Гидромультипликаторы одинарного действия

В гидросистемах высоких давлений используются гидромультипликаторы одинарного действия с автоматическим переключателем. Принципиальная схема гидромультипликатора данного типа приведена на рис. 1.

Мультипликатор имеет ступенчатый цилиндр 1, внутри которого перемещается приводной поршень 2 и соединенный с ним соосно плунжер высокого давления 3. В поршне и и плунжере имеется сквозное отверстие, в котором размещается стержень 4 с направляющими фасонными втулками.

В нижней части плунжера 3 расположен клапан 5, колпачок 7, являющийся ограничителем хода клапана 5, и пружина 6, прижимающая клапан к седлу. В колпачке 7 имеются отверстия, через которые жидкость может при открытом клапане 5 перетекать из полости цилиндра 1 в полость цилиндра 11.
В верхней части цилиндра имеется пробка-заглушка 14 с уплотнительным кольцом, которая сверху поджимается гайкой 15.

В нижней части этой пробки имеются отверстия, расположенные так, что в центре остается площадка, в которую может упираться стержень 4.

Уплотнение между стенками цилиндра, поршнем и плунжером обеспечивается поршневыми кольцами 13 и специальной втулкой 11.
В нижней части цилиндра имеется заглушка 8 с отверстием 10, которая крепится гайкой 9.

Гидромультипликатор работает следующим образом. Рабочая жидкость от насоса под давлением р₁ подается по нагнетатель­ному трубопроводу через канал 16 в полость над поршнем 2, протекает через канал внутри плунжера 3, открывает клапан 5 и попадает в заплунжерное пространство. Поскольку кольцевая камера под поршнем в этот момент соединена со сливным тру­бопроводом через канал 12, то поршень и плунжер под давле­нием жидкости будут двигаться вниз. По мере опускания порш­ня и плунжера вниз и заполнения заплунжерного пространства жидкостью давление р₂ в нем будет повышаться.

При р₁~р₂ под действием пружины 6 закроется клапан 5, но перемещение поршня и плунжера вниз будет продолжаться. С этого момента начинается мультипликация давления.

Давле­ние р₂ постепенно возрастает до наибольшего,определяемого соотношением диаметров поршня и плунжера. Широкое применение во многих системах получил балансировочный вентиль Cimberio, который может применяться для ручного регулирования, фиксации и даже полного перекрытия потока жидкости в системе

При достижении предельного давления рычаг управления распределителем пере­ставляют в положение «Стоп», если для технологического процес­са требуется обеспечить выдержку изделия под давлением. Если этого не требуется, то рычаг распределителя устанавли­вается в положение «Обратный ход», жидкость от насоса пода­стся через канал 12 в полость под поршнем и последний подни­мается в крайнее верхнее положение. При этом стержень 4 упирается в пробку-заглушку 14 и открывает клапан 5. После открытия клапана жидкость вытекает из цилиндра и через ка­нал 16, трубопроводы и распределитель попадает в сливной бак.

Мультипликаторы данного типа находят применение в гидро­системах ряда специальных прессов усилием от 100 тс (пресс ПМ1) до 1000 тс (пресс МП 10). Их встраивают непосредст­венно в механизм прессования. В этих прессах гидромультипли­каторы повышают давление в пределах 160-1450 кгс/см², т.е. коэффициент мультипликации равен 6—8.

Главное преимущество встроенных гидромультипликаторов заключается в том, что высокое давление создается лишь в ра­бочем цилиндре, расположенном в подвижной траверсе, и без каких-либо промежуточных звеньев прямо воздействует через днище цилиндра пресса и траверсу на прессуемое изделие. При этом гидросистема не имеет ни одного трубопровода, работаю­щего под высоким давлением, что создает условия безопасного обслуживания пресса.

Основными недостатками гидромультипликаторов данного типа являются большие размеры, прерывистая подача, наличие холостого хода, малый единичный рабочий ход. При необходи­мости увеличить рабочий ход пресса следует производить пере­зарядку гидромультипликатора.

Гидромультипликаторы двойного действия

Для устранения недостатков гидромультипликаторов одинарного действия были созданы гидромультипликаторы двойного (непрерывного) действия. Такой гидромультипликатор используется, например, в гидросистеме пресса ПО-53 усилием 1000 тс для холодного выдавливания матриц пресс-форм.

Гидросистема пресса составлена из стандартной аппаратуры и гидромультипликатора двойного действия (рис. 1) с коэффициентом мультипликации К_м=10 и рабочим давлением до 1000 кгс/см².

Мультипликатор состоит из одного приводного цилиндра 1 низкого давления и двух расположенных соосно цилиндров 6 высокого давления с клапанами нагнетания 7. Приводной поршень 2 соосно соединен с двумя плунжерами 3 высокого давления. В плунжерах имеются радиальные и осевые каналы, через которые рабочая жидкость при открытом клапане 5 может перетекать из цилиндра 1 в цилиндр 6. Уплотнение поршня 2 в цилиндре 1 обеспечивается чугунными поршневыми кольцами, а плунжеров 3 в цилиндрах 6 – специальными шлифами 10, поджатыми гайками 4.

В качестве запорных элементов клапанов применяются шарики. Управление гидромультипликатором осуществляется при помощи электрогидравлических устройств.
 

Гидромультипликатор работает следующим образом: жидкость от насоса под давлением подается поочередно через отверстия 12 и 11 в приводной цилиндр 1, чем обеспечивается возвратно-поступательное движение поршня 2 и плунжеров 3 влево, а также непрерывная подача жидкости под высоким давлением. При подаче жидкости через отверстие 11 в правую полость цилиндра 1 происходит перемещение поршня 2 и плунжеров 3 влево, открывается правый и закрывается левый обратные клапаны 5.

В это время через клапан 5 заполняется жидкостью полость правого цилиндра 6, а в полости левого цилиндра 6 происходит сжатие и жидкость подается через левый клапан 7. При подаче жидкости через отверстие 12 в левую полость цилиндра 1 поршень 2 и плунжеры 3 перемещаются вправо, открывается левый и закрывается правый обратные клапаны 5, полость левого цилиндра 6 заполняется, а из полости правого цилиндра 6 происходит подача жидкости высокого давления.
 

Реверсирование движения поршня 2 выполняется с помощью кулачков 8, воздействующих на конечный электровыключатель.

Кулачки закреплены на штанге 9, которая жестко связана с поршнем 2.
Конечный выключатель производит необходимые переключения в гидрораспределителе, и жидкость, ранее поступавшая в отверстие 12, подается в отверстие 11. Клапаны 5 обеспечивают разделение жидкости высокого и низкого давления, а клапаны 7 – переключение потока жидкости высокого давления.
 

Наличие штанги 9, жестко связанной с поршнем, усложняет технологию изготовления гидромультипликатора, вызывает необходимость дополнительного уплотнения и создает зависимое расположение конечных выключателей. Горизонтальное расположение клапанов 5 и 7 ухудшает условия их работы, а размещение клапанов 5 внутри плунжера приводит к увеличению его диаметра и, следовательно, к возрастанию других размеров гидромультипликатора.

Основной принцип работы гидроусилителя

Знакомы ли вы с гидроусилителями давления? Да, усилитель гидравлического давления (также называемый бустером) — это механическое устройство, которое создает более высокое давление за счет использования источника гидравлической энергии низкого давления. Это устройство в основном используется, когда насос сам по себе не может обеспечить высокое давление, необходимое для применения. К таким областям применения относятся прессы, домкраты, динамометрические ключи, зажимные приспособления, литье под давлением, гидравлические блоки питания и многое другое. В этой статье объясняется основная работа этого гидравлического усилителя давления.

Где находится гидроусилитель? При проектировании системы гидроусилитель располагается точно между насосом и рабочей машиной. Благодаря такой конструкции гидравлическое давление, создаваемое насосом, может быть усилено и передано на рабочую машину для выполнения требуемых задач, таких как зажим, удержание, штамповка, подъем и многое другое.

Компактный усилитель гидравлического давления включает в себя гидравлическую архитектуру. С помощью этого устройства низкое давление насоса можно увеличить до 1000 фунтов на квадратный дюйм или 6000 фунтов на квадратный дюйм или даже от 20 000 до 60 000 фунтов на квадратный дюйм. Встраиваемые модели, модели с фланцевым креплением и картриджные типы представляют собой различные типы мультипликаторов, которые можно легко интегрировать в любой гидравлический контур.

Каковы важные компоненты усилителя? Компактная конструкция мультипликатора в основном состоит из четырех элементов: фиксированного цилиндра, подвижного цилиндра/RAM, фиксированного RAM и обратных клапанов, расположенных в правильной последовательности. Неподвижный цилиндр представляет собой внешний корпус мультипликатора, в который поступает жидкость с низким давлением из основного источника. Подвижный цилиндр / ползун представляет собой подвижную часть, расположенную внутри неподвижного цилиндра, которая содержит жидкость под высоким давлением, хранящуюся через неподвижный ползун. Неподвижный плунжер окружен скользящим цилиндром. Конструкция также содержит 4 клапана для ввода и вывода гидравлического давления, которые будут объяснены в ближайшее время.

Итак, как работает гидроусилитель? По сути, мультипликатор сжимает жидкость гидравлической системы до значения, превышающего давление нагнетания насоса. Работа мультипликатора начинается, когда скользящий цилиндр находится в крайнем нижнем положении, которое считается состоянием покоя. Когда мультипликатор начнет работать, жидкость низкого давления из насоса будет поступать и заполнять неподвижный цилиндр через клапан (назовем его «А»). Другие клапаны будут закрыты во время этого процесса. Затем открывается другой клапан (скажем, «B»), позволяя этой жидкости под низким давлением поступать в плунжер или скользящий цилиндр. Затем через другой клапан (пусть это будет «С») отводит жидкость низкого давления в выхлоп для сброса из неподвижного цилиндра. Когда жидкость под низким давлением выходит из неподвижного цилиндра, скользящий цилиндр будет двигаться вверх за счет подачи жидкости из «В». Как только скользящий цилиндр достигает крайнего верхнего положения, заполняясь жидкостью под низким давлением, клапаны «D» и «А» открываются, позволяя жидкости под низким давлением поступать в неподвижный цилиндр через клапан «А». Это толкает скользящий цилиндр вниз, создавая в скользящем цилиндре жидкость под высоким давлением. Производимая жидкость под высоким давлением выходит через клапан «D».

Каковы преимущества гидроусилителей? Это компактное устройство легко монтируется с любым гидравлическим оборудованием. Кроме того, это энергосберегающее и доступное по цене устройство обеспечивает постоянную силу и давление на протяжении всего процесса. Помимо высокой производительности и длительного срока службы, наиболее важным преимуществом мультипликатора давления является возможность адаптации требуемого коэффициента усиления. Кроме того, это обеспечивает постоянную мощность и вес на протяжении всего рабочего процесса.

У каждой техники есть недостатки. Недостатками гидроусилителей являются высокие эксплуатационные расходы, утечка жидкости и связанная с этим угроза безопасности, коррозия при использовании несовместимой жидкости.

Что такое гидравлический усилитель? Типы, конструкция и работа

Содержание

Рычаг

Что такое гидроусилитель или усилитель давления?

 

Усилитель давления – это устройство, которое используется для увеличения давления в гидравлическом контуре до более высокого значения, чем давление, создаваемое насосом.

Принцип действия гидроусилителя:

Он забирает большой объем потока низкого давления от насоса и преобразует часть этого потока в необходимое значение высокого давления. Усилитель давления аналогичен повышающему трансформатору при передаче электроэнергии, который принимает низкое напряжение и большой ток и преобразует их в высокое напряжение и малый ток.

Принцип гидравлического усилителя

Следует иметь в виду, что мультипликатор давления не изменяет мощность, а изменяет форму мощности, т.е. с низкого давления большого объема на высокое давление малого объема. Пренебрегая потерями, произведение напор-расход на входе в мультипликатор такое же, как произведение напор-расход на выходе.

Принцип действия усилителя показан на приведенном выше рисунке. Как показано на рисунке, кроме поршня с большей стороны,

F = P1 X A1

И на меньшей стороне поршня эта сила действует на жидкость, находящуюся в камере. Следовательно, давление, создаваемое в этой камере, равно

P2 = F/A2

Из этих двух уравнений мы можем сказать

P2 = P1 X A1 / A2

Таким образом, P2 = (A1/A2) X P1

Другими словами, выходное давление умножается на отношение площадей. Таким образом, чем выше отношение большей площади поршня к меньшей площади поршня, тем выше будет интенсификация давления.

Мультипликаторы часто имеют отношение давления в диапазоне до 50, поэтому они находят наиболее полезное применение там, где требуемое давление намного выше, чем может быть получено от насоса, например, в прессах высокого давления, испытательных машинах и т. д.

Типы мультипликаторов

В зависимости от конструкции и рабочей среды применяются следующие типы мультипликаторов.

1. Усилитель одностороннего действия
2. Усилитель двойного действия
3. Масловоздушный усилитель

Рассмотрим подробно все эти три типа усилителей.

Усилитель одностороннего действия

Усилитель одностороннего действия показан на рисунке ниже.

Усилитель одностороннего действия

Конструкция и принцип действия мультипликатора одностороннего действия

Мультипликатор одностороннего действия состоит из камеры низкого давления сравнительно большей площади и камеры высокого давления меньшей площади поперечного сечения. Он имеет поршень с двумя активными зонами.

Больший конец поршня находится в камере низкого давления, а меньший конец поршня – в зоне высокого давления.

Жидкость низкого давления воздействует на поршень силой, равной Pp X A, т.е. нагнетает давление в большую площадь поршня. Такая же сила передается на меньший поршень. Однако, поскольку площадь на стороне высокого давления меньше, в этой камере с той же силой создается более высокое давление.

Гидравлический усилитель двойного действия

Усилитель двойного действия показан на рисунке ниже.

Усилитель двойного действия

Конструкция и работа гидравлического усилителя двойного действия

Усилитель двойного действия состоит из большого поршня со штоком, выступающим с обеих сторон поршня. Большая площадь поршня подвергается воздействию жидкости низкого давления, а шток поршня соединен со стороной высокого давления с обеих сторон поршня.

Когда жидкость под низким давлением попадает с любой стороны большого поршня, она вызывает движение поршня. Движение поршня приводит к движению штока поршня, вытесняющего жидкость под усиленным высоким давлением.

Усилитель двойного действия симметричен относительно вертикальной средней линии. Таким образом, движение насадки в любом направлении приводит к усиленному выходу жидкости из любого из двух выпускных концов.

Таким образом, мультипликатор двойного действия имитирует работу двух мультипликаторов одинарного действия.

Усилитель воздуха-масла

Усилитель воздуха-масла показан на рисунке.

Воздушно-масляный усилитель

Конструкция и работа воздушно-масляного усилителя

В воздушно-масляном усилителе масло низкого давления заменяется сжатым воздухом. Воздух оказывает давление на поршень большей площади, заставляя его двигаться.

Движение цилиндра приводит к вытеснению жидкости из камеры усилителя из-за движения штока поршня. Некоторые типы воздушно-масляных усилителей способны создавать выходное гидравлическое давление до 200 бар.

Как показано на рисунке, воздушно-масляный мультипликатор состоит из воздушного цилиндра и вспомогательного цилиндра.

Следует отметить, что конструкция на воздушной стороне легче, а конструкция на стороне гидравлической жидкости более прочная. Сверхмощное V-образное уплотнение используется для герметизации воздушной и масляной камер.