ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 1996 года по МПК F15B11/16 

Изобретение относится к устройствам горизонтального перемещения грузовой платформы с одновременным ее подъемом из горизонтального положения в вертикальное.

Известен гидропривод (1), содержащий первый 1 и второй 2 гидроцилиндры, поршневые полости которых связаны с выходами гидрозамков 3, 4, 11 через регулируемые подпорные клапаны 32, входы гидрозамков 3, а гидрозамка 4 через челночный клапан 13 соединены через первый гидрораспределитель 7, а вторым входом челночного клапана 13 вход гидрозамка 11 соединен со вторым гидрораспределителем 31. Штоковая полость первого гидроцилиндра 1 связана с выходом третьего гидрозамка 11 через регулируемый подпорный клапан 32 с напорной и сливной линиями второго 31 гидрораспределителя, а также через обратный клапан 33 с напорной линией через первый гидрораспределитель 7, штоковая полость второго 2 гидроцилиндра через постоянный дроссель 35 связана с напорными и сливными гидролиниями через первый гидрораспределитель 7, причем штоки гидроцилиндров имеют кинематическую связь (см. фиг.1.7).

Работа гидропривода осуществляется в три этапа. Первый этап: от 0⁰до α₁, второй этап: от α₁ до α₂, третий этап: от α₂ до 90^o в циклах подъема и опускания платформы с грузом.

На первом этапе выдвигается шток второго гидроцилиндра 2, на втором этапе выдвигается шток первого гидроцилиндра 1 переключением гидрораспределителей, на третьем этапе полностью выдвигается шток первого гидроцилиндра и кинематической связью штоков первого и второго гидроцилиндров задвигается шток второго гидроцилиндра без переключения гидрораспределителей. При этом масло из поршневой полости второго гидроцилиндра вытесняется в поршневую полость первого гидроцилиндра через подпорный клапан 32, гидрозамок 4, челночный клапан 13, гидрозамок 3 и подпорный клапан 32, а в штоковую полость масло засасывается из бака. Поскольку давление в поршневой полости второго гидроцилиндра для обеспечения перетекания масла должно превышать давление насоса, то нагрузки на шарниры второго гидроцилиндра на третьем этапе в цикле подъема грузовой платформы возрастают больше, чем требуемые для осуществления первого этапа работы гидроцилиндра из-за больших протяженности и гидравлических сопротивлений указанного выше тракта перетекания.

На первом этапе гидрораспределителем 7 с напорной линией соединяется штоковая полость гидроцилиндра 1 для обеспечения заданной траектории движения грузовой платформы без выдвижения штока длинного гидроцилиндра 1. При этом масло поступает через обратный клапан 33 при закрытых гидрозамках 3 и 11, что ставит длину гидроцилиндра 1 в зависимость от момента срабатывания концевого выключателя убранного положения штока.

Перемещение грузовой платформы осуществляется включением гидрораспределителя 31, соединяющего напорную линию с поршневой полостью через закрытый гидрозамок 4, при этом дроссель 35 создает паразитную нагрузку.

Известный гидропривод, таким образом, имеет следующие недостатки:
1. Ненадежность и сложность управления одновременно двумя гидрораспределителями.

2. Повышенное сопротивление при рекуперации энергии перетекающей жидкости из гидроцилиндра 2 и гидроцилиндр 1.

3. Повышенные силовые нагрузки на шарниры, обусловленные гидросопротивлениями тракта и дросселем 35, а также возрастанием давления в поршневой полости гидроцилиндра 2 за счет кинематической связи больше, чем это необходимо для работы гидропривода.

4. Кроме того, установка подпорных клапанов непосредственно на полостях гидроцилиндров с дросселями, параллельно установленными с подпорными клапанами, требуют регулировки дросселей и подпорных клапанов на давление открытия гидрозамков в зависимости от фактического сопротивления гидролиний. Поскольку при открытии подпорного клапана дроссель отключается, то при вытягивающих нагрузках на штоке первого гидроцилиндра сопротивление выдвижения штока определяется давлением настройки подпорного клапана и возможности регулировки скорости выдвижения штока ограничены или полностью отсутствуют, что приводит к повышенным скоростям перемещения грузовой платформы на переходных режимах работы гидропривода и усложняют конструкцию подпорного клапана с регулируемым дросселем, требуют контроля и регулировок гидропривода при сборке.

В цикле опускания грузовой платформы на угле α₁ по срабатыванию концевого выключателя переключаются гидрораспределители и давление в штоковую полость первого гидроцилиндра от насоса подается при закрытых гидрозамках, что исключает возможность задвижения штока до упора, т.е. длина сложенного гидроцилиндра зависит от момента срабатывания концевого выключателя, что ведет к изменению траектории движения грузовой платформы на углах от α₁ до 0^o.

5. Поскольку жидкость из поршневой полости второго гидроцилиндра полностью перетекает в поршневую полость первого цилиндра по достаточно длинной трассе, то проходное сечение челночного клапана увеличивается, усложняется его конструкция направляющей втулкой, исключающей западание шарика в отверстие выхода.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования со снижением силовых нагрузок, упрощение конструкции гидропривода и упрощение системы управления гидроприводом (за счет упрощения алгоритма количество команд).

Указанный технический результат достигается тем, что известный гидравлический привод, содержащий первый и второй гидроцилиндры, поршневые полости которых связаны с выходами соответственно первого и второго гидрозамков, входы которых сообщены с напорной и сливной линиями через первый распределитель, штоковая полость первого гидроцилиндра связана с выходом третьего гидрозамка, вход которого сообщен с напорной и сливной линиями через второй распределитель, первый челночный клапан, первый обратный клапан, первый дроссель, подпорный клапан, причем штоки гидроцилиндра имеют кинематическую связь на части режима работы гидропривода, согласно изобретению снабжен вторым, третьим и четвертым челночными клапанами, вторым и третьим обратными клапанами, шунтированными введенными вторым и третьим дросселями, четвертым дросселем, причем вход третьего гидрозамка сообщен со вторым распределителем через последовательно установленные первый дроссель и первый челночный клапан, другой вход которого связан с первым распределителем, выход первого челночного клапана подключен к управляющей полости первого гидрозамка, вход которого соединен с первым распределителем через последовательно установленные подпорный клапан и второй обратный клапан, выход которого сообщен с управляющей полостью третьего гидрозамка, а вход с управляющей полостью второго гидрозамка через второй челночный клапан, другой вход которого соединен со вторым распределителем, соединенным со штоковой полостью второго гидроцилиндра через последовательно установленные четвертый дроссель и третий челночный клапан, другой вход которого соединен с входом второго обратного клапана и с одним входом четвертого челночного клапана, другой вход которого связан с первым распределителем, а выход через третий обратный клапан с входом второго гидрозамка, причем первый обратный клапан подключен своим входом к гидролинии связи третьего и четвертого обратных клапанов, а выходом - к гидролинии связи штоковой полости второго гидроцилиндра и третьего челночного клапана. Совокупность предложенных взаимосвязей элементов гидропривода позволила исключить указанные недостатки за счет:
1. По п.1 перечня отмеченных недостатков. Управление гидроприводом осуществляется только одним гидрораспределителем на каждом из трех этапов. В цикле подъема работает только один гидрораспределитель.

2. По п.2. Повышен КПД за счет сокращения трассы и сопротивлений в ней.

3. По п.3. Уменьшение нагрузок обеспечено за счет кольцевания полостей гидроцилиндра 2 и включения дросселя на сливной линии штоковой полости гидроцилиндра 2 только в цикле опускания грузовой платформы с α₁ до 0⁰.

4. По п.4, 5. Положение и соединение постоянных дросселей на подпорном клапане упрощает его конструкцию и позволяет исключить их на штоковой гидроцилиндра 1 и поршневой полостях гидроцилиндра 2.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показана гидросхема предлагаемого гидравлического привода в нейтральном положении; на фиг. 2.4 то же, на этапе подъема платформы с грузом; на фиг.5 и 6 то же, на этапе опускания платформы.

Гидравлический привод (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 гидроцилиндры, поршневые полости которых связаны с выходами соответственно первого 3 и второго 4 гидрозамков. Входы гидрозамков 3 и 4 сообщены с напорной 5 и сливной 6 линиями через первый распределитель 7 с позициями 8-10. Штоковая полость первого гидроцилиндра 1 связана с выходом третьего гидрозамка 11, вход которого сообщен с напорной 5 и сливной 6 линиями через первый дроссель 12, первый челночный клапан 13 и второй распределитель 14 с позициями 15 и 16. Челночный клапан 13 связан одним из входов с распределителем 7, а выходом с управляющей полостью первого гидрозамка 3.

Вход гидрозамка 3 соединен с распределителем 7 через последовательно установленные подпорный клапан 17 и второй обратный клапан 18, шунтированный вторым дросселем 19.

Выход обратного клапана 18 сообщен с управляющей полостью третьего гидрозамка 11, а вход с управляющей полостью второго гидрозамка 4 через второй челночный клапан 20, другой вход которого соединен со вторым распределителем 14.

Распределитель 14 соединен со штоковой полостью второго гидроцилиндра 2 через последовательно установленные четвертый дроссель 21 и третий челночный клапан 22, другой вход которого соединен с входом второго обратного клапана 18 и с одним входом четвертого челночного клапана 23, другой вход которого связан с первым распределителем 7, а выход через третий обратный клапан 24, шунтированный третьим дросселем 25, с входом второго гидрозамка 4.

Первый обратный клапан 26 подключен своим входом к гидролинии связи, соединяющей входы третьего 22 и четвертого 23 челночных клапанов, а выходом
к гидролинии связи штоковой полости второго гидроцилиндра 2 и третьего челночного клапана 22.

На фиг. 2, 3, 4 представлена кинематическая связь штоков гидроцилиндров 1, 2 на всех режимах работы гидропривода в процессе смешения и подъема грузовой платформы 27, шарнирно соединенной с рамой шасси 30 транспортного средства рычагом 28 и гидроцилиндрами 1 и 2. Смещение грузовой платформы 27 осуществляется на двух этапах с одновременным ее подъемом. Первый этап из транспортного положения фиг. 2 до угла наклона платформы α₁, когда шток гидроцилиндра 2 выдвинут до упора (фиг.3), характеризуется фиксированным положением штока гидроцилиндра 1 в задвинутом положении. Второй этап: с угла α₁ до угла α₂ характеризуемого установкой рычага 28 на упор 29 и выдвинутым до упора штоком гидроцилиндра 2. Подъем грузовой платформы осуществляется на третьем этапе с угла α₂ до вертикального положения фиг.4, характеризуемом кинематическим задвижением штока гидроцилиндра 2 гидроцилиндром 1.

Гидропривод работает следующим образом.

В цикле подъема на первом этапе включается насос 5 и масло поступает на стопор для отстопаривания (не показан) грузовой платформы 27. После ее отстопаривания включается гидрораспределитель 7 в позицию 10 (см. фиг.2) и масло поступает на вход челночных клапанов 13 и 23. С выхода челночного клапана 23 масло поступает в поршневую полость гидроцилиндра 2 через обратный клапан 24 и вход закрытого гидрозамка 4 (как через обратный клапан), а с выхода челночного клапана 13 в управляющую полость гидрозамка 3 (обеспечивая его открытие) и штоковую полость гидроцилиндра 1 через дроссель 12 и вход закрытого гидрозамка 11 (обеспечивая задвижение до упора штока гидроцилиндра 1). Вытесняемое из штоковой полости гидроцилиндра 2 масло поступает на выход челночного клапана 22 и далее через гидрораспределитель 7 (в позиции 10) сливается в бак. В результате грузовая платформа 27 смещается в сторону вертикального положения фиг.3 на величину, достаточную для обеспечения оптимальной нагрузки на колеса транспортного средства с одновременным подъемом на угол α₁. Траектория движения грузовой платформы определяется соотношением звеньев четырехзвеньевого механизма: гидроцилиндры 1, 2, расстояний между их шарнирами на раме шасси 30, грузовой платформе 27 и их угловых положений в транспортном положении. Если по какой-либо причине шток гидроцилиндра 1 будет перед началом подъема в промежуточном (частично выдвинутом) положении, то через открытый замок масло давлением в штоковой полости вытеснится из поршневой полости гидроцилиндра 1 через подпорный клапан в дроссель 19 и через гидрораспределитель 7 сольется в бак. Этим обеспечивается постоянство траектории грузовой платформы 27.

На втором этапе (см. фиг.4) цикла подъема с угла α₁ до α₂ точнее при подходе к углу α₁ (см. фиг.3) срабатывает концевой выключатель (не показан) и гидрораспределитель 7 через позицию 9 переключается в позицию 8 и масло поступает на входы челночных клапанов 20, 22, 23 и в обратный клапан 18. В позиции 9 гидрораспределителя 7 гидрозамки 3, 4, 11 закрыты, давление масла от насоса 5 отключено, но благодаря вытягивающей шток гидроцилиндра 2 внешней нагрузке продолжается его выдвижение со сливом масла в бак по той же трассе, а в его поршневую полость из бака засасывается масло по той же трассе, что и перед переключением гидрораспределителя 7 в позицию 9. Благодаря подаче масла в позиции 8 через гидрораспределитель между челночными клапанами 23 и 22 их шарики раздвигаются в противоположные стороны, штоковая и поршневая полости гидроцилиндра 2 через гидрозамок 4 и дроссель 25 соединяются между собой выходами челночных клапанов 23 и 22. Вытесняемое из штоковой полости гидроцилиндра 2 масло поступает в поршневую полость гидроцилиндра 2 через открытый гидрозамок 4, управляющая полость которого связана с насосом 5 выходом челночного клапана 20. Этим сокращается время цикла, т.к. выдвижение штока гидроцилиндра 1 происходит до полного выдвижения штока гидроцилиндра 2. Связь штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров уменьшает усилие выдвижения штока (величина усилия определяется площадью штока). Выдвижение штока гидроцилиндра 1 происходит при подаче масла с выхода обратного клапана 18 в управляющую полость гидрозамка 11 и поршневую полость гидроцилиндра 1 через подпорный клапан 17 и вход закрытого гидрозамка 3. Вытесняемое из штоковой полости гидроцилиндра 1 масло через открытый гидрозамок 11 и дроссель 12 поступает в гидрораспределитель и сливается в бак 6.

На третьем этапе (см. фиг.4) цикла подъема грузов платформы, а именно при достижении грузовой платформой угла α₂ (когда рычаг 28 неподвижно фиксируется упором 29 шасси 30) возникает кинематическая связь штоков гидроцилиндров 1 и 2 и происходит задвижение штока гидроцилиндра 2 усилием гидроцилиндра 1 (в соотношении примерно 1:2, этим объясняется более высокое давление в поршневой полости, обеспечивающее перетекание масла из поршневой полости в штоковую (до 70% по условиям кинематических связей) и поршневую полость гидроцилиндра 1, воспринимающего при этом весь расход масла, поступающего от насоса 5. Благодаря соединению челночными клапанами 23 и 22 поршневых полостей гидроцилиндров 1 и 2 и штоковой полости гидроцилиндра 2 между собой до гидрораспределителя 7 с давлением масла насоса 5 уменьшена длина трасс, снижено сопротивление, что также снизило нагрузки на шарниры гидроцилиндров 1 и 2. Обратный клапан 26 шунтирует челночный клапан 22, уменьшая сопротивление маслу, поступающему в штоковую полость гидроцилиндра 2, а следовательно, и давление на выходе насоса. Применение обратного клапана 26 позволяет использовать челночный клапан 20 с уменьшенным проходным сечением по сравнению с обратным клапаном.

После достижения грузовой платформой вертикального положения, завершается 3-й этап цикла подъема, срабатывает концевой выключатель и гидрораспределитель 7 переключается в позицию 9, управляющие полости гидрозамков 3, 4, 11 соединяются со сливом, замки закрывают поршневые полости гидроцилиндров 1, 2 и штоковую полость гидроцилиндра 1, обеспечивая фиксированное положение грузовой платформы на углах ее технического обслуживания.

В цикле опускания грузовой платформы (см. фиг.5) третий и второй этапы осуществляются без переключения гидрораспределителя 7, устанавливаемого в поз. 10, обеспечивающего подачу масла в штоковую полость гидроцилиндра 1 и в штоковую и поршневую полости гидроцилиндра 2. При этом усилия гидроцилиндров 1 и 2 направлены на опускание грузовой платформы.

На завершающем первом этапе цикла опускания грузовой платформы гидрораспределитель 7 отключается и включается гидрораспределитель 14 в позицию 15 (см. фиг.6) и обеспечивает подачу масла в штоковую полость гидроцилиндров 1 и 2, а поршневые полости соединяются со сливными линиями при открытых гидрозамках на поршневых полостях, что обеспечивает постоянство траектории грузовой платформы, не зависящее от момента выключения гидрораспределителя 7. Проведенные испытания показали, что на основном режиме (кроме участков торможения на угле 0^oи 90^o) перемещения стрелы от 0^o до 90^o и обратно гидросистема полностью потребляет весь расход насоса с увеличением времени цикла подъема при температуре минус 50^oC порядка 13% вместо 66,5% у прототипа. Кроме того: 1. Сокращено время цикла за счет возможности совмещения этапов подъема стрелы N 1 до угла α₁ и N 2 после угла α₁ как при подъеме так и при опускании грузовой платформы. 2. Снижение нагрузки на шарниры гидроцилиндров 1 и 2 за счет соединения поршневой и штоковой полости гидроцилиндра 2 и исключения слива масла в цикле подъема из штоковой полости гидроцилиндра 2 минуя дроссель 21. 3. Исключено влияние отказа одного из гидрораспределителей на функции гидропривода для исправного гидрораспределителя, т.к. гидрораспределитель 7 выполняет этапы NN 1, 2, 3 в цикле подъема и опускания, при этом этап N 3 в цикле опускания осуществляет гидрораспределитель 14.

Источники информации
1. Чертеж "Схема гидравлическая принципиальная" 5П85ТМ.СБ 06 ГЗ, ПО "Нижегородский машиностроительный завод", 14.04.86 г. прототип. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: в устройствах для горизонтального и вертикального перемещения платформы. Сущность изобретения: вход третьего гидрозамка (ГЗ) сообщен с вторым распределителем (Р) через последовательно установленные первый дроссель и первый челночный клапан (К), другой вход которого связан с первым Р. Выход первого челночного К подключен к управляющей полости первого ГЗ, вход которого соединен с первым Р через последовательно установленные первый дроссель и первый челночный К, другой вход которого связан с первым Р. Выход первого челночного К подключен к управляющей полости первого ГЗ, вход которого соединен с первым Р через последовательно установленные подпорный К и второй обратный К, выход которого сообщен с управляющей полостью второго ГЗ через второй челночный К, другой вход которого соединен с вторым Р, соединенным со штоковой полостью второго гидроцилиндра через последовательно установленные четвертый дроссель и третий челночный К. Другой вход третьего К соединен с входом второго обратного К и с одним входом четвертого челночного К, другой вход которого связан с первым Р, выход через третий обратный К - с входом второго ГЗ. Первый обратный К подключен входом к гидролинии связи третьего и четвертого обратных К, выходом - к гидролинии связи штоковой полости второго гидроцилиндра и третьего челночного К. 6 ил.

Гидравлический привод, содержащий первый и второй гидроцилиндры, поршневые полости которых связаны с выходами соответственно первого и второго гидрозамков, входы которых сообщены с напорной и сливной линиями через первый распределитель, штоковая полость первого гидроцилиндра связана с выходом третьего гидрозамка, вход которого сообщен с напорной и сливной линиями через второй распределитель, первый челночный клапан, первый обратный клапан, первый дроссель, подпорный клапан, причем штоки гидроцилиндров имеют кинематическую связь, отличающийся тем, что он снабжен вторым, третьим и четвертым челночными клапанами, вторым и третьим обратными клапанами, шунтированными введенными вторым и третьим дросселями, четвертым дросселем, причем вход третьего гидрозамка сообщен со вторым распределителем через последовательно установленные первый дроссель и первый челночный клапан, другой вход которого связан с первым распределителем, выход первого челночного клапана подключен к управляющей полости первого гидрозамка, вход которого соединен с первым распределителем через последовательно установленные подпорный клапан и второй обратный клапан, выход которого сообщен с управляющей полостью третьего гидрозамка, а вход с управляющей полостью второго гидрозамка через второй челночный клапан, другой вход которого соединен со вторым распределителем, соединенным со штоковой полостью второго гицроцилиндра через последовательно установленные четвертый дроссель и третий челночный клапан, другой вход которого соединен с входом второго обратного клапана и с одним входом четвертого челночного клапана, другой вход которого связан с первым распределителем, а выход через третий обратный клапан с входом второго гидрозамка, причем первый обратный клапан подключен своим входом к гидролинии связи третьего и четвертого обратных клапанов, а выходом к гидролинии связи штоковой полости второго гидроцилиндра и третьего челночного клапана.