Гидравлический привод

Реферат

 

Сущность изобретения: штоковые полости размещенных в два яруса двухполостных гидроцилиндров (ГЦ) сообщены между собой. Распределительное устройство связано с источником питания, баком и через напорные магистрали - с поршневыми полостями ГЦ. Механизмы фиксации объекта связаны с ГЦ. В напорных магистралях установлены дроссельные устройства с подключенными параллельно им двухпозиционными двухлинейными распределителями, связанные с баком напорные магистрали соединены с поршневыми полостями ГЦ через управляемые обратные клапаны. Привод снабжен перепускным устройством, подключенным к штоковым полостям ГЦ, и дополнительными золотниками, сообщающими поршневые полости управляемых обратных клапанов с источником питания и баком. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим приводам, и может быть использовано в горном деле, в строительных и подъемно-транспортных агрегатах в качестве устройства для подъема и опускания груза по вертикали или под углом к горизонту.

Известен гидравлический привод с последовательным соединением двухполостных гидроцилиндров, обеспечивающий их синхронное перемещение [1] В известном приводе одна пара полостей цилиндров (штоковые) соединена между собой, а другая пара (поршневые) через реверсивный распределитель сообщена с источником питания и баком. Такой привод может быть использован для подъема длинномерного объекта (например, трубы) с грузом. В этом случае цилиндры располагаются рядом с трубой в два яруса (друг над другом). При движении одного из цилиндров вверх вместе с трубой масло из его штоковой полости вытесняется в штоковую полость другого цилиндра, который вхолостую перемещается вниз. Из поршневой полости опускающегося цилиндра масло через реверсивный распределитель сливается в бак. При переключении распределителя направление движения обоих цилиндров меняется и дальнейший подъем трубы производится с помощью второго цилиндра. При отсутствии утечек движение цилиндров осуществляется синхронно и в противоположных направлениях, т.е. в противофазе.

Недостатками известного привода являются невозможность выполнения операции опускания груза, обусловленная отсутствием в составе привода дроссельных устройств; невозможность фиксации груза в любых промежуточных положениях поршня цилиндра одного или другого яруса из-за отсутствия устройств для запирания масла в поршневых полостях цилиндров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому приводу является гидравлический привод тягового устройства [2] который принят в качестве прототипа. Этот привод содержит расположенные соосно в два яруса двухполостные цилиндры с сообщенными штоковыми полостями, связанные с цилиндрами механизмы фиксации перемещаемой тяги (трубы), реверсивный распределитель, связанный с источником питания и баком и соединенный через напорные магистрали с поршневыми полостями цилиндров. Цилиндры перемещаются только в противофазе, что обусловлено наличием в напорных магистралях лишь одного распределителя. Привод предназначен для использования в волочильных установках в качестве механизма перемещения длинномерных изделий, расположенных горизонтально.

Недостатком данного привода является отсутствие возможности выполнять операцию опускания груза и его фиксацию в промежуточных положениях поршня цилиндра. Кроме того, невозможно повысить грузоподъемность привода путем обеспечения одновременного хода вверх цилиндров обоих ярусов вместе с трубой и с последующим поочередным опусканием цилиндров вхолостую. Структура привода не позволяет (при наличии в каждом ярусе нескольких цилиндров) повысить скорость перемещения груза (в тех случаях, когда вес груза меньше его номинального значения) и уменьшить тем самым продолжительность рабочих операций, а также уменьшить износ насосов.

Недостатком известного привода является и невысокая надежность его работы, что обусловлено необходимостью подачи электрокоманд от концевых выключателей, контролирующих положение цилиндров, на электромагниты реверсивного распределителя. Нарушение работы элементов системы управления, обрыв электрических цепей, заклинивание (залипание) магнитов вызывают остановку привода и прекращение рабочих операций. При возникновении утечек в штоковых полостях цилиндров будет иметь место уменьшение их рабочего хода, что приведет в свою очередь к несрабатыванию выключателей и остановке привода.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей гидравлического привода путем обеспечения выполнения операции опускания груза, обеспечения его фиксации в любых промежуточных положениях поршней цилиндров и обеспечения движения цилиндров только одного яруса.

Цель достигается благодаря тому, что в напорных магистралях гидравлического привода, содержащего размещенные в два яруса двухполостные гидроцилиндры с сообщенными штоковыми полостями, распределительное устройство, связанное с источником питания, баком и соединенное через напорные магистрали с поршневыми полостями гидроцилиндров, и механизмы фиксации объекта, связанные с гидроцилиндрами, установлены дроссельные устройства и к этим магистралям подключены двухпозиционные двухлинейные распределители, связанные с баком, причем напорные магистрали соединены с поршневыми полостями гидроцилиндров через управляемые обратные клапаны, а привод снабжен дополнительными золотниками, сообщающими поршеньковые полости управляемых обратных клапанов с источником питания, и снабжен перепускным устройством, подключенным к штоковым полостям гидроцилиндров.

Расширение функциональных возможностей привода реализуется также путем обеспечения одновременного хода вверх или вниз цилиндров обоих ярусов (с последующим поочередным их перемещением вхолостую), что позволяет повысить грузоподъемность. Такой эффект достигается выполнением распределительного устройства в виде двух напорных распределителей, каждый из которых соединен с источником питания, баком и напорной магистралью одного яруса. При этом можно сократить время опускания груза и уменьшить износ насосов.

Кроме того, для повышения надежности подъема путем исключения возможности сбоя цикличности работы цилиндров (в случае возрастания сил трения в цилиндрах, опускающихся вхолостую) перепускное устройство может состоять из двух перепускных клапанов, во входную магистраль одного из которых включен двухпозиционный двухлинейный распределитель.

При подсоединении через двухпозиционный двухлинейный распределитель к источнику питания предохранительного клапана, давление настройки которого несколько больше давления подъема цилиндров вхолостую, может быть ограничено усилие, создаваемое этими цилиндрами в конце рабочего хода, что исключает их деформацию, разгерметизацию и обусловливает тем самым повышение надежности опускания груза.

Установка в магистрали, соединяющей распределительное устройство с баком, подпорного клапана позволяет предотвратить в процессе цикличного подъема груза падение механизмов фиксации, связанных с опускающимися вхолостую цилиндрами, под действием веса этих механизмов и веса соединенных с ними поршней. При этом может быть исключен подсос воздуха в штоковые полости цилиндров и повышена тем самым надежность подъема.

Надежность подъема и опускания может быть увеличена также путем выполнения напорных распределителей с гидравлическими камерами управления и оснащения привода двумя парами гидроуправляемых золотников, связанных с указанными камерами, причем плунжеры первой пары взаимодействуют с выдвинутыми штоками цилиндров (при подъеме груза), а плунжеры второй пары с втянутыми штоками (при опускании). При этом исключается необходимость в электрокомандах для переключения этих распределителей.

Каждый напорный распределитель может быть выполнен в виде двух подпружиненных двухпозиционных двухлинейных нормально открытых распределителей. При этом можно отказаться от золотников разгрузки основных насосов, что уменьшает степень сложности привода, исключает необходимость в электрокомандах для переключения этих золотников и способствует в конечном итоге повышению надежности.

Надежность может быть также увеличена при оснащении привода управляющими цилиндрами, кинематически связанными с механизмом фиксации, и управляющими золотниками, соединенными с рабочими полостями этих цилиндров, так как исключается необходимость в отдельных приводах разжима этих механизмов и в электрокомандах для управления ими.

Увеличение надежности может быть обеспечено при оснащении привода двумя парами подпружиненных вспомогательных золотников, камеры которых соединены со вспомогательным источником питания. Первая пара золотников может быть соединена с рабочими полостями управляющих цилиндров, а вторая пара с камерами управления напорных распределителей. В этом случае исключаются ручные действия оператора и возможность его ошибочных решений при переходе от операции подъема к операции опускания (или от операции опускания к операции подъема), а также повышается степень автоматизации привода и сокращается время его работы.

Каждый двухпозиционный двухлинейный распределитель, подключенный к напорной магистрали, может быть выполнен с двухсторонним гидроуправлением. При этом можно отказаться от электрокоманд для переключения этих распределителей в процессе подъема, что также обусловливает повышение надежности.

Кроме того, для увеличения надежности привода он может быть оснащен отсечным распределителем, причем этот распределитель и дополнительные золотники могут быть выполнены с гидравлическими камерами управления. В этом случае исключается необходимость в электрокомандах для переключения указанных гидроэлементов.

Управляемые обратные клапаны привода могут быть выполнены с внутренней перегородкой, образующей в них вторые штоковые полости, и привод может быть оснащен дроссельными устройствами, включенными в магистрали, связанные с поршеньковыми и вторыми штоковыми полостями этих клапанов. При этом исключаются "просадки" груза при перекладке его веса с цилиндров одного яруса на цилиндры другого в процессе подъема, снижаются динамические нагрузки на элементы привода, повышается его долговечность и надежность.

Кроме того, может быть также увеличена скорость подъема груза, что достигается обеспечением возможности подачи рабочей жидкости в поршневые полости только части цилиндров каждого яруса путем подсоединения к этим полостях двухпозиционного распределителя, связанного с напорной магистралью своего яруса.

В случае выполнения в штоках части цилиндров каждого яруса глухих отверстий и установки в них с радиальным зазором штанг, связанных с механизмами фиксации, обеспечивается повышение коэффициента полезного действия привода.

На фиг.1 представлена принципиальная гидросхема привода при наличии распределителей с электромагнитным управлением; на фиг.2 показано устройство для переключения напорных распределителей гидромеханическим способом в процессе подъема; на фиг. 3 дан вариант выполнения этих распределителей, позволяющий исключить из состава привода золотники разгрузки основных насосов; на фиг.4 представлено устройство для переключения напорных распределителей гидромеханическим способом в процессе опускания; на фиг.5 приведен фрагмент гидросхемы, содержащий гидроэлементы для управления механизмами фиксации трубы и для соединения камер напорных распределителей с устройствами для их переключения в зависимости от операции: подъема или опускания; на фиг.6 показан вариант выполнения остальных распределителей (помимо напорных) с гидрокамерами управления; на фиг.7-9 представлены варианты гидросхемы привода, обеспечивающие повышение скорости подъема и опускания относительно номинальных значений, с показом характера соединения между собой поршневых полостей цилиндров, расположенных в одном ярусе.

Гидропривод (фиг. 1) содержит расположенные соосно в два яруса по периметру трубы 1 двухполостные цилиндры 2 и 3 (на чертеже показан только один цилиндр каждого яруса), соединенные с неподвижным основанием 4. Штоковые полости А цилиндров 2 и 3 сообщены между собой. Штоки цилиндров 2 и 3 соединены соответственно с каретками 5 и 6, на которых размещены механизмы фиксации (захваты) 7 и 8, взаимодействующие с проточками трубы 1. Каретки 5 и 6 перемещаются в вертикальных направляющих (на чертеже не показаны).

Расстояние между соседними проточками равняется удвоенной величине рабочего хода цилиндров. Прижим и разжим захватов 7 и 9 осуществляются с помощью отдельного привода (на чертеже не показан).

Поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 через управляемые обратные клапаны (УОК) 9 и 10, необходимые для фиксации трубы 1, соединены с напорными магистралями 11 и 12, в которых установлены дроссели 13 и 14 с обратными клапанами, предназначенные для ограничения скорости опускания трубы 1 и для свободного пропускания масла и поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 при ее подъеме. Указанные магистрали через распределительное устройство, выполненное в виде двух напорных распределителей 15 и 16, связаны с основными насосами 17-19 и с баком. К магистралям 11 и 12 подключены связанные с баком двухпозиционные двухлинейные распределители 20 и 21, необходимые для свободного (без дросселирования) слива масла из поршневых полостей В и С цилиндров 2 и 3, поочередно опускающихся вхолостую в процессе цикличного подъема трубы 1. Источник питания привода кроме основных насосов 17-19 cодержит также дополнительный насос 22, сообщенный через дополнительные золотники 23, 24 с поршеньковыми полостями УОК 9, 10, и вспомогательный насос 25, с помощью которого обеспечивается некоторое превышение (на 5-10%) скорости опускания цилиндров одного яруса вхолостую относительно номинальной скорости подъема нагруженных цилиндров другого яруса, определяемой суммарной производительностью основных насосов 17-19. Производительность дополнительного насоса 22 на порядок меньше производительности вспомогательного насоса 25. Отсечной распределитель 26 служит для соединения основных насосов 17-19 со штоковыми полостями А цилиндров 2 или 3 при опускании трубы 1 и для разъединения этих насосов с указанными полостями при ее подъеме. С помощью обратного клапана 27 исключается возможность подачи масла к выходному каналу насоса 25.

В магистрали, соединяющей напорные распределители 15 и 16 с баком, установлен подпорный клапан 28, необходимый для предотвращения возможности падения кареток 5, 6 с захватами 7, 8 под действием их веса при случайном открытии УОК 9, 10 и распределителей 20, 21. Давление настройки этого клапана несколько превышает давление, соответствующее весу каретки с размещенными на ней захватами.

Перепускное устройство привода состоит из двух перепускных клапанов 29 и 30, подключенных к штоковым полостям А цилиндров 2 и 3, причем во входную магистраль клапана 30 включен двухпозиционный распределитель 31. Давление настройки клапана 30 несколько больше давления, необходимого для опускания цилиндров вхолостую (с учетом противодействия, оказываемого подпорным клапаном 28). Давление настройки клапана 29 превышает давление настройки клапана 30 и назначается из условия гарантированного опускания каретки 5 или 6 вхолостую в процессе цикличного подъема трубы 1 в случае возрастания сил трения в направляющих опускающейся каретки (из-за попадания в них грязи) или возрастания сил трения в ее цилиндрах. При этом исключается сбой цикличности работы цилиндров.

К основным насосам 17-19 подсоединен предохранительный клапан 32, во входную магистраль которого включен двухпозиционный двухлинейный распределитель 33. Давление настройки этого клапана меньше величины рабочего давления привода при подъеме трубы 1 и назначается из условия обеспечения подъема каретки вхолостую с разжатыми захватами в процессе цикличного опускания трубы 1. При отсутствии в гидросхеме клапана 32 и неисправности концевого выключателя, контролирующего верхнее положение поднимающейся вхолостую каретки, может иметь место деформация крышек одного из ее цилиндров и разгерметизация этого цилиндра, обусловленная технологическими допусками на изготовление и монтаж цилиндров. Если, например, в каждом ярусе размещается по четыре цилиндра, то из-за наличия указанных допусков при нахождении каретки в крайнем верхнем положении может возникнуть ситуация, когда только один из четырех поршней будет находиться в контакте со своей крышкой и, соответственно, передавать на нее учетверенную нагрузку, равную максимально возможному усилию цилиндров одного яруса.

Для исключения попадания воздуха в гидросистему при неработающих насосах масляный бак располагается выше ее верхней точки. При использовании бака с наддувом бак можно разместить в любом удобном месте. Гидросистема содержит фильтры, предохранительные клапаны основных насосов 17-19, устройства для разгрузки этих насосов и предохранительный клапан дополнительного насоса 22, не представленные на чертеже.

На фиг.2 показано устройство для переключения в процессе подъема напорных распределителей 15 и 16 без использования электрокоманд и электровыключателей, контролирующих положение кареток, что существенно повышает надежность операции подъема. Указанные напорные распределители содержат гидравлические камеры управления 34 и 35, которые через магистрали 36 и 37 соединены с выходными отверстиями гидроуправляемых золотников 38 и 39. Входные отверстия этих золотников через магистраль 40 связаны с дополнительным насосом 22, а сливные отверстия сообщены с баком. Камера управления 41 золотника 38 верхнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 39 нижнего яруса, а плунжер 42 золотника 38 контактирует с нижней кареткой 6 при ее нахождении в верхнем положении, т.е. контактирует с выдвинутыми штоками цилиндров нижнего яруса. Аналогичным образом камера 43 золотника 39 нижнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 38 верхнего яруса, а плунжер 44 золотника 39 контактирует с верхней кареткой 5 при ее нахождении верхнем положении. Подпружиненные бономы 45 и 46 выполняют вспомогательную функцию и служат для более гарантированного удержания золотников 38 и 39 во включенной позиции (после начала опускания каретки 5 или каретки 6 вхолостую) при наличии внешних возмущающих воздействий, например вибрации. Через магистрали 47 и 48 камеры 34 и 35 напорных распределителей 15 и 16 связаны с не показанным на данном чертеже устройством для переключения этих распределителей в процессе опускания трубы 1. Открытое или закрытое положение вентилей 49-52 назначается в зависимости от выполняемой операции: подъема или опускания.

На фиг.3 представлен вариант выполнения каждого напорного распределителя 15, 16 в виде двух пар подпружиненных двухпозиционных двухлинейных нормально открытых распределителей 53-56. При этом исключается необходимость использования в составе привода устройств (золотников) для разгрузки основных насосов 17-19 и необходимость в электрокомандах для включения и выключения этих устройств, что повышает надежность привода и снижает его стоимость и габариты. Распределители 53 и 55 включены в напорные магистрали 11 и 2 своих ярусов, а распределители 54 и 56 связывают эти магистрали с баком. Камера 57 распределителя 54 верхнего яруса соединена с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 38 этого яруса и с камерой 58 распределителя 55 нижнего яруса. Аналогичным образом камера 59 распределителя 56 нижнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 39 этого яруса и с камерой 60 распределителя 53 верхнего яруса.

На фиг.4 показано устройство для переключения в процессе опускания напорных распределителей 15 и 16 без использования электрокоманд, что позволяет повысить надежность операции опускания. Камеры 34 и 35 этих распределителей соединены через магистрали 47 и 48 с выходными отверстиями гидроуправляемыъх золотников 61 и 62, входные отверстия которых через магистраль 40 связаны с насосом 22, а сливные сообщены с баком. Плунжер золотника 61 верхнего яруса через боном 63 и каретку 5 контактирует с втянутыми штоками цилиндров 2 верхнего яруса, а плунжер золотника 62 нижнего яруса через боном 64 и каретку 6 контактирует с втянутыми штоками цилиндров 3 нижнего яруса. Камера 65 золотника 61 верхнего яруса соединена с выходным отверстием золотника 62 нижнего яруса, а камера 66 золотника 62 нижнего яруса с выходным отверстием золотника 61 верхнего яруса.

На фиг.5 представлено гидравлическое устройство для управления механизмами фиксации (захватами) 7 и 8 в процессе опускания трубы 1, а также представлены две пары подпружиненных вспомогательных гидроуправляемых золотников 67-70. Использование пары золотников 67, 68 позволяет исключить возможность разжима захватов 7 и 9 в процессе подъема трубы 1 и ее падение. С помощью пары золотников 69, 70 осуществляется соединение камер 34 и 35 напорных распределителей 15 и 16 с устройствами для их переключения в зависимости от выполняемой операции: подъема или опускания. Наличие представленных на фиг.5 гидроэлементов позволяет исключить необходимость электрокоманд для управления захватами 7, 8 и исключить ручные операции по соединению камер 34, 35 напорных распределителей 15, 16 с устройствами для их переключения, что обусловливает повышение надежности привода, а также сокращение времени при переходе от одной операции к другой.

Гидравлическое устройство для управления захватами 7 и 8 содержит шарнирно связанные с ними подпружиненные управляющие цилиндры 71 и 72 и управляющие золотники 73 и 74, сливные отверстия которых сообщены с баком, а выходные с рабочими полостями 75 и 76 указанных цилиндров. Входное отверстие управляющего золотника 73 и его камера 77 соединены через магистраль 47 с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 61, а входное отверстие управляющего золотника 74 и его камера 78 через магистраль 48 с выходным отверстием гидроуправляемого золотника 62. Плунжеры 79 и 80 управляющих золотников 73 и 74 через бономы 81, 82 и каретки 5, 6 контактируют соответственно с выдвинутыми штоками цилиндров 2 и 3.

Камеры управления вспомогательных золотников 67-70 через магистрали 83 соединены со вспомогательным насосом 25. При использовании указанных золотников необходимость в ручных вентилях 49-52 отсутствует.

На фиг.6 показано выполнение двухпозиционных двухлинейных распределителей 20 и 21, отсечного распределителя 26 и дополнительных золотников 23, 24 с гидравлическим управлением, что позволяет исключить необходимость в электрокомандах для переключения этих распределителей и повысить тем самым надежность привода при выполнении операций подъема и опускания. Распределители 20 и 21 имеют двухстороннее гидроуправление, и их правые камеры 84 и 85 соединены через магистрали 86 и 87 с поршневыми полостями В и С цилиндров 2 и 3 (цилиндры 2 и 3 на фиг.6 не показаны). Левая камера 88 распределителя 20 верхнего яруса связана с напорной магистралью 12 нижнего яруса, а левая камера 89 распределителя 21 нижнего яруса с напорной магистралью 11 верхнего яруса. Площадь правой камеры каждого из распределителей 20, 21 больше площади левой камеры, что предотвращает падение (в пределах рабочего хода цилиндров) опускаемого груза путем исключения возможности открытия распределителя 20 или 21 в случае несанкционированного увеличения давления, развиваемого основными насосами 17-19 (и, соответственно, увеличения давления в левой камере 88 или 89), до давления срабатывания предохранительных клапанов этих насосов. Камеры 90-92 управления отсечного распределителя 26 и дополнительных золотников 23, 24 получают питание от вспомогательного насоса 25. Дополнительный золотник 23 верхнего яруса, связанный магистралью 93 с поршеньковыми полостями УОК 9 своего яруса, соединен с напорной магистралью 12 нижнего яруса и через магистраль 94 и золотник 62 соединен с дополнительным насосом 22. Аналогичным образом дополнительный золотник 24 нижнего яруса, связанный магистралью 95 с поршеньковыми полостями УОК 10 своего яруса, соединен с напорной магистралью 11 верхнего яруса и через магистраль 96 и золотник 61 соединен с дополнительным насосом 22.

На фиг. 6 показан также вариант выполнения гидрозамков 9 и 10 с вторыми штоковыми полостями 97 и 98, связанными магистралями 99 и 100 с поршеньковыми полостями этих гидрозамков. В указанные магистрали включены трехлинейные золотники 101 и 102, связанные с баком и имеющие камеры 103 и 104 управления, сообщенные со вспомогательным насосом 25. При наличии гидрозамков такого типа представляется возможным в процессе цикличного подъема существенным образом уменьшить "просадку" груза (обусловленную сжимаемостью масла в поршневых полостях цилиндров) при перекладке его веса с каретки на каретку. С уменьшением величины "просадки" динамические нагрузки на элементы привода существенно снижаются. Наличие трехлинейных золотников 101 и 102, соединяющих в процессе опускания груза вторые штоковые полости 97 и 98 с баком, позволяет значительно снизить давление открытия гидрозамков на данной операции. Указанное давление (т.е. давление, создаваемое дополнительным насосом 22) во столько раз меньше рабочего давления в цилиндрах, во сколько раз площадь поршенька гидрозамка больше площади его седла. С уменьшением давления насоса 22 снижаются вес, габариты и стоимость привода.

В магистрали 93 и 95 включены дроссельные устройства 105 и 106, позволяющие в процессе подъема груза замедлить скорость нарастания давления в поршеньковых полостях гидрозамков одного яруса по сравнению со скоростью нарастания давления в цилиндрах другого яруса при восприятии ими массовой нагрузки в периоды перекладки веса груза с каретки на каретку. При этом гидрозамки одного яруса открываются (для опускания каретки этого яруса вхолостую) только после того, как вся массовая нагрузка будет воспринята цилиндрами другого яруса, что обусловливает полное исключение "просадки" груза. Магистрали 107 и 108 соединяют представленный на фиг.6 фрагмент гидросхемы привода с не показанными на данном чертеже штоковыми полостями А цилиндров 2 и 3, а магистрали 109-111 с основными насосами 17-19.

Включение в состав привода двухпозиционных трехлинейных распределителей 112 и 113 (фиг.7) позволяет повысить скорость подъема и опускания груза (при условии, что его масса меньше номинальной величины) и сократить тем самым время выполнения данных операций. Поршневые полости D части цилиндров верхнего яруса (в данном случае цилиндров 114, фиг.8) соединены с напорной магистралью 11 своего яруса через связанный с баком распределитель 112, а поршневые полости В остальных цилиндров 2 этого яруса соединены с напорной магистралью 11 напрямую. Аналогичным образом выполнено соединение не показанных на фиг. 7 цилиндров нижнего яруса с напорной магистралью 12. Гидролинии 115-117 связывают гидросхему соответственно со штоковыми полостями А цилиндров нижнего яруса, с дополнительным золотником 23 и с поршневыми полостями части цилиндров этого яруса.

На фиг.9 показана гидросхема привода, обеспечивающего повышение скорости подъема и опускания, при наличии в нем штанг 118 и 119, связанных через каретки 5 и 6 с захватами 7 и 8. Указанные штанги установлены с радиальным зазором в глухих отверстиях, выполненных в штоках 120 и 121 цилиндров 114 и 122, поршневые полости D и F которых соединены с двухпозиционными распределителями 112 и 113. Количество штанг равно числу цилиндров 114 и 122. Штоки 123 и 124 цилиндров 2 и 3 штанг не имеют и соединены с каретками 5 и 6 напрямую. Гидролиния 125 связывает гидросхему с дополнительным золотником 24 нижнего яруса. Поскольку при перемещении трубы 1 в режиме повышенной скорости штоки 120 и 121 со своими поршнями остаются неподвижными, суммарные механические потери в цилиндрах уменьшаются (по сравнению с вариантом, представленным на фиг. 7). Кроме того, уменьшается расход масла, вытесняемые из штоковых полостей поднимающихся цилиндров в штоковые полости опускающихся цилиндров, что обусловливает снижение гидравлических потерь. Соответственно возрастает гидромеханический и общий КПД привода. Ввиду выполнения двухпозиционных распределителей 112 и 113 двухлинейными и отсутствия сливного трубопровода, связывающего их с баком, облегчаются компоновка и монтаж привода и снижается его стоимость.

Гидравлический привод работает следующим образом.

В варианте исполнения с электромагнитным управлением при цикличном подъеме трубы 1 после пуска насосов 17-22 и 25 напорный распределитель 15 переключается в правую позицию, соединяя основные насосы 17-19 c поршневыми полостями B цилиндров 2, и выполняется I-й этап цикла. На данном этапе осуществляется подъем цилиндров 2 с кареткой 5 вхолостую в пределах зазора между захватами 7 с торцовой поверхностью проточки трубы 1. Из штовых полостей А этих цилиндров масло через клапан 30 сливается в бак. Через этот клапан поступает в бак и расход масла от вспомогательного насоса 25. После выбора указанного зазора, восприятия веса трубы 1 цилиндрами 2 и выхода захватов 7 из проточки на наружную поверхность трубы 1 подается сигнал (от датчика давления или электровыключателя, контролирующего положение этих захватов) на включение дополнительного золотника 24, сливного распределителя 21 и распределителя 31 в правую позицию. УОК 10 открываются, и совершается 2-й (основной по продолжительности) этап цикла перемещение цилиндров обоих ярусов в противофазе. В этот период времени масло из штоковых полостей А поднимающихся нагруженных цилиндров 2 вытесняется в штоковые полости А цилиндров 3, перемещая их поршни и каретку 6 вниз вхолостую. Одновременно в указанные полости поступает масло и от насоса 25. Из поршневых полостей цилиндров 3 масло через открытые УОК 10, включенный в правую позицию сливной распределитель 21, находящийся в исходной позиции напорный распределитель 16 и подпорный клапан 28 сливается в бак. Скорость опускания каретки 6 вхолостую превышает номинальную скорость подъема груженой каретки 5 на величину, соответствующую производительности насоса 25. Этой величины достаточно для исключения отставания по пути цилиндров 3 от цилиндров 2 (вследствие наличия утечек в штоковых полостях) и для обеспечения окончания хода цилиндров 3 вниз вхолостую до момента завершения рабочего хода вверх цилиндрами 2 (что обусловливает практически непрерывный подъем трубы 1).

Подпорный клапан 28 предотвращает падение каретки 6 под действием собственного веса и веса связанных с ней захватов 8 и поршней цилиндров 3 и предотвращает тем самым деформацию каретки и подсос воздуха в штоковые полости цилиндров.

Если при выполнении 2-го этапа цикла из-за появления грязи в направляющих каретки 6 или в цилиндрах 3 силы трения в этих элементах возрастут, то характер движения исполнительных органов не нарушится и каретка 6 будет продолжать опускаться. Увеличится лишь давление, развиваемое насосами 17-19, и соответственно давление в штоковых полостях цилиндров, которое не должно, однако, превышать давление настройки клапана 29. Исключение из состава привода клапана 30 и соединение выходного канала распределителя 31 с баком не является целесообразным решением, так как в случае защемления данного распределителя в открытой позиции выполнить цикличный подъем не представляется возможным. Исключение из состава привода клапана 30 и распределителя 31 не рационально из-за резкого снижения КПД привода в процессе подъема при нормальных условиях эксплуатации (т.е. при наличии сил трения, не превышающих расчетные величины).

При подходе каретки 6 к нижнему положению она останавливается и подается команда на возвращение распределителей 21, 31 и золотника 24 в исходную позицию. УОК 10 закрываются и начинается 3-й этап цикла, в течение которого масло из штоковых полостей А цилиндров 2, поднимающихся вместе с трубой 1, через клапан 30 сливается в бак. После того, как захваты 8 западут в соответствующую проточку трубы 1 и груженая каретка 5 дойдет до своего верхнего положения, напорный распределитель 15 возвращается в исходную позицию, напорный распределитель 16 переключается в правую и выполняется следующий цикл подъема. При этом груженая каретка 5 на некоторое время (до выбора зазора между захватами 8 и торцовой поверхностью проточки трубы 1 и до перекладки ее веса на каретку 6) останавливается и УОК 9 четко фиксируют ее в верхнем положении, исключая тем самым "просадку" трубы в этот промежуток времени.

Предлагаемый привод позволяет увеличить в 2 раза полезное усилие исполнительных органов, что осуществляется путем одновременного включения распределителей 15 и 16 и подачи масла в поршневые полости В и С цилиндров 2 и 3 (находящихся в нижнем положении). После этого производится поочередное опускание цилиндров обоих ярусов вхолостую путем открытия в необходимой последовательности УОК 9, 10 и сливных распределителей 20, 21 при включенном распределителе 26. Для осуществления такого режима работы расстояние между проточками трубы 1 должно быть в два раза меньше, чем необходимо при перемещении ее в режиме противофазы.

Цикличное опускание трубы 1 с номинальной скоростью из верхнего конечного положения в начальное нижнее производится следующим образом. На I-ом участке цикла после пуска насосов 17-19 и 22 (вспомогательный насос 25 на данной операции не используется) и переключения распределителя 33 в правую позицию производится разжим захватов 7. Далее при переключении напорного распределителя 15 и дополнительного золотника 24 в правую позицию и открытия УОК 10 осуществляется 2-й участок цикла движение цилиндров обоих ярусов в противофазе: груженые цилиндры 3 под действием веса трубы 1 перемещаются вместе с ней вниз, вытесняя масло из поршневых полостей С через дроссель 14 и подпорный клапан 28 в бак, а цилиндры 2 движутся вхолостую вверх со скоростью, определяемой суммарной производительностью основных насосов 17-19 и суммарной площадью поршневых полостей В. Заполнение штоковых полостей А опускающихся цилиндров 3 производится путем подачи в них масла из штоковых полостей А поднимающихся цилиндров 2. Избыток масла через перепускной клапан 30 сливается в бак. Номинальная скорость опускания, определяемая настройкой дросселя 14, назначается несколько меньше скорости подъема (исходя из условия гарантированного заполнения штоковых полостей опускающихся цилиндров). При подходе каретки 5 к своему верхнему положению по сигналу концевого выключателя, контролирующего это положение, напорный распределитель 15 возвращается в исходную позицию, а отсечной распределитель 26 переключается в правую. Начинается 3-й участок цикла. При этом каретка 5 останавливается и ее захваты 7 прижимаются к наружной поверхности трубы 1, которая продолжает опускаться. Заполнение штоковых полостей А цилиндров 3 осуществляется в этот период времени от основных насосов 17-19 через открытый распределитель 26. Избыток расхода через клапан 30 перепускается в бак. После западания захватов 7 в соответствующую проточку трубы 1 производится плавная перекладка ее веса с опускающейся каретки 6 на неподвижную каретку 5. Труба 1 с кареткой 5, зафиксированные гидрозамками 9, на некоторое время остаются неподвижными, а каретка 6 под действием собственного веса и давления масла в штоковых полостях своих цилиндров 3 (определяемого давлением настройки клапана 30) вхолостую со скоростью меньше номинальной доходит до нижнего положения. При этом между захватами 8 и торцовой поверхностью проточки образуется зазор. Поскольку величина зазора на два порядка меньше рабочего хода цилиндров, время их окончательного опускания вхолостую (на 3-м участке) со скоростью меньше номинальной оказывает незначительное влияние на общую продолжительность опускания. По окончании цикла распределитель 26 и золотник 24 возвращаются в исходную позицию. УОК 10 закрываются, каретка 6 останавливается, захваты 8 разжимаются, напорный распределитель 16 и дополнительный золотник 23 переключаются в правую позицию и совершается следующий цикл опускания.

Благодаря универсальности гидросхема заявляемого привода позволяет производить операцию опускания со скоростью движения трубы 1 больше номинальной и при использовании только части основных насосов, например насоса 19. В этом случае сокращается продолжительность данной операции, уменьшает