ГИДРОСИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК E02F9/22 

Изобретение относится к гидравлическим системам привода рабочего органа гидрофицированных машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании.

Известен следящий гидропривод рабочего органа землеройной машины (а.с. СССР N 1191534, кл. Е 02 F 9/22), включающий распределитель с гидронасосом и силовым цилиндром, гидроцилиндр-приемник, гидроцилиндр-датчик, гидромагистрали и предохранительный клапан.

Основным недостатком известного аналога является его низкая надежность в результате ориентации при выборе кинематической схемы поддержки силового гидроцилиндра вспомогательным на изгибающий момент, а не на линейное сосредоточенное усилие, направленное поперек оси силового цилиндра. Следствием этого является возможный S-образный перегиб последнего, приводящий к изгибу штока, росту реакций в трущихся сопряжениях силового гидроцилиндра, обрыву опорных проушин его штока и корпуса, а также вызывающий значительные знакопеременные напряжения изгиба в консольном элементе кинематической связи силового цилиндра со вспомогательным.

Наиболее близкой к предлагаемой является гидросистема, содержащая силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан с входом и выходом, поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр выполнен однополосным, полость его подключена к выходу предохранительного клапана, причем шток вспомогательного цилиндра кинематически связан с корпусом силового цилиндра. Она также снабжена клапаном давления, установленным в линии связи полости вспомогательного цилиндра со сливом, причем полость гидроуправления клапана давления сообщена с штоковой полостью силового цилиндра, а вход предохранительного клапана сообщен с поршневой полостью силового цилиндра [1]
Основным недостатком известного прототипа является низкая надежность гидросистемы вследствие возможного рассогласования требуемого поддерживающего усилия на штоке вспомогательного цилиндра для приведения силового из состояния продольно-поперечного изгиба в устойчивое положение и развиваемого в действительности вспомогательным цилиндром. Это наиболее вероятно при изменении угла наклона к горизонту силового цилиндра, сопровождающееся изменением величины поперечных нагрузок, и незначительно сопряжено с выдвижением-вдвижением его штока, влияющим на значение прогиба силового цилиндра. У прототипа в соответствии с этим усилие на штоке вспомогательного цилиндра, полость которого соединена через предохранительный клапан с поршневой полостью силового цилиндра, является результатом только развиваемого в ней давления жидкости при преодолении нагрузок рабочим органов машины без учета пространственного расположения (горизонтального или вертикального, например) силового цилиндра. Последнее, соответственно увеличивая и снижая поперечные нагрузки, влияет на величину необходимого усилия на штоке вспомогательного цилиндра.

Кроме того, при монтажно-сборочных работах по созданию известной гидросистемы желательно обеспечить варьирование в незначительных диапазонах величины поддерживающего усилия при выборе оптимального режима функционирования силового цилиндра, например, исключающего перекос его корпуса и штока, негативно влияющего, например, на его механический КПД.

Также к недостаткам известного прототипа следует отнести неудовлетворительный режим трения сопряжений однополостного вспомогательного цилиндра: шток-втулка, работающего в режиме сухого трения и подверженного абразивному изнашиванию, и поршень-гильза, работающего в режиме полужидкостного трения. При интенсивной работе такой гидросистемы возможна ее низкая долговечность вследствие малого ресурса работоспособности вспомогательного гидроцилиндра.

По аналогии с прототипом гидросистема содержит силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан и клапан давления. Поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, а вспомогательный цилиндр, шток которого кинематически связан с корпусом силового, выполнен однополостным, полость которого подключена к выходу предохранительного клапана, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра, и к входу клапана давления, полость гидроуправления которого сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, а выход подключен к сливу.

В отличие от прототипа заявляемая гидросистема с целью устранения вышеприведенных недостатков имеет двухполостной вспомогательный цилиндр, причем дополнительная полость через клапан давления, полость гидроуправления которого подключена к поршневой полости силового цилиндра, и через параллельно соединенные регулируемый дроссель и обратный клапан сообщена со штоковой полостью силового цилиндра. Кроме того, через клапан давления, полость гидроуправления которого подключена к штоковой полости силового цилиндра, дополнительная полость вспомогательного цилиндра сообщена с поршневой полостью силового.

Таким образом, вследствие произведенных дополнений и изменений, во-первых, развивается требуемое поддерживающее усилие на штоке вспомогательного цилиндра; во-вторых, обеспечивается регулирование величины поддерживающего усилия при монтажно-сборочных и прочих регулировочных работах, например, технического обслуживания и ремонта в целях поддержания надежности; в-третьих, улучшается режим работы трущихся уплотнений вспомогательного цилиндра.

На фиг. 1 представлена гидросистема, в которой вспомогательный гидроцилиндр поддерживает силовой снизу по отношению к поверхности тяготения; на фиг. 2 то же, вспомогательный гидроцилиндр поддерживает силовой сверху по отношению к поверхности тяготения.

Гидросистема содержит силовой 1 и вспомогательный 2 цилиндры, предохранительный клапан 3 и клапан 4 давления. Поршневая и штоковая полости цилиндра 1 подключены через распределитель 5 к источнику 6 питания и сливу 7. Вспомогательный цилиндр 2, шток которого кинематически связан с корпусом силового цилиндра 1, выполнен двухполостным. Первая полость его подключена к выходу предохранительного клапана 3, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра 1, и к входу клапана 4 давления, полость гидроуправления которого сообщена со штоковой полостью силового цилиндра 1, выход клапана 4 соединен со сливом гидросистемы. Дополнительная полость вспомогательного цилиндра 2 через клапан 8 давления, полость гидроуправления которого подключена к поршневой полости силового цилиндра 1, и через параллельно соединенные регулируемый дроссель 9 и обратный клапан 10 сообщена со штоковой полостью силового цилиндра 1. Через клапан 11 давления полость гидроуправления которого подключена к штоковой полости силового цилиндра 1, дополнительная полость вспомогательного цилиндра 2 сообщена с поршневой полостью силового цилиндра 1. Причем давление срабатывания клапана 3 больше, чем для клапана 8 при равенстве аналогичных давлений для клапанов 4 и 11.

Предлагаемая гидросистема работает следующим образом.

При подаче жидкости в поршневую полость силового цилиндра 1, что приводит к его нежелательному продольно-поперечному нагружению и вызывает максимальные поперечные деформации в виде прогиба, вследствие разности давлений срабатывания клапанов 3 и 8 последний, открывшись, включает дополнительную полость вспомогательного цилиндра 2 и готовит его к функционированию, которое незамедлительно следует за включением клапана 3. Вспомогательный цилиндр 2 выполняет роль сенсорной по нагрузке поддерживающей опоры силового цилиндра 1. Давление срабатывания клапана 3 выбрано из условия обязательного обеспечения цилиндром 2 приведения цилиндра 1 в устойчивое положение. При работе силового цилиндра 1, сопровождающейся качанием последнего, шток вспомогательного цилиндра 2, будучи кинематически связан с корпусом силового цилиндра 1, совершает возвратно-поступательное перемещение. При вдвижении штока цилиндра 2 жидкость поступает из штоковой полости силового цилиндра 2, сообщенной в этот момент через распределитель 5 со сливом 7 гидросистемы, в дополнительную полость цилиндра 2 через обратный клапан 10 и клапан 8 давления по гидролинии, имеющей минимальное гидросопротивление. При выдвижении штока цилиндра 2 жидкость, вытесняемая из его дополнительной полости, перетекает через клапан 8 и регулируемый дроссель 9, создающий дополнительное гидросопротивление в магистрали, через распределитель 5 на слив 7 гидросистемы. Таким образом за счет создания сопротивления в упомянутой магистрали и дополнительной полости цилиндра 2 корректируется путем снижения от максимального до требуемого значения поддерживающее усилие на его штоке. При подаче через распределитель 5 рабочей жидкости в штоковую полость силового цилиндра 1, что не требует вследствие растяжения последнего его поддержки вспомогательным цилиндром 2, из-за равенства величин давления срабатывания клапанов 4 и 11 давления они включаются одновременно и перепускают через себя жидкость непосредственно на слив и в том же направлении через распределитель 5. В результате этого шток цилиндра 2, совершая возвратно-поступательное перемещение, отслеживает без силового воздействия качание силового цилиндра 1.

И в первом, и во втором рассмотренных случаях поршень и шток вспомогательного цилиндра работают в условиях соответственно жидкостного и полужидкостного трения, что увеличивает их ресурс и повышает надежность гидросистемы в целом.

Таким образом, использование предлагаемой гидросистемы, обеспечивающей коррекцию требуемого поддерживающего усилия в зависимости от пространственного расположения силового цилиндра, настройку по величине этого усилия на начальном этапе эксплуатации гидросистемы, а также позволяющей улучшить эксплуатационный режим трущихся уплотняемых сопряжений, позволяет повысить надежность и эффективность использования гидросистемы и гидрофицированной машины в целом.

Использование: гидравличсеский привод машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании. Гидросистема состоит из силового и вспомогательного цилиндров, предохранительного клапана, клапана давления, регулируемого дросселя, обратного клапана и двух дополнительных клапанов давления. Поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу. Вспомогательный цилиндр подключен к выходу предохранительного клапана, вход которого сообщен с поршневой полостью силового цилиндра, и к входу клапана давления. Вспомогательный цилиндр выполнен двухполостным. Дополнительная полость этого цилиндра через дополнительный клапан давления, полость гидроуправления которого подключена к поршневой полости силового цилиндра, и через дроссель и обратный клапан сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, а через второй дополнительный клапан давления с поршневой полостью силового цилиндра. 2 ил.

ГИДРОСИСТЕМА, содержащая силовой и вспомогательные цилиндры, предохранительный клапан и клапан давления, поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр, шток которого кинематически связан с корпусом силового, подключен к выходу предохранительного клапана, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра, и к входу клапана давления, полость гидроуправления которого подключена к штоковой полости силового цилиндра, а выход сообщен со сливом, отличающаяся тем, что она снабжена регулируемым дросселем, обратным клапаном и двумя дополнительными клапанами давления, вспомогательный цилиндр выполнен двухполостным, причем дополнительная полость вспомогательного цилиндра через дополнительный клапана давления, полость гидроуправления которого подключена к поршневой полости силового цилиндра, и через параллельно соединенные регулируемый дроссель и обратный клапан сообщена с штоковой полостью силового цилиндра, а через второй дополнительный клапан давления, полость гидроуправления которого подключена к штоковой полости силового цилиндра, с поршневой полостью силового цилиндра.