ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F15B9/03 G05D16/20 

Изобретение относится к области гидравлических систем управления рабочими органами мобильной техники, работающих в широком диапазоне температур окружающей среды.

Известен гидропривод экскаватора Э0-4225А, с описанием которого можно ознакомиться в [л1].

В качестве источника гидравлической энергии в нем используются самовсасывающие аксиально-поршневые регулируемые насосы с регулятором давления и мощности. Гидрораспределители данного гидропривода выполнены с "открытым центром", т. е. проточными. При нейтральном положении рукояток управления экскаватора насосы работают на полную производительность и разгрузка насосов по давлению и мощности обеспечивается за счет применения проточных золотников.

Недостатком данного гидропривода является неблагоприятный режим работы насосов в условиях отрицательных температур рабочей жидкости. При этом вследствие повышенной вязкости масла условия самовсасывания насосов ухудшаются и при работе на полную производительность в насосах возникают кавитационные явления, что приводит к снижению ресурса насосов. С целью повышения ресурса гидросистемы инструкцией по эксплуатации экскаватора рекомендуется применение сезонных рабочих жидкостей, что не всегда реализуется на практике.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе и принятой за прототип является электрогидравлическая система управления манипулятором лесопромышленного трактора ТБ-1М-15 [л2].

Источником гидравлической энергии в данной системе является аксиально-поршневой насос постоянной производительности, который через электрогидравлические гидрораспределители подключен к исполнительным цилиндрам манипулятора. Как и в аналоге, при нейтральном положении рукояток управления насос работает с полной производительностью, при этом разгрузка насоса по давлению осуществляется через специальный напорный клапан, величина ограничения давления которого автоматически поддерживается в зависимости от величины нагрузки.

Прототипу присущи те же недостатки, что и аналогу, т.е. неблагоприятный режим работы насоса в условиях отрицательных температур рабочей жидкости.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и увеличение ресурса работы системы за счет улучшения условий работы насоса при низкой температуре рабочей жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в электрогидравлическую систему управления рабочими органами, состоящую из гидродвигателей, гидрораспределителей, пульта управления, блока управления, причем выход пульта управления соединен с входом блока управления, первый выход блока управления соединен с управляющими входами гидрораспределителей, выходы которых подключены к гидродвигателям, в ее дополнительно введены датчик температуры рабочей жидкости, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и устройство ограничения сигнала, причем выход насоса соединен со входами гидрораспределителей, второй выход блока управления соединен с первым входом устройства ограничения сигнала, второй вход устройства ограничения сигнала соединен с выходом датчика температуры, а выход устройства ограничения сигнала соединен с управляющим входом насоса.

Таким образом, в контур управления насоса вводится устройство ограничения сигнала, которое ограничивает величину максимальной производительности насоса при неблагоприятных температурах рабочей жидкости. При этом оператор имеет возможность работать с производительностью, соответствущей допустимому режиму работы насоса, определяемому из условий конструкции контура всасывания насоса данной машины и марки рабочей жидкости.

Иначе можно сказать, что режим разогрева системы реализуется от основного насоса системы с одновременным выполнением основных функций рабочими органами.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями с остальными элементами системы.

Таким образом, заявляемая система соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что в технике широко известны насосы с электрогидравлическим управлением [л3], датчики температуры [л4] устройства ограничения сигналов [л5]. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами системы они придают системе новые свойства: повышается надежность и ресурс гидросистемы.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемой системы, на фиг. 2 - блок схема прототипа, на фиг. 3 приведен пример реализации устройства ограничения сигнала.

Электрогидравлическая система (фиг. 1) содержит датчик температуры рабочей жидкости 1, гидродвигатели 2, гидрораспределители 3, пульт управления 4, блок управления 5, насос переменный производительности с электрогидравлическим управлением 6, устройство ограничения сигнала 7, причем выход пульта управления 4 соединен со входом блока управления 5, первый выход блока управления 5 соединен с управляющими входами гидрораспределителей 3, второй выход блока управления 5 соединен с первым входом устройства ограничения сигнала 7, второй вход блока ограничения сигнала 7 соединен с выходом датчика температуры 1, выход устройства ограничения сигнала соединен с управляющим входом насоса 6, выход насоса через распределители 3 подключен к гидродвигателям 2. Блок управления 5 представляет собой электронный прибор, состоящий из блока питания и устройства преобразования сигналов, управляющих распределителями и насосом.

Система работает следующим образом. При отклонении рукояток пульта управления 4 сигнал с блока управления 5 переводит распределитель 3 в одну из рабочих позиций и насос 6 оказывается подключенным к гидродвигателю 2. Одновременно сигнал управления насосом со второго выхода блока управления 5 через устройство ограничения сигнала 7 поступает на управляющий вход насоса 6, задавая требуемую производительность насоса.

В случае, если температура рабочей жидкости ниже некоторой заданной величины для данной марки рабочей жидкости, сигнал в датчика температуры 1 ограничивает максимальную величину сигнала устройства 7 до уровня, соответствующего допустимой для данной температуры производительности насоса.

По мере прогрева рабочей жидкости при работе манипулятора сигнал с датчика температуры изменяется, уровень ограничения сигнала в устройстве 7 уменьшается, при дальнейшем прогреве рабочей жидкости ограничение снимается и насос выходит на полную производительность.

На фиг. 3 приведен пример реализации устройства ограничения сигнала.

Устройство состоит из усилителя с переменным коэффициентом усиления, выполненным на операционном усилителе ДАЗ, резисторах R10, R11, R12 и ключе K, фильтра верхних частот, выполненного на операционном усилителе ДА4 и элементах R15, R16, R17, C2 и модулятора управления ключом, выполненным на операционных усилителях ДА1, ДА2 и элементах C1, R1-R9.

Устройство работает следующим образом:
На вход 1 поступает сигнал (0-5 В) от блока управления. Если ключ K разомкнут, что соответствует работе на масле с нормальной вязкостью, то выходное напряжение устройства

В случае, если сигнал датчика температуры имеет большое отрицательное значение, что соответствует, например, температуре масла -40^oC, то модулятор переводит ключ K в открытое состояние и тогда выходное напряжение устройства

Очевидно, что U_вых2 < U_вых1, при этом соотношением резисторов R11 и R12 можно устанавливать величину ограничения производительности насоса.

По мере прогрева масла скважность модулятора будет изменяться от 1 до 0 и, соответственно, выходное напряжение устройства будет изменяться от U_вых2 до U_вых1.

Заявляемая электрогидравлическая система управления манипулятором прошла испытания и рекомендована к внедрению. При этом отпала необходимость в применении специальных разогревающих устройств.

Литература
л1 - Экскаватор ЭО-4225А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

л2 - Лесопромышленный трактор ТБ-1М-15. Руководство по эксплуатации.

л3 - Каталог фирмы "Mannesmann Rexrot", RE00101/1,87.

л4 - А.В. Колчин. Датчики систем диагностирования машин. Машиностроение, 1984.

л5 - В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника, Москва, Высшая школа, 1991.

Изобретение относится к области гидравлических систем управления рабочими органами мобильной техники. Технический результат заключается в повышении надежности и увеличении ресурса работы системы за счет улучшения условий работы насоса при низкой температуре рабочей жидкости. Для достижения технического результата в систему управления, содержащую гидродвигатели, гидрораспределители, пульт управления, блок управления, причем выход пульта управления соединен с первым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с управляющими входами гидрораспределителей, выходы которых подключены к гидродвигателям, согласно изобретению дополнительно введены датчик температуры рабочей жидкости, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и устройство ограничения сигнала, причем выход насоса соединен со входами гидрораспределителей, второй выход блока управления соединен с первым входом устройства ограничения сигнала, второй вход которого соединен с выходом датчика температуры, а выход устройства ограничения сигнала соединен с управляющим входом насоса. 3 ил.

Электрогидравлическая система управления рабочим органом мобильной машины, состоящая из гидродвигателей, гидрораспределителей, пульта управления, блока управления, причем выход пульта управления соединен с первым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с управляющими входами гидрораспределителей, а выходы гидрораспределителей подключены к гидродвигателям, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены датчик температуры рабочей жидкости, насос переменной производительности с электрогидравлическим управлением и устройство ограничения сигнала, а блок управления снабжен вторым выходом, причем выход насоса соединен со входами гидрораспределителей, второй выход блока управления соединен с первым входом устройства ограничения сигнала, второй вход устройства ограничения сигнала соединен с выходом датчика температуры, а выход устройства ограничения сигнала соединен с управляющим входом насоса.