 |
Нивелирующее устройство
|
|
|
|
(Патент № 2003427 C1 B22 C19/04)
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в агрегатах и машинах автоматических линий для изготовления крупных песчано-глинистых форм.
Известно устройство нивелирующее для вытяжных столов формовочных машин, содержащее нивелирующие бруски, опирающиеся на пружины, и механизм фиксации [1].
Известно также устройство нивелирующее для вытяжных столов формовочных машин, содержащее нивелирующие гидроцилиндры, она поршни которых опираются нивелирующие бруски кран отсечки [2].
Недостатками известных устройств являются неудобство эксплуатации, трудоемкость процессов нивелирования и низкая производительность процесса вытяжки полуформ.
Известно также устройство нивелирующее для вытяжных столов формовочных машин, содержащее гидропривод для подъема стола, нивелирующие цилиндры с плунжерами, сообщенные с рабочей магистралью через запорные клапаны, рабочий цилиндр, подключенный к рабочей магистрали, подпитывающий цилиндр, установленный параллельно рабочему цилиндру и подключенный к рабочей магистрали через обратный клапан, причем запорные клапаны выполнены тарельчатыми и имеют направляющие пояски, при этом подписывающий цилиндр сообщен с полостями под направляющими поясками запорных клапанов [3].
Недостатками этого устройства являются его низкая надежность, а также малая производительность процесса вытяжки полуформ.
Наиболее близким по технической сущности, т.е. прототипом, является устройство нивелирующее для вытяжных столов формовочных машин, содержащее гидроцилиндр подъема стола, нивелирующие цилиндры с плунжерами, сообщенные с рабочей магистралью через запорные тарельчатые клапаны, имеющие направляющие пояски, рабочий цилиндр, подключенный к рабочей магистрали, и обратный клапан, установленный в поршне рабочего цилиндра, подпоршневая полость которого и полости направляющими поясками запорных тарельчатых клапанов сообщены с рабочей полостью гидроцилиндра подъема стола [4].
|
|
|
Устройство нивелирующее работает следующим образом.
При подаче давления в рабочую полость гидроцилиндра вытяжки рабочая жидкость поступает в рабочий цилиндр и перемещает его поршень к верхней крышке. При этом рабочая жидкость из рабочего цилиндра вытесняется поршнем в нивелирующие цилиндры, перемещая плунжеры вверх до упора. После того, как плунжеры займут крайнее верхнее положение, давление в рабочей полости гидроцилиндра вытяжки возрастает, плунжер гидроцилиндра вытяжки вместе с вытяжным столом и нивелирующим механизмом поднимаются, вводя нивелирующий механизм во взаимодействие с полуформой.
При приеме на вытяжной стол полуформы она из-за неровности ее нижней поверхности взаимодействует не со всеми плунжерами нивелирующих цилиндров одновременно. Плунжер, который первый вступает во взаимодействие с полуформой, перемещаясь вниз, вытесняет рабочую жидкость из нивелирующего цилиндра через открытый клапан в рабочий цилиндр, поршень которого опускается вниз. В момент упора поршня рабочего цилиндра в нижнюю крышку давление рабочей жидкости в его верхней полости резко возрастает и запорные клапаны, преодолев сопротивление пружин и давление в рабочей магистрали, закрываются. В результате чего движение нивелирующих цилиндров прекращается. После этого снижается давление рабочей жидкости в рабочей полости гидроцилиндра вытяжки, при этом его плунжер под действием нагрузки перемещается вниз, осуществляя вытяжку полуформы. После снятия полуформы с плунжеров нивелирующих цилиндров давление рабочей жидкости в верхней полости рабочего цилиндра падает, запорные клапаны под воздействием пружин и остаточного давления в рабочей магистрали открываются, при этом нивелирующий механизм подготовлен к выполнению следующего цикла.
|
|
|
Обратный клапан в поршне рабочего цилиндра служит для компенсации утечек рабочей жидкости из нивелирующих цилиндров. При этом, если при подаче давления в рабочую полость гидроцилиндра вытяжки поршень рабочего цилиндра доходит до упора в верхнюю крышку раньше, чем плунжеры займут свое исходное положение, то рабочая жидкость, поступающая в рабочий цилиндр из рабочей полости гидроцилиндра вытяжки, преодолев сопротивление пружины, открывает обратный клапан и через открытые запорные клапаны поступает в нивелирующие цилиндры и заставляет их плунжеры занять исходное (верхнее) положение.
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает высокой производительности процесса вытяжки полуформ при формовке высоких трудно вынимаемых моделей.
Низкая производительность процесса вытяжки при формовке высоких моделей объясняется наличием в известном устройстве для отсечки нивелирующих цилиндров запорных тарельчатых клапанов, управляемых потоком рабочей жидкости гидросистемы, которые относятся к классу аналоговых дифференциальных устройств, степень закрытия (открытия) которых определяется разностью давлений (как в статическом, так и в динамическом режимах работы) на их входе (давление рабочей магистрали плюс давление от усилия пружины) и выходе (давление в нивелирующих цилиндрах).
Так, в известном устройстве при снижении давления (переходный процесс в гидросистеме) в рабочей магистрали для реализации операции вытяжки автоматически снижается и давление в нивелирующих цилиндрах (на выходе клапана), что в свою очередь приводит (в переходном режиме) к частичному приоткрыванию клапанов (усилие пружины в закрытом состоянии максимально) и кратковременному расфиксированию нивелирующих цилиндров, а также изменению положения опускаемой полуформы (перекос и покачивание – из-за неизбежного смещения центра тяжести полуформы относительно ее геометрического центра).
|
|
|
При этом, как показала практика эксплуатации известного устройства, с увеличением скорости протяжки (увеличением величины снижения давления в рабочей магистрали) данная картина усугубляется и при протяжке трудно вынимаемых полуформ происходит их повреждение. Вследствие чего известное устройство может быть применено при формовке невысоких легко вынимаемых моделей, процесс же вытяжки полуформ при формовке высоких трудно вынимаемых моделей может быть реализован при очень низких скоростях протяжки, а, следовательно, и низкой производительности.
Цель изобретения – повышение производительности процесса вытяжки при формовке высоких моделей путем применения для отсечки нивелирующих цилиндров релейных ключей, управляемых от независимого (от гидросистемы) источника энергии.
Указанная цель достигается тем, что устройство нивелирующее, содержащее гидроцилиндр вытяжки, нивелирующие цилиндры с плунжерами, рабочий цилиндр, подключенный к рабочей магистрали, и обратный клапан, установленный в поршне рабочего цилиндра, снабжено управляемыми релейными ключами по количеству нивелирующих цилиндров, релейным датчиком давления и блоком логического управления, причем нивелирующие цилиндры соединены через управляемые релейные ключи с надпоршневой полостью рабочего цилиндра и с входом релейного датчика давления, выход которого соединен с входом блока логического управления, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами управляемых релейных ключей.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройства отличается наличием новых элементов: управляемых релейных ключей, релейного датчика давления и блока логического управления и их связи с остальными элементами устройства.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «Новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что управляемые релейные ключи релейные датчики давления широко известны (Свешников В.К. и др. Станочные гидроприводы. Справочник. – М.: Машиностроение, 1982). Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство вышеуказанные элементы проявляют новые свойства, что приводит к повышению качества процесса нивелирования и производительности процесса вытяжки при формовке высоких моделей. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «Существенные отличия».
|
|
|
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока логического управления; на фиг.3 – схема элемента памяти блока логического управления.
Фиг.1
Устройство (фиг. 1) содержит нивелирующие цилиндры 1,2,3,4 с плунжерами 5,6,7,8, рабочий цилиндр 9, в поршне 10 которого установлен обратный клапан 11, управляемые релейные ключи 12,13,14,15, релейный датчик 16 давления и блок 17 логического управления. Нивелирующие цилиндры 1,2,3,4, соединены через управляемые релейные ключи 12,13,14,15 с надпоршневой полостью 18 рабочего цилиндра 9 и с входом 19 релейного датчика 16давления, выход 20 которого соединен с входом 21 блока 17 логического управления, выходы 22, 23, 24, 25 которого соединены соответственно с управляющими входами 26,27,28,29 управляемых релейных ключей12,13,14,15. Подпоршневая полость 30 рабочего цилиндра 9 соединена каналом 31 в плунжере 32 вытяжного стола с рабочей полостью 33 гидроцилиндра 34 вытяжки. Обратный клапан 11 в поршне 10 рабочего цилиндра 9 служит для компенсации утечек рабочей жидкости устройства. Релейный датчик 16 давления выполнен с регулируемым порогом срабатывания.
Блок 17 логического управления (фиг.2) содержит элемент 35 памяти, элемент 36 времени, элемент НЕ 37, элемент И 38 и выходные усилители 39,40,41 и 42. Первый вход 43 (включающий вход) элемента 35 памяти соединен с входом 21 блока 17 логического
Фиг. 2
|
Фиг.3
|
управления и с входом 44 элемента НЕ 37, выход 45 которого соединен с первым входом 46 элемента И 38, второй вход 47 которого соединен с выходом 48 элемента 35 памяти и с входами 49,50,51 и 52 выходных усилителей 39,40,41 и 42, выходы 53,54,55 и 56 которых соединены соответственно с выходами 22,23,24 и 25 блока 17 логического управления. Выход 57 элемента И 38 соединен с входом 58 элемента 36 времени, выход 59 которого соединен с вторым входом 60 (выключающий вход) элемента 35 памяти. Выдержка времени элемента 36 времени выбирается равной или большей полного выхода полуформы из модели. Элементы 17 блока логического управления получают питание от независимого от гидросистемы источника энергии (на схемах не показан). Элемент 35 памяти (фиг.3) блока 17 логического управления содержит элемент ИЛИ 61, элемент И 62 и элемент НЕ 63. Первый вход 64 элемента ИЛИ 61 является включающим входом 43 элемента 35 памяти, а второй его вход 65 соединен с выходом 66 элемента И 62, являющимся выходом 48 элемента 35 памяти.
|
|
|
Выход 67 элемента ИЛИ 61 соединен с входом 68 элемента И 62, второй вход69 которого соединен с выходом 70 элемента НЕ 63, вход 71 которого является выключающим входом 60 элемента 35 памяти.
Устройство работает следующим образом.
При подаче давления в рабочую полость 33 гидроцилиндра 34 вытяжки рабочая жидкость поступает в рабочий цилиндр 9по каналу 31 и перемещает его поршень 10 к верхней крышке. При этом рабочая жидкость из рабочего цилиндра 9 вытесняется поршнем 10 в нивелирующие цилиндры 1,2,3 и 4,перемещая плунжеры 5,6,7, и 8 вверх до упора.После того, как плунжеры 5,6,7 и 8 займут крайнее верхнее положение,давление в рабочей полости 33 гидроцилиндра 34 вытяжки возрастает, плунжер 32 гидроцилиндра вытяжкивместе с вытяжным столом и нивелирующим механизмом поднимаются, вводя нивелирующий механизм во взаимодействие с полуформой. При приеме на вытяжной стол полуформы она из-за неровности ее нижней поверхности взаимодействует не со всеми плунжерами 5,6,7 и 8 одновременно. Плунжер 5,6,7 или 8, который первый вступает во взаимодействие с полуформой, перемещаясь вниз, вытесняет рабочую жидкость из нивелирующего цилиндра (1,2,3, или 4) черезоткрытые релейные ключи (12,13,14 или 15) в рабочий цилиндр 9, поршень которого опускается.В момент упора поршня 10 рабочего цилиндра 9 в нижнюю крышкудавление рабочей жидкости в его верхней полости 18 резко возрастает, при этом пояаляются сигналына выходе 20 релейного датчика 16 давления, входе 21 и входах 22,23,24 и 25 блока 17 логического управления, а также управляющих входах 26,27,28 и 29 управляемых релейных ключей 12,13,14 и 15.
При появлении сигналов на управляющих входах 26,27,28 и 29 ключи 12,13,14 и 15 закрываются, в результате чего движение плунжеров 5,6,7 и 8 прекращается, а полуформа остается зафиксированной. После этого снижается давление рабочей жидкости в рабочей полости 33 гидроцилиндра 43 вытяжки,при этом его плунжер 32 под действием нагрузки перемещается на малой скорости вниз, осуществляяпервый этап вытяжки полуформы (отход от модели на 5-10 мм.), при этом снижается также давление в полости 18 рабочего цилиндра 9, на входе 19 релейного датчика 16 давления и исчезают сигналы на выходе 20 релейного датчика 16 давления и входе 21 блока 17 логического управления. Сигналы же на выходах 22,23,24 и 25 блока 17 логического управления, а также управляющих входах 26,27,28 и 29 управляемых релейных ключей 12,13,14 и 15 сохраняются и ключи 12,13,14 и 15 остаются закрытыми. Затем сбрасывается давление рабочей жидкости в рабочей полости 33 гидроцилиндра 34 вытяжки и его плунжер 32 перемещается вниз на маршевой скорости, осуществляя второй этап вытяжки полуформы (полный выход полуформы из модели). После снятия полуформы управляемые релейные ключи 12,13,14 и 15 остаются закрытыми.
Затем по команде блока 17 логического управления исчезают сигналы на управляющих входах 26,27,28 и 29 управляемых релейных ключей 12,13,14 и 15. Управляемые ключи 12,13,14 и 15 открываются,при этом нивелирующее устройство подготовлено для выполнения следующего цикла вытяжки.
Блок 17 логического управления (фиг.2) устройства работает следующим образом.
При появлении сигнала на входе 21 блока 17 управления (т.е. при фиксировании полуформы) появляются сигналы на входе 43 и 48 элемента 35 памяти, входах 49,50,51,52 и выходах 53,54,55,56 выходных усилителей 39,40,41,42, выходах 22,23,24 и 25 блока 17 логического управления, входе 47 элемента И 38, а также на входе 44 элемента НЕ 37, при этом сигналы на его выходе 45 и входе 46 элемента И 38 исчезают. После исчезновения сигнала на входе 21 блока 17 логического управления (т.е. отрыва полуформы от модели) исчезают сигналы на входе 43 элемента 35 памяти и входе 44 элемента НЕ 37 и появляются сигналы на его выходе 45 и входе 46 элемента И 38. При этом сигналы на выходе 48 элемента 35 памяти, входах 49,50,51 и 52 и выходах 53,54,55,56 выходных усилителей, выходах 22,23,24,25 блока 17 логического управления, а также входе 47 элемента И 38 сохраняются.
|
|
|
