в каждой паре понимается верхний гидроцилиндр, шток поршня которого воздействует на упругий элемент или на объект прессования.

Работает преобразователь давления гидропресса следующим образом.

Под действием внешней силы F₁ от источника питания поршень 7 гидроцилиндра 1, площадь поперечного сечения которого S₁, будет перемещаться, а вытесненная им жидкость переместится из гидроцилиндра 1 в гидроцилиндр 2 и переместит поршень 8 с площадью поперечного сечения S₂<S в направлении к упругому элементу 19. Под действием силы Р₁ сопротивления упругого элемента 19 сообщающихся гидроцилиндров 1 и 2 возникнет давление q₁, которое станет рабочим давлением на поршень 9 второй пары гидроцилиндров 3-4. Там возникнет сила F₂, под действием которой во второй паре сообщающихся гидроцилиндров, т. к. площадь сечения 10 (S₄) менее площади сечения поршня 9 (S₃) и из-за наличия между штоками 15 и 16 упругого элемента 20, возникнут сила P₂ и давление q₂. Давление q₂ является давлением для третьей пары гидроцилиндров. На поршень 11 будет воздействовать сила F₃, а т.к. площадь поршня 12 (S₆) менее площади сечения поршня 11 (S₅), штоки 17 и 18 будут сближаться и воздействовать на объект прессования 21 силой Р₃. Всего число пар гидроцилиндров может быть любое число n, т.е. между первой и последней парой гидроцилиндров может быть (n-2) промежуточных пар гидроцилиндров.

Легко показать, что



и тогда коэффициент усиления



В случае, если всего пар гидроцилиндров в каскаде n штук, то



Важно отметить, что все пары гидроцилиндров каскада могут быть выполнены одинаково, т.е. с равными сечениями поршней силовых гидроцилиндров

S₁=S₃=S₅=М... =S_2n-1

и равными сечениями поршней нагрузочных цилиндров

S₂=S₄=S₆=...=S_2n.

Тогда коэффициент усиления по (3) окажется равным



Именно полученная в формуле (4) разность S₁-S₂ в степени n и отличает предлагаемое устройство от всех известных.

Рассмотрим частный случай. Пусть всего в каскаде три пары гидроцилиндров, т.е. n=3, при этом S₁=S₃=S₅=200 мм² и S₂=S₄=S₆=180 м².

Тогда по (4)



Это означает, что на объект прессования будет приложено усилие

P₃=900F₁.

Увеличивая каскад еще на один ряд, получим



P₄=900F₁.

Преобразователь давления по [1] дает



т.е. предлагаемое устройство способно увеличивать коэффициент усиления в тысячи раз.

Использованные источники

1. SU, авторское свидетельство, 360832, кл. В 30 В 15/16, 1976.

2. RU, патент, 2104157, кл. 6 В 30 В 15/16, 1998.