Синхронные системы цилиндров: Гидравлическая система синхронного хода нескольких гидроцилиндров

Гидравлическая система синхронного хода нескольких гидроцилиндров

Одним из распространенных способов синхронизации хода гидравлических цилиндров является так называемый «гидравлический боуденовский трос». Правда, применение боуденовского троса в гидравлических системах связано с определенными затратами.

Два гидроцилиндра одинаковых размеров со сплошными поршневыми штоками последовательно подключаются друг к другу. Благодаря этому второй цилиндр повторяет движение первого цилиндра, на который подается давление насоса. Поскольку обе последовательно включенные полости цилиндров столб жидкости только перемещают, ход цилиндров вследствие внутренних, а возможно и внешних утечек, без подпитки может измениться.

Во избежание нежелательных последствий такого изменения хода поршней полость “боуденовского троса” с помощью расположенного справа 4/3-распределителя 2 через каждый ход соединяется кратковременно с магистралью подачи насоса или бака.

Неравномерный ход поршня имеет следующие причины:

а) левый цилиндр первым возвращается в верхнее конечное положение и включает концевой выключатель 3.

Причина: недостаток жидкости между цилиндрами.

Способ устранения: с помощью левого концевика 3 включить магнит а гидравлического распределителя 2. Рабочая жидкость будет поступать в магистраль управления до тех пор, пока правый цилиндр также не включит концевой выключатель. Магнит а снова отключается.

б) Правый цилиндр первым возвращается в верхнее конечное положение и включает концевой выключатель 4.

Причина: избыток жидкости между цилиндрами.

Способ устранения: с помощью правого концевика 4 включить магнит b распределителя 2.

Этим открывается гидравлически деблокируемый обратный клапан 5 и жидкость стекает до тех пор, пока левый цилиндр также не займет конечное положение.

С помощью левого концевого выключателя 3 магнит b отключается. В этом случае синхронность хода поршня зависит не только от количества жидкости между цилиндрами, но и от точности исполнения обоих цилиндров.

Общеизвестен тот факт, что в технике невозможно изготовить две абсолютно одинаковые детали.

Поскольку подпиточный распределитель 2, как правило, имеет золотниковую конструкцию, возникает определенная утечка.

Поэтому необходимым условием надежной работы всей системы является установка седельного обратного клапана 5.

На принципиальной схеме изображена система регулирования синхронного хода одного из валиков трехвалкового гибочного пресса. На схеме изображены два нижних валка, регулируемых в горизонтальном направлении. Верхний валик регулируется вертикально.

Регулирование синхронного хода осуществляется в обоих направлениях и обеспечивается за счет соединения клапана синхронного хода с подающим трубопроводом перед гидравлическими распределителями 8 и 9. а также путем соединения точек подключения А распределителей со сторонами поршневых штоков соответствующих цилиндров и точек подключения В со сторонами поршней других цилиндров. Обратные дроссельные клапаны 6 и 7 служат для декомпрессии рабочей жидкости при переключении из прессования на обратный ход.

Синхронный ход цилиндров в этой системе обеспечивается за счет того, что рабочая жидкость из опережающего цилиндра поступает во второй цилиндр определенными дозами.

Подача рабочей жидкости в цилиндры 12 и 13 осуществляется отдельно насосами 1 и 2. Таким образом, с самого начала обеспечивается некоторая предварительная дозировка.

Кроме того, в этом случае цилиндры не мешают друг другу.

Дозировка рабочей жидкости происходит через регулирующий клапан 14.

Регулирующий клапан компенсирует разность рабочей жидкости, которая может возникнуть:

• из-за неодинаковой подачи насосов,
• в результате сжатия рабочей жидкости,
• вследствие неодинаковой утечки в приборах,
• в результате люфтов подшипников машины.

Направление движения цилиндров определяется распределителями 8 и 9. Напорные клапаны 10 и 11 при выдвижении цилиндров выполняют функции клапанов противодавления.

Качество работы клапана синхронного хода в основном зависит от работы системы обнаружения ошибок.

Регулирующий клапан, как изображено на принципиальной схеме, включается с помощью балансира 15.

• Гидравлический листогибочный пресс ПЛГ100/3200
• Гидравлические насосные станции Энерпром
• Компоненты гидросистемы
• Аксессуары для домкратов

Синхронные подъемные системы перемещения объектов Enerpac EVO, EVOB-серии

ТаблицаСкачатьВидеоСопутствующие товары

Серия EVO (Стандарт)

Кол-во подъемных точек	Диапазон изменений подачи масла при 50 Гц 1) (л/мин)		Артикул модели 2) 80-415 В, 3 фазы, 50-60 Гц	Полезный объем маслобака	Мощность двигателя	Частота вращения двигателя 4)	Вес
	(< 125 bar)	(> 125 bar)		(литры)	(кВт)		(кг)
4	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 421380	250	3,5	VFDM	910
4	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 421380W (3)	250	3,5	VFDM	910
4	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 440380	250	7,5	VFDM	1005
4	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 440380W (3)	250	7,5	VFDM	1005
8	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 821380	250	3,5	VFDM	910
8	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 821380W (3)	250	3,5	VFDM	910
8	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 840380	250	7,5	VFDM	910
8	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 840380W (3)	250	7,5	VFDM	910
12	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 1221380	250	3,5	VFDM	920
12	4,0 – 13,3	0,75 – 2,51	EVO 1221380W (3)	250	3,5	VFDM	920
12	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 1240380	250	7,5	VFDM	1025
12	4,7 – 15,6	1,44 – 4,80	EVO 1240380W (3)	250	7,5	VFDM	1025

1) При 60 Гц подача масла будет составлять прибл. 6/5 от указанных значений.

2) Для 3-фазного переменного напряжения 460-480 В, 50-60 Гц замените число 380 в артикуле модели на 460. Пример: EVO421460.

3) Артикулы, заканчивающиеся на W, соответствуют насосам для взвешивающих систем.

4) VFDM = Variable Frequency Drive = Привод с частотной регулировкой 15-50 Гц.

Серия EVO (Базовая)

Кол-во подъемных точек	Диапазон изменений подачи масла при 50 Гц (1) (л/мин)		Артикул модели (2) 380 В, 3 фазы, 50-60 Гц	Полезный объем маслобака	Мощность двигателя	Вес
	(< 80 bar)	(> 80 bar)		(литры)	(кВт)	(кг)
4	8,8	0,82	EVOB408E	40	1,12	278
4	11,61	1,64	EVOB416W	40	2,24	284
8	8,8	0,82	EVOB808E	40	1,12	278
8	11,61	1,64	EVOB816W	40	2,24	284

1) При 60 Гц подача масла будет составлять приблизительно 6/5 от указанных значений.

2) Суффиксы артикулов моделей для других напряжений приведены в перечне над этой таблицей.

Система EVO имеет 9 режимов работы

Оператор может выбрать в меню любой из следующих режимов:

1. Ручной.
2. С предварительным нагружением.
3. Автоматический.
4. Быстрое втягивание.
5. Сброс давления.
6. Наклон.
7. Ступенчатый подъем.
8. Взвешивание *
9. Определение центра тяжести *

* Имеется в моделях EVO-W

Преимущества  систем серии EVO

Высокая точность управления подъемными точками

• Полный контроль и управление операцией подъема с одного центрального пульта управления повышает безопасность и продуктивность работы.
• Программируемый синхронизированный подъем.
• Автоматическая остановка при превышении заданных значений предельного хода цилиндра или допустимой нагрузки.

Безопасное и эффективное синхронное перемещение грузов

В системе присутствует функция предупреждения и остановки  для достижения максимальной  безопасности.

Высокая точность

• Привод с частотной регулировкой (VDFM) и микропроцессорное управление обеспечивают высокую точность синхронизации и управления подачей масла, ходом и скоростью.
• В зависимости от размеров применяемых цилиндров точность синхронизации подъемных точек может достигать 1,0 мм.

Простота эксплуатации

• Удобный интерфейс: визуальные экраны, пиктограммы, символы и цветная маркировка.
• Всей работой управляет один оператор.

Мониторинг и регистрация данных

• Отображение информации о работе.
• Запись данных через задаваемые пользователем интервалы времени.
• Хранение данных и возможность их считывания для составления отчетов.

Подключение к сети

Поддержка протокола Ethernet для обеспечения связи между  гидравлическими силовыми агрегатами,  возможность работы сразу после подключения (“plug and play”).

Взвешивающая система EVO-W

• Взвешивание с точностью 1%.
• Содержит калиброванные датчики и выполняет функцию калибровки внешних измерителей нагрузки.
• Функция определения центра тяжести.
• Предусмотрены параметры времени ожидания до стабилизации и количества циклов.

Синхронные подъемные системы ENERPAC, серия EVO

Синхронные подъемные системы ENERPAC, серии EVOB

• JS, Jack-Up Systems-серия, подъемные системы ENERPAC
• BLS-серия, домкраты для ступенчатого подъема ENERPAC
• SFP-серия, гидравлические насосы с разделенным потоком ENERPAC

Синхронизация системы. Часть 1

I Представьте, что вы пытаетесь управлять огромным контейнером с расплавленным металлом, который должен оставаться идеально ровным, когда его опускают или перемещают по заводскому цеху. Каждый из цилиндров, управляющих этим движением, можно было бы соединить с датчиками линейного перемещения, привязать к системе управления — с некоторыми потерями в скорости, не говоря уже о высоких затратах. Но есть много других способов синхронизировать несколько функций привода в гидравлических системах. К ним относятся: делители и делители/сумматоры потока клапанного типа, делители/сумматоры потока с поворотным внешним зубчатым механизмом и гидроцилиндры перефазирующего типа.

Делители потока клапанного типа

Схематическое изображение клапана делителя потока, используемого для управления двумя цилиндрами. В контуре не предусмотрена возможность легкой или простой гидравлической ресинхронизации. Клапаны делителя потока

, вероятно, являются наиболее распространенным типом компонентов, используемых для синхронизации как в гидравлических системах с открытым, так и с закрытым контуром. Обычно эти делители потока состоят из двух или более клапанов управления потоком с компенсацией давления (PCFC) в одной оболочке. Эти клапаны управления потоком предназначены для разделения и/или объединения входящего потока в соответствии с заданным соотношением. В большинстве случаев коэффициент деления составляет 50/50, а коэффициент объединения — один к одному.

Преимущества — Этот тип делителя обеспечивает большую гибкость конструкции: функцию можно легко интегрировать в другие или несколько компонентов (блоки клапанов, клапанные и гидравлические коллекторы, клапаны многоярусного типа). Также легко встроить в эту конструкцию простую функцию включения-выключения . Обычно это достигается установкой основного двухпозиционного двухходового клапана или двухпозиционного трехходового клапана параллельно самому делителю.

Делитель клапанного типа может быть отдельным компонентом. Таким образом, удаленное место или положение установки может облегчить проектирование и изготовление. В эту конструкцию легко встроить гидравлическую функцию повторной синхронизации с помощью рулевого или подпиточного отверстия. Наконец, эта конструкция позволяет управлять как линейными, так и поворотными приводами.

Недостатки — Клапанный делитель/объединитель потока является дополнительным компонентом, который необходимо добавить в систему сверх стоимости других необходимых компонентов. С этим подходом могут быть связаны и другие различные дополнительные расходы (дополнительная сантехника и т. д.). Исторически сложилось так, что точность делителей/объединителей потока клапанного типа не была такой точной, как точность вращающихся блоков с внешним зацеплением или цилиндров с перефазировкой. Другие проблемы включают невозможность передачи энергии и потребность в дополнительном пространстве. Кроме того, если требуется высокая степень уверенности в синхронизации, необходимо механическое соединение между исполнительными механизмами.

Вращающиеся делители потока с внешним зацеплением

Это следующий наиболее часто используемый компонент для достижения гидравлической синхронизации. Коэффициент деления/объединения всегда зависит от перемещений вращающихся зубчатых колес внутри компонента. Таким образом, два набора шестерен с одинаковым смещением дадут деление 50/50, три одинаковых дадут 33,3/33,3/33,3, а четыре одинаковых дадут 25/25/25/25. Неравные соотношения, такие как 60/40 или 75/25, возможны, но обычно встречаются редко.

Преимущества — Так как это дискретный компонент, он упрощает выбор места и монтаж, а также обеспечивает гибкость как для разработчиков машин, так и для производителей. Эти устройства обеспечивают очень высокую точность, обычно где-то в два-четыре раза выше, чем у клапанных конструкций. Существует также возможность «передавать» гидравлическую мощность между приводами из-за их эффекта усиления давления.* Их можно использовать для управления как линейными, так и поворотными приводами.

Возможна повторная гидравлическая синхронизация с помощью простого рулевого или синхронизирующего отверстия.

Недостатки — Поскольку делитель/объединитель является отдельным компонентом от привода, это требует дополнительных затрат, а также возможной дополнительной сантехники. Опять же, существует потенциальная паразитная потеря мощности, связанная с гидравлической повторной синхронизацией. В некоторых контурах должна быть обеспечена защита от повышения давления с помощью предохранительных клапанов или каким-либо другим способом. Это важный момент для роторных делителей потока с внешним зацеплением. Как и в случае с клапанными делителями, требуется дополнительное физическое пространство. Это может быть проблемой для разработчиков оборудования с ограничениями по пространству, размеру или весу.

Делитель/объединитель потока роторного типа с внешним зацеплением представляет собой устройство объемного типа. Поэтому поток делится или объединяется в соответствии с соотношениями, определяемыми перемещениями самих вращающихся зубчатых передач. Разделение потока полностью не зависит от давления на входе, выходе или нагрузке (вплоть до номинального рабочего давления различных компонентов или ограничено предохранительными клапанами). Это позволяет передавать гидравлическую мощность от одной нагрузки к другой при изменении давления нагрузки. Разница не теряется из-за тепла или шума внутри гидравлической системы — при условии, конечно, что усиленное давление не превышает возможности системы.

A 50/50 пример

Типовые двух- и четырехсекционные роторные делители потока с внешним зацеплением. Фотография предоставлена ​​Haldex Hydraulics Corp.

Предположим, что делитель/сумматор 50/50 используется в режиме деления. Входная мощность составляет 20 галлонов в минуту при 2000 фунтов на квадратный дюйм или 23,3 л.с. Далее предположим, что этот делитель эффективен на 100% и что давление нагрузки для обоих приводов составляет 2000 фунтов на квадратный дюйм. Каждый привод получит 10 галлонов в минуту в соответствии с соотношением делений 50/50.

Теперь предположим, что нагрузка привода требует изменения. Нагрузка привода A увеличивается на 1000 psig, нагрузка привода B уменьшается на столько же, а все остальные характеристики системы не меняются. Благодаря конструкции вращающегося делителя потока он продолжает механически обеспечивать разделение потока 50/50, независимо от изменений давления нагрузки. Однако входная мощность должна равняться выходной мощности (при 100% эффективности компонентов). Следовательно, новые условия системы будут описаны уравнением вверху справа.

Это уравнение показывает, что, хотя разделение потока осталось прежним (50/50), часть прежней мощности привода B (который теперь показывает только 1000 фунтов на квадратный дюйм при 10 галлонах в минуту, или 5,8 л.с.) был фактически перенесен на привод A (который теперь показывает 3000 фунтов на квадратный дюйм при 10 галлонах в минуту, или 17,5 л.с.). Важным моментом является то, что суммарная мощность, 23,3 л.с., осталась неизменной. Это подтверждает, что доступная мощность эффективно передается между исполнительными механизмами, а не теряется в системе в виде тепла или шума.

Почему такая передача мощности возможна с роторными делителями, но не с клапанными? Ответ кроется в фундаментальной конструкции и характеристиках каждого компонента. Клапан управления потоком регулирует поток, регулируя размер отверстия или канала, через который проходит гидравлическая жидкость. Это по своей сути влияет на перепад давления на этом компоненте. Однако роторный делитель потока с внешним зубчатым зацеплением (или гидроцилиндр перефазирующего типа) является устройством объемного типа. Он перемещает одинаковое количество гидравлической жидкости за один оборот (делитель потока) или приращение хода (перефазировка цилиндра), независимо от давления на входе и выходе.

Это фундаментальное отличие позволяет вращающимся делителям потока с внешним зацеплением и цилиндрам перефазирования разделять или комбинировать гидравлическую жидкость независимо от изменений давления. Следовательно, снижение давления нагрузки на одном приводе может быть эффективно передано другому без потери тепла или шума в гидравлической системе. Таким образом, роторные делители потока с внешним зацеплением или гидроцилиндры с перефазировкой обеспечивают более эффективное использование доступной мощности. Клапаны управления потоком просто не имеют такой возможности.

Часть 2 этой статьи более подробно рассматривает перефазировку цилиндров.

Синхронизация гидравлических цилиндров: преимущества системы «насос на точку»

Синхронизация гидравлических цилиндров необходима, если вы собираетесь поднимать груз с помощью нескольких точек подъема. Хотя этого можно добиться с оператором и насосом в каждой точке подъема, это не всегда самый простой или безопасный способ.

Использование синхронизированного подъемного насоса обеспечивает большую точность и снижает риск. Насосы этого типа работают с обратной связью от датчиков и контролируют поток в каждом цилиндре, что дает дополнительное преимущество, заключающееся в меньшем ручном вмешательстве.

Управляемые подъемные насосы не являются чем-то новым и используются в самых разных отраслях промышленности. Существует несколько различных вариантов на выбор, и хотя все они, как правило, делают одно и то же, каждый тип имеет различные функции, соответствующие специфике различных подъемных работ.

Прежде чем мы рассмотрим преимущества поточной системы насосов, давайте рассмотрим и сравним три основных типа управляемых подъемных насосов.

Три варианта синхронизации гидроцилиндров Типы насосов, используемых для синхронизации гидравлических цилиндров

Насос с разделенным потоком

Насос с разделенным потоком представляет собой простейший тип регулируемого подъемного насоса. Как следует из названия, выходной поток разделен для подачи равного потока масла к каждому цилиндру. Одновременная работа клапанов регулирует поток, чтобы обеспечить равномерный поток в каждую точку подъема. Это делается независимо от разницы в нагрузке. Таким образом, для несбалансированной нагрузки насос с разделенным потоком может быть не оптимальным решением.

Пока все цилиндры имеют одинаковую грузоподъемность (эффективную площадь), ход цилиндров будет двигаться равномерно в зависимости от равномерного выходного потока. Для точной настройки в каждой точке подъема клапанами можно управлять индивидуально. Функции продвижения/удержания/отвода также обеспечивают необходимый контроль.

Одиночный насос с разделенным потоком может использоваться с 8 точками подъема и подходит для подъемных проектов, когда приемлема точность 4 % между цилиндрами. Если требуется большая точность, лучшим выбором будет синхронный насос или система с насосом на точку.

Синхронный подъемный насос

Синхронные подъемные насосы, такие как серия Enerpac EVO, обеспечивают более продвинутые и специализированные функции, чем насосы с разделенным потоком. ПЛК (программируемый логический контроллер) контролирует и контролирует каждую точку подъема, используя обратную связь от внешних датчиков хода и давления. Все движения управляются с центральной станции оператора, отображающей обновления статуса в режиме реального времени.

Другие возможности включают возможность управления ходом каждой точки подъема и функцию контролируемого наклона. Точность выше, чем у насоса с разделенным потоком, и в зависимости от используемых цилиндров может быть достигнута точность 0,040 дюйма (1 мм) между точками подъема. Один насос EVO может контролировать до 12 цилиндров, а 4 из них можно использовать последовательно для управления 48 точками подъема.

Система EVOP Pump per Point

Эта новая система синхронизации гидравлических цилиндров была запущена компанией Enerpac в октябре 2021 года. Она предназначена для многоточечного подъема с использованием высокотоннажных цилиндров, длинных ходов цилиндров и особенно при быстром подъеме. скорость имеет первостепенное значение.

Как правильно выбрать цилиндр

См. руководство по выбору

Преимущества системы «насос на точку»

• Использование насоса в каждой точке подъема обеспечивает высокую скорость потока в каждый цилиндр. Это означает, что подъем можно выполнить быстрее — без ущерба для точности или безопасности.
• Двухступенчатый гидравлический насос обеспечивает быстрое втягивание. Это очень эффективно для повторяющихся операций.
• Идеально подходит для высокотоннажных цилиндров (для которых требуется больше масла, чем для цилиндров общего назначения). Большой объем масла в каждом насосе устраняет необходимость в нестандартных конструкциях резервуаров, которые часто необходимы при использовании одного централизованного насоса.
• Двигатель VFD (преобразователь частоты) сводит к минимуму пуски и остановы. Это приводит к быстрому подъему длинноходовых цилиндров и плавному подъему чувствительных конструкций.
• Регулятор скорости двигателя с частотно-регулируемым приводом также обеспечивает гибкость при использовании нескольких мощностей цилиндров в одном подъемнике.
• По сравнению с централизованным насосом уменьшенное расстояние от насоса до цилиндра сводит к минимуму длину шлангов и риск утечек.
• Один насос на каждую точку может также использоваться для автономной работы, обеспечивая высокий расход и давление для работы с другими гидравлическими инструментами, используя простое ручное подвесное управление.

Примеры применения системы «насос на точку»

• Проекты, требующие использования цилиндров большой грузоподъемности и/или длинного хода цилиндров компании по подъему тяжелых грузов )
• Поддомкрачивание ящиков/проходка туннелей (строительными фирмами)
• Предварительно напряженные бетонные конструкции
• Спуск мостов и трелевка

Резюме

Система «насос на точку» обеспечивает точную синхронизацию в проектах, где используются цилиндры большой грузоподъемности и цилиндры с длинным ходом.