ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВИЛОЧНОГО АВТОПОГРУЗЧИКА Российский патент 2000 года по МПК B66F9/22 B66F9/06 

Изобретение относится к гидравлическим системам вилочных автопогрузчиков и может быть использовано в гидравлических системах транспортных средств с гидравлическими рулевыми механизмами.

Из технической литературы известна гидравлическая система транспортного средства, содержащая контур рабочего оборудования, включающий гидрораспределитель, связанный напорной гидролинией, снабженной предохранительно-разгрузочным клапаном, с источником давления, сливной гидролинией - со сливом системы, а рабочими отводами - с полостями гидродвигателя рабочего оборудования, и контур рулевого управления, включающий гидравлический рулевой механизм, соединенный своей напорной гидролинией, снабженной предохранительным клапаном, также с источником давления, сливной гидролинией - со сливом системы, двумя рабочими гидролиниями - с полостями рулевого гидроцилиндра, а пятой гидролинией - с напорной гидролинией контура рабочего оборудования [1,2].

Отличие известной системы [1] от системы [2] заключается в том, что в первой системе в качестве рулевого механизма использован четырехлинейный объемный гидроруль с приоритетным клапаном, а во второй системе использован пятилинейный объемный гидроруль.

В известных устройствах в качества источников давления рабочего и рулевого контура используется один общий насос, параметры которого выбираются в соответствии с наиболее энергоемким контуром. Однако прохождение всего потока рабочей жидкости через рулевой механизм увеличивает непроизводительные потери давления в системе.

Из технической литературы известна также гидравлическая система вилочного автопогрузчика, содержащая контур рабочего оборудования, включающий гидроцилиндры подъема и наклона грузоподъемного механизма, гидрораспределитель с секциями управления подъемом и наклоном грузоподъемного механизма, соединенный напорной гидролинией, снабженной предохранительно-разгрузочным клапаном, с насосом рабочего контура и сливной гидролинией - со сливом системы, каждая секция снабжена напорным входом, сливным выходом и рабочими отводами, подключенными к полостям соответствующих им гидроцилиндров подъема и наклона, причем напорный вход секции управления подъемом соединен с напорной гидролинией, и контур рулевого управления, включающий гидравлический рулевой механизм, соединенный своей напорной гидролинией, снабженной предохранительным клапаном, с насосом рулевого контура, сливной гидролинией - со сливом системы, а двумя рабочими гидролиниями - с полостями рулевого гидроцилиндра [3].

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

Недостатками известного решения являются:
- большие энергетические потери при управлении наклоном грузоподъемного механизма, так как для обеспечения точности позиционирования и уменьшения динамического воздействия груза при наклоне грузоподъемного механизма необходимо снижать подачу рабочей жидкости от источника давления в гидроцилиндры наклона до уровня 20 - 40% от уровня подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры подъема, что достигается ее дросселированием и перепуском в слив системы;
- отсутствие адаптации системы при ее работе в холодное время года на рабочей жидкости с высокой вязкостью, так как в этом случае резко возрастают линейные потери при подаче рабочей жидкости в исполнительные гидродвигатели, что приводит к снижению эффективности работы системы (ее грузоподъемности) и увеличению топливных затрат;
- большая установленная мощность гидросистемы, так как она построена по раздельно-агрегатному принципу, то есть мощность каждого гидравлического контура выбирается с учетом потребляемой мощности соответствующего контура, что также увеличивает неэффективные топливные затраты.

Таким образом, задачей данного предложения является повышение эффективности работы гидросистемы вилочного автопогрузчика.

Решение указанной задачи достигается тем, что гидравлическая система вилочного автопогрузчика, содержащая контур рабочего оборудования, включающий гидроцилиндры подъема и наклона грузоподъемного механизма, гидрораспределитель с секциями управления подъемом и наклоном грузоподъемного механизма, соединенный напорной гидролинией, снабженной предохранительно-разгрузочным клапаном, с насосом рабочего оборудования, сливной гидролинией - со сливом системы, каждая секция снабжена напорным входом, сливным выходом и рабочими отводами, подключенными к полостям соответствующих им гидроцилиндров подъема и наклона, причем напорный вход секции управления подъемом соединен с напорной гидролинией, и контур рулевого управления, включающий гидравлический рулевой механизм, соединенный своей напорной гидролинией, снабженной предохранительным клапаном, с насосом рулевого контура, сливной гидролинией - со сливом системы, а двумя рабочими гидролиниями - с полостями рулевого гидроцилиндра, дополнительно снабжена клапаном давления и обратным клапаном, а гидравлический рулевой механизм выполнен пятилинейным, пятая гидролиния которого подключена к напорному входу секции гидрораспределителя управления наклоном и к напорной гидролинии рабочего контура через упомянутую секцию и обратный клапан, причем пятая гидролиния гидравлического рулевого механизма связана со сливом системы через клапан давления, гидролиния управления которого подключена к напорной гидролинии рабочего контура, кроме того, вход клапана давления подключен к входу обратного клапана, а давление настройки клапана давления выполнено меньшим, чем давление настройки предохранительно-разгрузочного клапана.

Таким образом, благодаря тому, что пятая гидролиния гидравлического рулевого механизма подключена к напорному входу секции гидрораспределителя управления наклоном грузоподъемного механизма и к напорной гидролинии рабочего контура через эту секцию и обратный клапан и связана со сливом системы через клапан давления, гидролиния управления которого соединена с напорной гидролинией рабочего контура, достигается не только объединение двух насосов для привода более энергоемкого исполнительного механизма - гидроцилиндров подъема, но и экономичное управление наклоном грузоподъемного механизма, так как он подключен к насосу рулевого управления, который имеет подачу, соответствующую 20 - 40% от подачи насоса рабочего контура, что обеспечивает точность и безопасность наклона груза, причем такое соединение обеспечивает номинальную грузоподъемность погрузчика при его эксплуатации в холодное время года, а подключение входа клапана давления к входу обратного клапана обеспечивает более четкую одновременную работу исполнительных механизмов рабочего контура.

Техническая сущность решения поясняется следующими чертежами: на фиг. 1 приведена конструкция вилочного автопогрузчика; на фиг. 2 приведена схема гидросистемы вилочного автопогрузчика; на фиг. 3 приведен вариант выполнения схемы гидросистемы вилочного автопогрузчика.

Вилочный автопогрузчик по фиг. 1 включает грузоподъемный механизм, состоящий из гидроцилиндров 1, 2 подъема, полиспаста 3 и вил 4, гидроцилиндры 5,6 наклона грузоподъемного механизма, рулевой гидроцилиндр 7 управления поворотом задних колес, рулевого колеса 8, управляющего работой гидравлического рулевого механизма 9. Подъем грузоподъемного механизма можно обеспечить одним гидроцилиндром.

Гидравлическая система по фиг. 2 содержит контур рабочего оборудования, который включает гидрораспределитель 10 с секциями 11, 12 управления подъемом и наклоном грузоподъемного механизма, соединенный напорной гидролинией 13, снабженной предохранительно-разгрузочным клапаном 14, с насосом 15 рабочего контура, и сливной гидролинией 16 - со сливом 17 системы, секция 11 управления подъемом гидрораспределителя 10 снабжена напорным входом 18, сливным выходом 19 и рабочим отводом 20, который соединен с полостями 21,22 гидроцилиндров 1, 2 подъема, секция 12 управления наклоном гидрораспределителя 10 снабжена также напорным входом 23, сливным выходом 24 и рабочими отводами 25, 26, которые соединены с соответствующими им полостями 27, 28, 29, 30 гидроцилиндров 5, 6 наклона.

Контур рулевого управления включает гидравлический рулевой механизм 9, соединенный своей напорной гидролинией 31, снабженной предохранительным клапаном 32, с насосом 33 рулевого контура, сливной гидролинией 34 - со сливом 17 системы, рабочими гидролиниями 35, 36 с полостями 37, 38 рулевого гидроцилиндра 7, а пятой гидролинией 39 - с напорным входом 23 секции 12 гидрораспределителя 10, причем секция 12 снабжена рабочими линиями 40, 41, которые в нейтральной позиции этой секции соединяют гидролинию 39 гидравлического рулевого механизма 9 через обратный клапан 42 с напорной гидролинией 13 рабочего контура.

Кроме того, гидролиния 39 связана со сливом 17 через клапан 43 давления, гидролиния 44 управления которого соединена с напорной гидролинией 13 рабочего контура а гидравлический рулевой механизм 9 выполнен в виде четырехлинейного объемного гидроруля 45 с приоритетным клапаном 46, при этом рабочий отвод 20 соединен с полостями 21, 22 гидроцилиндров 1, 2 подъема через регулятор скорости 47, выполненный в виде дросселя и обратного клапана, обеспечивающего регулирование скорости опускания груза, и дроссели-ограничители 48, 49, ограничивающие скорость опускания груза при обрыве подводящего трубопровода.

Гидравлическая система по фиг. 3 отличается от гидравлической системы по фиг. 2 тем, что вход 50 клапана 43 давления подключен ко входу 51 обратного клапана 42, а гидравлический рулевой механизм 9 выполнен в виде пятилинейного объемного гидроруля 52.

Автопогрузчик предназначен для проведения разгрузочно-погрузочных работ на территориях складов, обеспечивая перемещение и складирование штучных грузов.

Работа автопогрузчика заключается в том, что он подъезжает к месту расположения груза, замедляет свою скорость, маневрирует и устанавливает свой грузоподъемный механизм (вилы) в положение, обеспечивающее удобный подбор груза. После подбора груза (установка груза на вилы) производится его подъем на небольшую высоту и перевозка в место складирования, где груз устанавливают на определенную высоту и укладывают в штабель. Затем автопогрузчик отъезжает, а вилы опускаются (это производится при движении автопогрузчика) под собственным весом без включения в работу насосов (безнасосное опускание).

Гидросистема автопогрузчика по фиг. 2 работает следующим образом.

В транспортном режиме рулевой механизм 9 обеспечивает управление машиной. Интенсивность маневрирования (скорость поворота) зависит от скорости вращения рулевого колеса 8, поворот которого вызывает поворот объемного гидроруля 45, который, в свою очередь, подает соответствующую порцию рабочей жидкости в рулевой гидроцилиндр 7.

Так как подача насоса 33 больше, чем забирает объемный гидроруль 45, то оставшаяся часть рабочей жидкости через приоритетный клапан 46 и гидролинию 39 поступает в гидрораспределитель 10 и разгружается в слив 17 системы при нейтральных позициях секций 11, 12 гидрораспределителя 10, при этом также через гидрораспределитель 10 разгружается насос 15 рабочего контура.

Если при движении автопогрузчика необходимо изменить положение груза, то при включении секции 12 гидрораспределителя 10 в одну из рабочих позиций в гидроцилиндры 5, 6 наклона подается поток рабочей жидкости из гидролинии 39 (поток от насоса 33, за вычетом части потока, которую забирает объемный гидроруль 45 для проведения маневра), при этом насос 15 продолжает разгружаться в слив 17 системы через секцию 11 гидрораспределителя 10, причем максимальную нагрузку гидроцилиндров 5, 6 наклона ограничивает предохранительный клапан 32 рулевого контура.

Если при движении автопогрузчика необходимо провести опускание груза; то это производится путем перевода секции 11 гидрораспределителя 10 в нижнюю (по чертежу) позицию, насос 15, как и в нейтральной позиции секции 11, разгружается в слив 17, а опускание груза производится за счет веса самого груза.

Если при движении автопогрузчика необходимо поднять груз, то секция 11 гидрораспределителя 10 переводится в верхнюю позицию (по чертежу) и суммарный поток от насоса 15 и поток из гидролинии 39 от насоса 33 поступают в рабочие полости 21, 22 гидроцилиндров 1 и 2, обеспечивая подъем вил 4 с грузом.

При необходимости одновременного управления наклоном и опусканием груза поток рабочей жидкости от насоса 33 через рулевой механизм 9 по гидролинии 39 будет направлен секцией 12 гидрораспределителя 10 в гидроцилиндры 5, 6 наклона, а секция 11 обеспечит безнасосное опускание груза под его собственным весом (описано выше).

В случае одновременного управления наклоном и подъемом груза управление наклоном осуществляется так же, как описано выше секцией 12 гидрораспределителя 10 потоком рабочей жидкости от насоса 33, а управление подъемом груза осуществляется также секцией 12 гидрораспределителя 10 потоком от насоса 15. Однако в случае возникновения при подъеме груза нагрузки больше, чем номинальное значение (на давление, соответствующее номинальной нагрузке груза при подъеме, настроен клапан 43 давления) дальнейшее изменение наклона прекращается, клапан 40 открывается и насос 33 будет разгружаться в слив 17 системы. Максимальную нагрузку при подъеме груза ограничивает предохранительно-разгрузочный клапан 14 рабочего контура, причем максимальная нагрузка (настройка клапана 14) превосходит номинальное значение нагрузки не менее чем на 10 - 15%.

При неподвижном автопогрузчике управление положением груза осуществляется аналогично управлению, описанному выше, разница заключается в том, что скорость перемещения гидроцилиндров 1, 2, 5, 6 выше, чем при движении машины, так как гидроруль 45 не отбирает поток рабочей жидкости на управление поворотом от насоса 33.

Гидросистема автопогрузчика по фиг. 3 работает аналогично гидросистеме по фиг. 2, отличие заключается в том, что в гидросистеме по фиг. 3 функцию приоритетного клапана 46 выполняет сам объемный гидроруль 52, который выполнен пятилинейным.

Кроме того, в гидросистеме по фиг. 3 при одновременном управлении наклоном и подъемом груза наклон груза не зависит от нагрузки в гидроцилиндрах 1, 2 подъема груза, так как вход 50 клапана 43 давления подключен ко входу 51 обратного клапана 42, поэтому клапан 43 ограничивает мощность гидросистемы (рулевой контур) только при подъеме груза.

При работе гидросистем транспортно-погрузочных машин на рабочих жидкостях высокой вязкости, что характерно для холодного времени года, резко возрастают линейные потери в соединительных трактах. Это приводит к снижению грузоподъемности машин, так как из-за линейных потерь уменьшается эффективный перепад давления на гидродвигателях.

В гидросистеме автопогрузчика подъем груза обеспечивает объединенный поток насосов 15 и 33 рабочего и рулевого контуров. В холодное время года при подъеме груза может возникнуть давление, превышающее номинальное значение, поэтому насос 33 рулевого контура будет разгружаться через клапан 43 давления в слив 17 системы (фиг. 2), а подъем груза будет обеспечивать насос 15 рабочего контура, причем за счет уменьшения потока будут снижены и линейные потери в рабочем контуре, что обеспечивает сохранение номинальной грузоподъемности автопогрузчика при высокой вязкости рабочей жидкости. Однако при этом снижается скорость подъема груза.

Таким образом, основными достоинствами предложенного технического решения по сравнению с прототипом являются:
- повышение эффективности работы автопогрузчика за счет управления наклоном груза насосом рулевого контура, что снижает непроизводительные потери энергии в гидросистеме;
- сохранение расчетной грузоподъемности автопогрузчика при работе на рабочей жидкости высокой вязкости за счет снижения скорости подъема путем отключения одного из насосов гидросистемы.

Источники информации
1. DANFOSS "Hydraulsche Lenkungskomponenten Vollhydraulische und mechansch-hydraulische Lenksysteme HK 20.A9.03. p. 8 Danfoss 2/86-03.

2. Проспект фирмы TRW Ross gear division, USA, Form HGA-B-301.

3. Автомобили, автобусы, троллейбусы, прицепной состав, автопогрузчики. Отраслевой каталог. Часть 6. Автопогрузчики. - М: ЦНИИТЭИавтопром. 1989, с. 26.

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и касается создания гидросистем вилочных автопогрузчиков и транспортных средств с гидрорулевыми механизмами. Система имеет гидроцилиндры подъема и наклона грузоподъемного механизма рабочего контура, гидрораспределитель с секциями управления подъемом и наклоном механизма, напорную гидролинию с предохранительно-разгрузочным клапаном, подключенную к секции управления подъемом, насос рабочего контура и контур рулевого управления. Контур рулевого управления имеет гидравлический пятилинейный рулевой механизм, соединенный своей напорной гидролинией, снабженной предохранительным клапаном, с насосом рулевого контура. Насос рулевого контура через рулевой механизм подключен гидролинией связи к секции управления наклоном и через эту секцию и обратный клапан подключен к напорной гидролинии рабочего контура. Гидролиния связи через клапан давления связана со сливом. Пятая гидролиния рулевого механизма подключена к напорной гидролинии рабочего контура. Клапан давления настроен на давление, соответствующее давлению номинальной нагрузки подъема грузоподъемного механизма. Технический результат - уменьшение непроизводительных потерь в системе при управлении наклоном и обеспечение номинальной грузоподъемности автопогрузчика при работе с рабочей жидкостью высокой вязкости в холодное время года. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гидравлическая система вилочного автопогрузчика, содержащая контур рабочего оборудования, включающий гидроцилиндры подъема и наклона грузоподъемного механизма, гидрораспределитель с секциями управления подъемом и наклоном грузоподъемного механизма, соединенный напорной гидролинией, снабженной предохранительно-разгрузочным клапаном, с насосом рабочего контура и сливной линией - со сливом системы, каждая секция снабжена напорным входом, сливным выходом и рабочими отводами, подключенными к полостям соответствующих им гидроцилиндров подъема и наклона, причем напорный вход секции управления подъемом соединен с напорной гидролинией, и контур рулевого управления, включающий гидравлический рулевой механизм, соединенный своей напорной линией, снабженной предохранительным клапаном, с насосом рулевого контура, сливной гидролинией - со сливом системы, а двумя рабочими гидролиниями - с полостями рулевого гидроцилиндра, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена клапаном давления и обратным клапаном, а гидравлический рулевой механизм выполнен пятилинейным, его пятая гидролиния подключена к напорному входу секции гидрораспределителя управления наклоном и к напорной гидролинии рабочего контура через упомянутую секцию и обратный клапан, причем пятая гидролиния гидравлического рулевого механизма связана со сливом системы через клапан давления, гидролиния управления которого подключена к напорной гидролинии рабочего контура. 2. Гидравлическая система вилочного автопогрузчика по п.1, отличающаяся тем, что вход клапана давления подключен к входу обратного клапана, а давление настройки клапана давления выполнено меньшим, чем давление настройки предохранительно-разгрузочного клапана.