ГИДРОПРИВОД ОДНОКОВШОВОГО ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА Российский патент 1997 года по МПК E02F9/22 

Изобретение относится к строительному машиностроению, а именно к гидроприводам одноковшовых фронтальных погрузчиков.

Известна гидросистема рабочего оборудования погрузчика, включающая стреловые и ковшовые гидроцилиндры, соединенные гидромагистралями с гидрозолотником управления, конечные выключатели, блокирующий элемент, дополнительный блокировочный элемент останова стрелы и плунжер.

Недостатком указанного гидропривода является отсутствие режимов совмещения операций заполнения ковша с подъемом стрелы и подъема стрелы с разгрузочного ковша, энергоснабжения, применение управления стрелой и ковшом двух рукояток, а также то, что оператор должен сам выключать рукоятку управления в нейтральное положение при крайних положениях стрелы, что в целом снижает его эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является гидропривод одноковшового фронтального погрузчика, включающий гидронасос, гидрораспределитель с дополнительной секцией, управляемый четырехлинейный клапан и обратные клапаны.

Недостатком его является то, что при совмещенном режиме черпания штоковые полости ковшовых гидроцилиндров соединяются последовательно через управляемый четырехлинейный клапан с поршневыми полостями стреловых гидроцилиндров, вследствие чего давление в поршневых полостях ковшовых гидроцилиндров будет выше, по сравнению с раздельным режимом черпания, а при достижении стреловыми и ковшовыми гидроцилиндрами крайних положений давление в гидросистеме повышается и срабатывает предохранительный клапан, на что дополнительно расходуется энергия, понижается надежность и уменьшается срок службы гидроаппаратуры. В указанном гидроприводе отсутствует энергоснабжение, что приводит к лишнему расходу топлива, а также замедленное движение ковша при черпании, что увеличивает отбор мощности на привод ковша, ухудшает его наполнение и уменьшает производительность. Наличие трех рукояток управления гидрораспределителем усложняет управление, увеличивает время цикла и больше утомляет оператора.

Целью изобретения является повышение производительности погрузчика, надежности и срока службы гидрооборудования, энергосбережение, уменьшение отбора мощности на гидропривод при черпании, сокращение времени цикла за счет совмещения операций черпания и разгрузки ковша с подъемом стрелы с подачей рабочей жидкости в стреловые и ковшовый гидроцилиндры по независимым магистралям соответственно насосами-моторами погрузочного оборудования и рулевого управления, автоматизация рабочего цикла: автоматический останов стрелы на заданной высоте и возврат ковша из любого положения в положение черпания, установка любого угла разгрузки ковша при любом угле раскрытия стрелы, рекуперация потенциальной энергии погрузочного оборудования, экономия топлива, замедление скоростей ковша и стрелы при черпании, управление всеми операциями рабочего цикла одной рукояткой.

Поставленная цель достигается тем, что гидропривод снабжен двумя гидрозамками, двумя золотниками управления стреловыми и ковшовым гидроцилиндрами и двумя дополнительными золотниками с электрогидравлическим управлением, дросселем, двумя подпиточными клапанами, концевыми выключателями на стреловом и ковшовом гидроцилиндрах с электромагнитом, упорами концевых выключателей, тремя однополюсными переключателями, рукояткой управления с подпружиненным фиксатором и кнопками управления ковшом и принудительным опусканием стрелы, двумя упорами с электромагнитами и кнопками управления для фиксации рукоятки в рабочих положениях, а также двумя подпружиненными толкателями для возврата рукоятки в нейтральное положение.

Суть предлагаемого решения состоит в том, что в процессе черпания при раздельном и совмещенном режимах скорость поворота ковша автоматически уменьшается, что уменьшает отбор мощности на привод насоса-мотора погрузочного оборудования и улучшает заполнение ковша, управление стрелой осуществляется рукояткой с автоматическим возвратом в нейтральное положение при остановке на заданной высоте, которая имеет две кнопки управления ковшом и кнопку принудительного опускания стрелы, что сокращает время рабочего цикла, облегчает управление и сводит число рукояток управления к минимуму. При опускании стрелы под действием собственного веса рабочая жидкость из поршневых полостей стреловых гидроцилиндров через дополнительный золотник поступает во всасывающую гидролинию насоса-мотора погрузочного оборудования, которая запирается со стороны гидробака подпиточным клапаном, что обеспечивает рекуперацию энергии, экономию топлива, а также плавающее положение стрелы в том числе и на уровне грунта. При необходимости принудительного опускания стрелы нажимается кнопка на рукоятке управления погрузочным оборудованием.

Приводим доказательство соответствия технического решения критерию "существенные отличия".

Наиболее близким аналогом, обнаруженном при анализе, является гидропривод одноковшового фронтального погрузчика. Он имеет два золотника для управления стреловыми и ковшовыми гидроцилиндрами, дополнительный золотник, четырехлинейный клапан и обратные клапана для управления этими гидроцилиндрами при совмещенном режиме, причем каждый золотник имеет ручное управление и свою рукоятку. При совмещенном режиме черпания штоковые полости ковшовых гидроцилиндров соединяются последовательно через управляемый четырехлинейный клапан с поршневыми полостями стрелковых гидроцилиндров, вследствие чего давление в поршневых полостях ковшовых гидроцилиндров возрастает по сравнению с работой при раздельном режиме. Для управления золотниками служат три рукоятки.

В заявляемом решении для управления стреловым и ковшевым гидроцилиндрами служат два золотника и два дополнительных золотника, имеющие электрогидравлическое управление, и одна рукоятка, на которой находится три кнопки, осуществляющие управление всеми режимами работы погрузочного оборудования. При совмещенном режиме черпания рабочая жидкость от насоса-мотора погрузочного оборудования подается в стреловые гидроцилиндры, а через включенный дополнительный золотник рабочая жидкость от насоса-мотора рулевого управления, всасывающая гидролиния которого автоматически соединяется с напорной гидролинией насоса-мотора погрузочного оборудования посредством гидрозамка, подается в ковшовый гидроцилиндр по независимой гидролинии, вследствие чего скорости подъема стрелы и поворота ковша уменьшаются, а давление в поршневой полости ковшового гидроцилиндра не возрастает по сравнению с раздельным режимом черпания, в результате чего увеличивается срок службы гидрооборудования и повышается надежность. Кроме этого, в заявляемом решении имеется автоматический останов стрелы на заданной высоте, возврат ковша из любого положения в положение черпания и отмена этого с помощью трех однополюсных выключателей, рекуперация энергии при опускании стрелы, а также энергоснабжение за счет автоматической остановки без выхода на предохранительный клапан стреловых и ковшового гидроцилиндров при достижении ими заданных положений.

Следовательно, проявляемые свойства в рассматриваемых объектах не совпадают. Решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена принципиальная схема погрузчика; на фиг.2 вид на узел концевых выключателей стрелового гидроцилиндра; на фиг.3 вид на узел концевых выключателей и электромагнита ковшового гидроцилиндра.

Гидропривод включает гидробак 1, насосы-моторы 2,3, гидрораспределитель 4, содержащий золотники 5,6 и дополнительный золотник 7, золотник 8, имеющие электрогиравлическое управление, гидроцилиндры 9, 10, 11, электрические концевые выключатели 12, 13, 14, упоры 15, 16, 17, 18, гидроруль 19, предохранительные клапаны 20, 21, гидрозамки 22, 23, подпиточные клапаны 24, 25, дроссель 26, фильтр 27, рукоятку управления 28, содержащую кнопки управления 29, 30, 31 и подпружиненный фиксатор 32, упор 33, подпружиненные упоры 34, 35, подпружиненные толкатели 36, 37, электромагниты 38, 39, 40, кнопки 41, 42, однополюсные выключатели 43, 44, 45.

В исходном положении золотники 5, 6 соответственно управления стреловыми и ковшовыми гидроцилиндрами находятся в нейтральном положении. Рабочая жидкость из гидробака 1 через подпиточный клапан 24 поступает к насосу-мотору 2 и через золотники 8, 5, 7, 6, фильтр 27 сливается в гидробак 1. Насос-мотор 3 через подпиточный клапан 25 забирает рабочую жидкость из гидробака 1 и подает через золотник 7 в гидроруль 19, находящийся в нейтральном положении и далее по сливной гидролинии, фильтр 27 в гидробак 1.

Гидропривод может работать в раздельном и совмещенном режимах управления ковшовым и стреловыми гидроцилиндрами.

Гидропривод при раздельном способе черпания работает следующим образом.

При наборе материала стрела находится в нижнем положении, а ковш в положении черпания. Для поворота ковша "На себя" оператор нажимает на кнопку 29, находящуюся на рукоятке управления 28. При этом включается вниз золотник 6 с электрогидравлическим управлением гидрораспределителя 4 и рабочая жидкость из гидробака 1 через подпиточный клапан 24 и золотники 8, 5, 7, 6 насосом-мотором 2 подается в поршневую полость ковшового гидроцилиндра 10. Давление в гидролинии управления гидрозамком 22 повышается, он открывается и часть потока рабочей жидкости отбирает насос-мотор 3 рулевого управления. Скорость поворота ковша будет меньше, следовательно, меньший отбор мощности на гидропривод, а заполнение ковша больше, что увеличивает производительность погрузчика. Если давление превысит настройку предохранительного клапана 20, рабочая жидкость через фильтр 27 пойдет на слив в гидробак 1. При достижении заданного угла поворота ковша упор 16 нажимает на концевой выключатель 13, выключается золотник 6. Происходит останов ковша, причем насос-мотор 2 не выходит на клапан, что экономит энергию, повышает надежность и увеличивает срок службы гидрооборудования.

Для подъема стрелы оператор перемещает рукоятку управления 28 в положение "На себя", которая сжимает подпружиненный толкатель 36, взаимодействующий с кнопкой 41, включающей вниз золотник 5 с электрогидравлическим управлением и электромагнит 39, который своим штоком выдвигает подпружиненный упор 34, фиксирующий рукоятку 28 в крайнем положении. Рабочая жидкость через золотники 8,5 насосом-мотором 2 подается в поршневые полости стреловых гидроцилиндров 9, происходит подъем стрелы. При достижении стрелою заданной высоты, которую можно регулировать, упор 15 взаимодействует с концевым выключателем 12, выключается золотник 5 с электрогидравлическим управлением. При этом размыкается электрическая цепь электромагнита 39, подпружиненный упор 34 и шток электромагнита 39 возвращаются в исходное положение. Происходит расфиксация рукоятки 28, которая подпружиненным толкателем 36 автоматически возвращается в нейтральное положение и фиксируется подпружиненным фиксатором 32 в пазу упора 33. Стрела автоматически останавливается на заданной высоте, причем насос-мотор 2 не выходит на клапан.

При разгрузке ковша оператор нажимает на кнопку 30 рукоятки 28. При этом включается золотник 6 вверх и рабочая жидкость насосом-мотором 2 подается в штоковую полость ковшового гидроцилиндра 10. Происходит поворот ковша. При достижении заданного регулируемого угла разгрузки упор 17 нажимает на концевой выключатель 14, происходит останов ковша. Это дает возможность получать автоматически при любых углах раскрытия стрелы заданный угол разгрузки ковша, что увеличивает вылет, высоту разгрузки и уменьшает время разгрузки.

Опускание стрелы может быть плавающим с рекуперацией энергии погрузочного оборудования на насос-мотор 2 или принудительным, например, для осуществления ею маневров.

При плавающем опускании стрелы оператор перемещает рукоятку управления 28 в положение "От себя", которая снижает подпружиненный толкатель 37, взаимодействующий с кнопкой 42, включающей золотник 8 с электрогидроуправленим и электромагнит 40, который своим штоком выдвигает подпружиненный упор 35, фиксирующий рукоятку 28 в крайнем положении. Рабочая жидкость от насоса-мотора 2 через золотник 8 подается в полость управления гидрозамка 23, открывает его и через дроссель 26, который служит для создания необходимого давления открытия гидрозамка 23, золотники 8,5,7,6, фильтр 27 идет на слив. Рабочая жидкость из поршневых полостей стреловых гидроцилиндров 9 через золотник 8 подается под давлением во всасывающую гидролинию насоса-мотора 2, которая запирается со стороны гидробака 1 подпиточным клапаном 24, в результате чего происходит рекуперация энергии. Штоковые полости стреловых гидроцилиндров 9 подпитываются от сливной гидролинии через гидрозамок 23. Стрела при достижении уровня грунта остается в плавающем положении. Для фиксации стрелы оператор возвращает рукоятку управления 28 в нейтральное положение. При этом подпружиненный упор 35 освобождает кнопку 42, выключаются золотник 8 и электромагнит 40. Гидрозамок 23 запирается, его полость управления сообщается со сливом. Рабочая жидкость от насоса-мотора 2 через золотники 8,5,7,6, фильтр 27 идет на слив.

Для принудительного опускания стрелы, например, для выполнения ее маневров, оператор нажимает на кнопку 31, находящуюся на рукоятке управления 28. При этом выключается золотник 5 вверх и рабочая жидкость от насоса-мотора 2 подается в штоковые полости стреловых гидроцилиндров 9, а из поршневых полостей через золотники 5,7,6, фильтр 27 сливается в гидробак.

При совмещенном способе черпания гидропривод работает следующим образом.

Для одновременного подъема стрелы и поворота ковша "На себя" оператор перемещает рукоятку управления 28 в положение "На себя", одновременно нажимая на находящуюся на ней кнопку 29. Подпружиненный толкатель 36 нажимает на кнопку 41, при этом включаются золотники 5,6 вниз и золотник 7 вверх, рабочая жидкость от насоса-мотора 2 через золотники 8, 5 подается в поршневые полости стреловых гидроцилиндров 9, а из штоковых полостей через золотники 5,7, гидроруль 19, фильтр 27 идет на слив. Одновременно рабочая жидкость поступает из гидробака 1 через подпиточный клапан 25 к насосу-мотору 3 и подается через золотники 7, 6 в поршневую полость ковшового гидроцилиндра 10. Давление в линии управления гидрозамком 22 повышается, он открывается и часть рабочей жидкости из напорной линии насоса-мотора 2 поступает во всасывающую линию насоса-мотора 3, которая запирается со стороны гидробака 1 подпиточным клапаном 25. Происходит одновременный замедленный подъем стрелы и поворот ковша. Если давление в напорных линиях насосов-моторов 2, 3 превышает давление настройки предохранительных клапанов 20, 21, то рабочая жидкость через фильтр 27 сливается в гидробак 1. При окончании поворота ковша оператор отпускает кнопку 29, оставляя рукоятку 28 в зафиксированном крайнем положении. При этом выключаются золотники 6, 7. Стрела продолжает подъем.

Для совмещенного способа разгрузки оператор в конце подъема стрелы нажимает на кнопку 30, в результате чего золотники 6, 7 перемещаются вверх, и рабочая жидкость подается в поршневые полости стреловых и штоковую полость ковшового гидроцилиндра. Происходит разгрузка ковша с одновременным подъемом стрелы.

Для возврата ковша из любого положения в положение черпания оператор перемещает рукоятку управления 28 на опускание стрелы и нажимает кнопку 29 или 30 в зависимости от положения упора 18 по отношению к концевым выключателям 13, 14. При этом включается электромагнит 38, который своим штоком поднимает концевые выключатели 13, 14 до положения, при котором они начинают взаимодействовать с упором 18, отрегулированным на положение черпания. При взаимодействии упора 18 и концевых выключателей 13, 14 происходит размыкание электрической цепи того концевого выключателя, который в данный момент был включен и выключение золотника 6. Стрела опускается на грунт и ковш автоматически устанавливается в положение черпания.

При необходимости отмены остановки стрелы на заданной высоте, углов запрокидывания и разгрузки ковша оператор выключает соответственно однополюсные выключатели 43, 44, 45, в результате чего размыкаются электрические цепи концевых выключателей 12, 13, 14 и стреловые и ковшовый гидроцилиндры могут работать на полный ход.

Достоинством данного гидропривода является повышение производительности, совмещение операций черпания и разгрузки ковша с подачей рабочей жидкости в стеловые и ковшовый гидроцилиндры по двум независимым контурам, следовательно, уменьшение давления насоса-мотора погрузочного оборудования и как следствие увеличение надежности и срока службы гидросистемы, энергосбережение за счет рекуперации потенциальной энергии погрузочного оборудования, автоматическое выключение золотников управления стреловыми и ковшовым гидроцилиндрами при установленных положениях стрелы и ковша, вследствие чего насос-мотор погрузочного оборудования не выходит на клапан и возможность отмены этого, возврат ковша из любого положения в положение черпания, замедление скоростей ковша и стрелы при черпании, что уменьшает отбор мощности на привод насоса-мотора погрузочного оборудования и увеличивает наполнение ковша, обеспечение плавающего режима стрелы, управление всеми операциями рабочего цикла одной рукояткой, что облегчает работу оператора.

Использование: гидропривод погрузчиков. Сущность изобретения: гидропривод одноковшового погрузчика включает насосы-моторы погрузочного оборудования, гидрораспределитель, сообщенный гидролиниями с рабочими полостями гидроцилиндров стрелы и ковша, два четырехлинейных трехпозиционных золотника с электрогидроуправлением, связанных посредством четырехлинейного двухпозиционного управляемого золотника. На всасывающей линии одного из насосов-моторов установлен подпиточный клапан. Аналогичный клапан установлен на всасывающей линии другого насоса-мотора. Выход этого насоса-мотора соединен через четырехлинейный двухпозиционный золотник с гидрорулем. Напорная гидролиния первого насоса-мотора соединена с всасывающей гидролинией второго насоса-мотора посредством гидрозамка. Полости последнего соединены с выходом указанных насосов-моторов. 3 ил.

Гидропривод одноковшового фронтального погрузчика, включающий насос-мотор погрузочного оборудования, сообщенный гидролиниями через гидрораспределитель с рабочими полостями гидроцилиндров стрелы и ковша, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и надежности, энергосбережения, плавающего режима стрелы, автоматизации рабочего цикла и улучшения удобства управления, гидропривод снабжен гидрораспределителем, состоящим из двух четырехлинейных трехпозиционных золотников с электрогидроуправлением, связанных между собой через дополнительный четырехлинейный двухпозиционный золотник с электрогидроуправлением, входы гидрораспределителя соединены с выходом насосов-моторов погрузочного оборудования и рулевого управления, на всасывающей гидролинии первого из них установлен первый подпиточный клапан и она соединена гидролинией через дополнительный семилинейный двухпозиционный золотник с электрогидроуправлением с поршневыми полостями стреловых гидроцилиндров, имеющих регулируемый упор и концевой выключатель, штоковые полости которых связаны гидролинией с торцевой полостью первого гидрозамка, средняя полость которого сообщается гидролинией со сливом, а полость управления через семилинейный двухпозиционный золотник с входной гидролинией первого насоса-мотора, в контур которой параллельно включен дроссель, а на всасывающей гидролинии второго насоса-мотора имеется второй подпиточный клапан, выход этого насоса-мотора соединен через четырехлинейный двухпозиционный золотник гидролинией с гидрорулем, напорная гидролиния первого насоса-мотора соединена с всасывающей гидролинией второго насоса-мотора посредством второго гидрозамка, торцевая и срединная полости которого соединены соответственно с выходом указанных насосов-моторов, а полость управления соединена с напорной гидролинией первого насоса-мотора между дополнительным золотником гидрораспределителя и золотником управления ковшовым гидроцилиндром, имеющим три регулируемых упора, два концевых выключателя и электромагнит, а также рукояткой с подпружиненным фиксатором и тремя кнопками электрогидроуправления золотниками, кинематически связанной с неподвижным упором, и двумя подпружиненными упорами с электромагнитными толкателями, взаимодействующими с двумя кнопками включения электромагнитов золотников, а также трех однополюсных выключателей для отмены установленных кинематических параметров погрузочного оборудования.