ГИДРОСИСТЕМА Российский патент 1998 года по МПК F15B11/16 E02F9/22 

Изобретение относится к машиностроительному гидроприводу, а именно к гидросистемам с централизованным источником давления и несколькими одновременно работающими гидравлическими механизмами, и может быть использовано в гидросистемах скреперов с механизированной загрузкой.

Из технической литературы известна гидросистема скреплена, содержащая гидравлический рулевой механизм, соединенный с одним источником давления, и гидроприводы управления положением рабочего оборудования, подключенные ко второму источнику давления через гидрораспределитель, выполненный по меньшей мере двухсекционным с ручным механическим управлением и предохранительно-разгрузочным клапаном, гидролиния управления которого соединена последовательно через секции гидрораспределителя в их нейтральной позиции со сливом [1] .

Данное техническое решение обеспечивает требуемое управление рабочим процессом, однако такое построение гидросистемы, в котором рулевой механизм и механизмы управления положением рабочих органов питаются от независимых источников давления, является нерациональным, так как мощность источников давления рассчитывается из условия максимальной мощности потребителей. В то же время не учитывается то, что в рабочем цикле скрепера максимальная мощность поворота требуется только в транспортном режиме, когда рабочие органы не функционируют, а в режиме копания потребная мощность на управление поворотом минимальна.

Из патентной литературы известна гидросистема транспортного средства, содержащая гидравлический рулевой механизм и гидроприводное рабочее оборудование, подключенные к общему источнику давления через приоритетный клапан, выполненный по меньшей мере трехлинейным [2].

Эта система обеспечивает более рациональное использование мощности источника давления транспортного средства, так как мощность источника соответствует мощности наиболее энергоемкого потребителя, а источник давления выполнен с учетом особенностей потребления энергии оборудованием транспортного средства в виде двух насосов меньшей и большей производительности.

Однако использование этого устройства в гидросистемах машин с гидроприводными механизмами длительного действия большой установленной мощности (50% и более мощности приводного двигателя, что характерно для гидросистем скреперов с гидроприводными механизмами загрузки) ограничено из-за дополнительных потерь мощности в приоритетном клапане, вызывающих дополнительный нагрев системы и, вследствие этого, необходимость увеличения бака системы и мощности системы охлаждения.

Из технической литературы известна также гидросистема, например скрепера, включающая два источника давления, гидравлический рулевой механизм, гидропривод механизма загрузки и гидроприводы управления положением рабочего оборудования, причем последние подключены к напорной гидролинии и сливу через гидрораспределитель, выполненный по меньшей мере двухсекционным с ручным механическим управлением, гидропривод механизма загрузки снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном и связан с первым источником давления, гидравлический рулевой механизм подключен ко второму источнику давления через распределительное устройство, выполненное по меньшей мере трехлинейным, обратный клапан [3].

Данное техническое решение является по технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к предложению заявителя и принято за прототип.

В этом техническом решении частично снижена установленная мощность за счет совмещения питания двух потребителей - рулевого механизма и управления рабочим оборудованием.

Однако, как показал анализ гидросистем скреперов с механизированной загрузкой, установленная мощность рулевого механизма и механизмов управления положением рабочих органов примерно одинаковы и составляют 15-30% мощности приводного двигателя, а мощность привода механизма загрузки составляет 40-70% мощности приводного двигателя. Кроме того, работа механизма загрузки производится при небольшой скорости прямолинейного движения машины, при котором осуществляется только небольшая коррекция движения, а управление положением рабочих органов носит импульсивный эпизодический характер. Поэтому основным недостатком известного устройства является увеличенная суммарная установленная мощность источников давления для привода наиболее энергоемкого потребителя - механизма загрузки.

К недостатком устройства можно также отнести конструктивную сложность гидросистемы, обусловленную использованием специальной контрольно-регулирующей аппаратуры с регулируемым насосом.

Таким образом, задача данного предложения - снижение установленной мощности источников давления гидросистемы.

Решение указанной задачи достигается тем, что гидросистема, например скрепера, включающая два источника давления, гидравлический рулевой механизм, гидропривод механизма загрузки и гидроприводы управления положением рабочего оборудования, причем последние подключены к напорной гидролинии и сливу через гидрораспределитель, выполненный по меньшей мере двухсекционным с ручным механическим управлением, гидропривод механизма загрузки снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном и связан с первым источником давления, гидравлический рулевой механизм подключен ко второму источнику давления через распределительное устройство, выполненное по меньшей мере трехлинейным, обратный клапан, снабжен дополнительным распределительным устройством, выполненным по меньшей мере трехлинейным двухпозиционным с элементом управления, связанным с управлением гидрораспределителя, который снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном с гидролинией управления, соединенной последовательно через секции гидрораспределителя в их нейтральной позиции со сливом, гидропривод механизма загрузки соединен с первым источником давления через последовательно установленные обратный клапан и дополнительное распределительное устройство, третья линия которого подключена к напорной гидролинии гидрораспределителя, а третья линия распределительного устройства подключена к гидроприводу механизма разгрузки непосредственно, кроме того, элемент управления дополнительного распределительного устройства выполнен гидравлическим в виде гидравлической полости управления, которая подключена к гидролини управления предохранительного-разгрузочного клапана гидрораспределителя, а к первому источнику давления - через дроссель, Элемент управления дополнительного распределительного устройства выполнен в виде электромагнита, а рукоятки управления секций гидрораспределителя каждая снабжены кнопками с нормально-разомкнутыми электроконтактами, один из которых соединен с источником электропитания, а другой подключен к электромагниту, дополнительное распределительное устройство выполнено с промежуточной нефиксируемой позицией, в которой его три линии соединены между собой, и снабжена дополнительным предохранительным клапаном, подключенным к линии дополнительного распределительного устройства, соединенной с источником давления.

Наличие отличительных от прототипа признаков является доказательством соответствия предложенного технического решения критерию "новизна". Заявителем не обнаружены аналоги, использующие отличительные признаки, поэтому заявитель считает, что заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена схема гидросистемы скрепера с гидравлическим управлением дополнительного распределительного устройства; на фиг. 2 схема гидросистемы скрепера с электрическим управлением дополнительного распределительного устройства; на фиг. 3 вариант выполнения распределительного устройства и выполнения второго источника давления; на фиг. 4 пример размещения агрегатов гидросистемы скрепере.

Гидросистема скрепера (фиг. 1) включает источники 1, 2 давления, гидравлический рулевой механизм 3, гидропривод 4 механизма загрузки, гидроприводы 5 - 7 (фиг. 4) управления положением рабочего оборудования, подключенные к напорной гидролинии 8 (фиг.1) и сливу 9 через гидрораспределитель 10, выполненный трехсекционным с секциями 11 - 13 с механическим управлением с рукоятками 14 - 16, гидропривод 4 механизма загрузки снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном 17 и связан с источником 1 давления, гидравлический рулевой механизм 3 подключен к источнику 2 давления через распределительное устройство 18, выполненное по меньшей мере трехлинейным с рабочими линиями 19 - 21. Рабочая линия 19 подключена к рулевому механизму 3, а рабочая линия 20 - к источнику 2 давления. Гидросистема снабжена дополнительным распределитеьным устройством 22, выполненным по меньшей мере трехлинейным двухпозиционным с рабочими линиями 23 - 25 с промежуточной позицией 26 и элементом 27 управления, связанным с управлением гидрораспределителя 10, который снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном 28 с гидролинией 29 управления, соединенной последовательно через секции 11 - 13 гидрораспределителя 10 в их нейтральной позиции со сливом 9, гидропривод 4 механизма загрузки соединен с источником 1 давления через последовательно установленные обратный клапан 30 и дополнительное распределительное устройство 22 через его рабочие линии 23, 24, третья рабочая линия 25 подключена к напорной гидролинии 8 гидрораспределителя 10, а линия 21 распределительного устройства 18 подключена к гидроприводу 4 механизма загрузки непосредственно.

При гидравлическом управлении распределительным устройством 22 элемент 27 управления выполняется в виде гидравлической полости 31 управления, которая гидролинией 32 соединена с гидролинией 29 управления предохранительно-разгрузочного клапана 28 и через дроссель 22 - с источником 1 давления.

Секции 11 - 13 гидрораспределителя 10 парами выводов 34 - 36 соединены с гидроприводами 5 - 7 (фиг. 4) управления положением рабочего оборудования, а гидропривод 4 (фиг. 1) механизма загрузки снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном 37.

Гидросистема, представленная на фиг. 2, отличается от гидросистемы, представленной на фиг. 1 тем, что элемент 27 управления дополнительного распределительного устройства 22 выполнен в виде электромагнита 38, а каждая рукоять 14 - 16 гидрораспределителя 10 снабжена кнопкой 39 - 41 с нормально-разомкнутыми электроконтактами, один из контактов каждой кнопки 39 - 41 подключен к источнику электропитания (не показан), а другой - к цепи питания электромагнита 38.

На фиг. 3 приведен вариант выполнения источника 2 давления в виде двух насосов 42, 43, а источник 1 давления подключен к дополнительному распределительному устройству 22 через распределительное устройство 18. Причем для уменьшения тепловых потерь в системе в режиме транспорта рабочий объем насоса 42 выбран меньшим, чем рабочий объем насоса 43.

На фиг. 4 показано расположение гидроагрегатов на скрепере, состоящим из тягового средства 44 и скрепленного оборудования 45.

Гидросистема скреплена (фиг. 1) работает следующим образом.

При работающем двигателе и неподвижной машине рулевой механизм 3 потребляет небольшой контрольный поток рабочей жидкости, обусловленной характеристикой рулевого механизма, а основная часть потока рабочей жидкости от источника 2 давления поступает в рабочую линию 21 распределительного устройства 18. В этом случае предохранительно-разгрузочный клапан 17, установлен в режим "Разгрузка" соединяет источник 2 давления со сливом 9. При этом источник 1 давления через дополнительное распределительное устройство 22, обратный клапан 30 и предохранительно-разгрузочный клапан 17 также соединен со сливом 9.

При движении скрепера управление его поворотом осуществляет рулевой механизм 3, управление которым вызывает смещение золотника распределительного устройства 18, обеспечивающего необходимую подачу рабочей жидкости в рулевой механизм 3 за счет дросселирования рабочей жидкости, поступающей в рабочую линию 21. При интенсивном повороте возможно полное перекрытие рабочей линии 21. В этом случае весь поток рабочей жидкости от источника 2 давления поступает в рулевой механизм 3. Этот режим работы гидросистемы характерен для транспортного режима скрепера, когда его рабочее оборудование не задействовано в работе.

В начале режима копания включается механизм загрузки, а рабочие органы скрепера (ковш, заслонка) устанавливаются в определенное положение для обеспечения набора грунта.

Для включения механизма загрузки ковша предохранительно разгрузочный клапан 17 переключается с режима "Разгрузка" на режим "Предохранение", например, с помощью включения электроуправления. При этом поток рабочей жидкости от источника 1 давления через дополнительное распределительное устройство 22 и поток рабочей жидкости на рабочей линии 21 распределительного устройства 18 от источника 2 давления подключается к гидроприводу 4 механизма загрузки, который начинает вращаться.

Для установки необходимого положения рабочих органов включаются соответствующие секции гидрораспределителя 10, например, секция 11 заглубления ковша. При этом гидролиния 29 управления предохранительно-разгрузочного клапана 28 отсоединяется от слива 9 в гидролинии 32, соединенной через дроссель 33 с источником 1 давления, повышается давление и переключается дополнительное распределительное устройство 22 в положение, при котором поток рабочей жидкости источника 1 давления подается в напорную гидролинию 8 гидрораспределителя 10, а через секцию 11 - в гидропривод 5 управления положением ковша. При заглублении ковша на необходимую величину секция 11 гидрораспределителя 10 устанавливается в нейтральную позицию, гидролиния 29 установления клапана 28 соединяется со сливом 9. Давление в гидролинии 32 падает, и устройство 22 под действием пружины устанавливается в положение, в котором обеспечивается подключение источника 1 давления к гидроприводу 4 механизма загрузки.

В процессе набора грунта небольшая часть потока рабочей жидкости от источника 2 давления поступает в рулевой механизм 3, так как движение прямолинейное и требуется только незначительное подруливание, а основная часть потока от источника 2 давления и весь поток от источника 1 давления поступают в гидропривод 4 механизма загрузки.

По окончании набора грунта механизм загрузки выключается путем разгрузки источника 1 давления и части потока источника 2 давления установкой клапана 17 в режим "Разгрузка", ковш поднимается, а заслонка опускается.

Набранный грунт транспортируется к месту разгрузки, которая производится на ходу выдвижением задней стенки при поднятой заслонке (конструктивные элементы скрепера на фиг. 4 не показаны).

Управление положением заслонки и задней стенки осуществляется секциями 12, 13 гидрораспределителя 10 при подаче рабочей жидкости от источника 1 давления.

После выгрузки грунта задняя стенка и заслонка возвращаются в исходное положение.

Работа гидросистемы по фиг. 2 с электроуправлением устройства 22 осуществляется аналогичным образом. Отличие состоит в управлении переключения устройства 22. Например, для заглубления ковша при включении секции 11 гидрораспределителя 10 вместе с перемещением рукояти 14 необходимо нажать на кнопку 39, расположенную на этой рукояти, что обеспечивает включение электромагнита 38 и перевод дополнительного распределительного устройства 22 в позицию, при которой источник 1 давления подключается к напорной гидролинии 8 гидрораспределителя 10.

Работа гидросистемы по фиг. 3 осуществляется принципиально также, как описано выше. Отличие заключается только в том, что при движении машины по прямой наличие насоса 41 меньшей подачи обеспечивает меньшие потери энергии на дросселирование потока рабочей жидкости, направляемого в рабочую линию 21 распределительного устройства 18.

Наличие промежуточной позиции 26 (фиг. 1) устройства 22 и клапана 37 позволяет гарантировать нормальную работу системы в момент переключения устройства 22 из одного крайнего положения в другое.

Так как механизм загрузки работает только в режиме набора грунта, а управление положением рабочих органов и рулевого механизма в этом режиме эпизодическое и кратковременное с незначительным отбором мощности, наличие дополнительного распределительного устройства позволяет использовать в системе источники давления, суммарная мощность соответствует мощности наиболее энергоемкого механизма - механизма загрузки, что позволяет снизить общую установленную мощность гидросистемы, уменьшить тепловыделение (потери мощности) и объем рабочей жидкости в системе и, следовательно, повысить эффективность работы как гидросистемы, так и машины (скрепера), в которой она используется.

Использование: в машиностроительном гидроприводе, а именно в гидросистемах с централизованным источником давления и несколькими одновременно работающими гидравлическими механизмами. Сущность изобретения: в гидросистеме, один источник давления которого соединен через трехлинейное распределительное устройство с гидроприводом механизма загрузки и гидравлическим рулевым механизмом, а второй источник давления соединен через дополнительное трехлинейное двухпозиционное распределительное устройство с напорной гидролинией гидрораспределителя управления положением рабочего оборудования и гидроприводом механизма загрузки, причем управление дополнительным распределительным устройством и газораспределителем между собой связаны. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидросистема, например, скрепера, включающая два источника давления, гидравлический рулевой механизм, гидропривод механизма загрузки и гидроприводы управления положением рабочего оборудования, причем последние подключены к напорной гидролинии и сливу через гидрораспределитель, выполненный по меньшей мере двухсекционным с ручным механическим управлением, гидропривод механизма загрузки снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном и связан с первым источником давления, гидравлический рулевой механизм подключен к второму источнику давления через распределительное устройство, выполненное по меньшей мере трехлинейным, обратный клапан, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным распределительным устройством, выполненным по меньшей мере трехлинейным, двухпозиционным с элементом управления, связанным с управлением гидрораспределителя, который снабжен предохранительно-разгрузочным клапаном с гидролинией управления, соединенной последовательно через секции гидрораспределителя в их нейтральной позиции со сливом, гидропривод механизма загрузки соединен с первым источником давления через последовательно установленные обратный клапан и дополнительное распределительное устройство, третья линия которого подключена к напорной гидролинии гидрораспределителя, а третья линия распределительного устройства подключена к гидроприводу механизма загрузки непосредственно. 2. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что элемент управления дополнительного распределительного устройства выполнен гидравлическим в виде гидравлической полости управления, которая подключена к гидролинии управления предохранительно-разгрузочного клапана гидрораспределителя и через дроссель
к первому источнику давления. 3. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что элемент управления дополнительного распределительного устройства выполнен в виде электромагнита, а рукояти управления гидрораспределителя каждая снабжены кнопками с нормально разомкутыми электроконтактами, один из которых соединен с источником электропитания, а другой подключен к электромагниту. 4. Гидросистема по пп.1 3, отличающаяся тем, что дополнительное распределительное устройство выполнено с промежуточной нефиксируемой позицией, в которой его три линии соединены между собой. 5. Гидросистема по пп.1 3, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным предохранительным клапаном, подключенным к линии дополнительного распределительного устройства, соединенной с источником давления.