КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАКРЫТЫЙ ЗАМКНУТЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ КОНТУР И СИСТЕМА НАКОПЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2016 года по МПК F15B21/14 F15B1/02 F15B11/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гидравлической системе управления, содержащей комбинированный замкнутый закрытый гидравлический контур для управления двумя или более гидравлическими приводами и систему накопления гидравлической энергии, содержащей один или два аккумулятора.

Уровень техники

Рабочие механизмы, в том числе погрузчики обратная лопата, экскаваторы, погрузчики-транспортеры и тому подобное, обычно включают в себя гидравлическую систему управления для управления одним или более рабочими приспособлениями, такими как ковши, крановые стрелы, обратные лопаты, грейферы и тому подобное. Гидравлическая система управления может содержать открытый замкнутый гидравлический контур для управления одним или более приводами, связанными с каждым рабочим приспособлением. В открытом замкнутом гидравлическом контуре может использоваться один или более одного насоса для направления гидравлической жидкости к приводам через один или более распределителей и трубопроводов. Однако конструкции затворов в таких контурах могут быть сложными и, если два или более приводов выполняют одно и то же действие на рабочем приспособлении, обеспечение приложения каждым из приводов согласованных аналогичных нагрузок может потребовать сложных программного обеспечения и схемы управления. Следовательно, для преодоления этих проблем гидравлическая система управления может содержать скорее закрытый замкнутый гидравлический контур, чем открытый замкнутый гидравлический контур.

Пример закрытой замкнутой гидравлической системы для управления рабочим приспособлением раскрыт в патенте США US-B-6,520,731. Описанная гидравлическая система управления используется для управления качанием обратной лопаты погрузчика обратная лопата. Закрытый замкнутый контур содержит нагнетающий насос переменной подачи, который направляет гидравлическую жидкость через трубопроводы к паре качающих цилиндров. Качающие цилиндры крепятся к стреле на обратной лопате посредством рамы и управляют движением вперед-назад, или качанием, обратной лопаты. Наклонный диск внутри нагнетающего насоса переменной подачи приспособлен для направления гидравлической жидкости в каждом из направлений обхода закрытого замкнутого контура, обеспечивая тем самым направление гидравлической жидкости в каждый из поворачивающих цилиндров. Закрытый замкнутый контур включает в себя также нагнетающий насос постоянной подачи для подвода дополнительной гидравлической жидкости в случае каких-либо утечек в закрытом замкнутом контуре.

Однако в патенте US-B-6,520,731 не раскрывается способ, которым закрытый замкнутый гидравлический контур может быть сопряжен с дополнительными гидравлическими контурами для управления дополнительными приводами, присоединенными к рабочим приспособлениям. Кроме того, применение нагнетающего насоса постоянной подачи может повысить сложность и стоимость гидравлической системы управления. К тому же в патенте US-B-6,520,731 не раскрыт способ подвода мощности на нагнетающий насос переменной подачи.

Как правило, насосы в гидравлической системе управления питаются мощностью от главного силового агрегата рабочего механизма, такого как двигатель внутреннего сгорания, микротурбина, электродвигатель и тому подобное. Обычно применяются силовые агрегаты с высокой выходной мощностью, так как гидравлическая система управления и ходовая часть рабочего механизма предъявляют высокие требования к мощности. Однако силовые агрегаты с высокой выходной мощностью могут требовать относительно большого количества топлива, могут быть относительно тяжелыми и могут выделять относительно повышенные количества побочных продуктов. По этой причине становится общепринятым встраивать в рабочие механизмы системы накопления гидравлической энергии, в состав которых входят силовые агрегаты с относительно низкой выходной мощностью и способные отдавать накопленную энергию, когда требуется дополнительная мощность. В патенте US-B-6,520,731 не раскрывается использование системы накопления гидравлической энергии с закрытым замкнутым гидравлическим контуром.

Раскрытие изобретения

Согласно одному из аспектов настоящего краткого раскрытия предусматривается гидравлическая система управления, включающая в себя силовой агрегат и закрытый замкнутый гидравлический контур; упомянутый закрытый замкнутый гидравлический контур включает в себя:

- гидравлический механизм, выполненный с возможностью присоединения к силовому агрегату;

- первый и второй аккумуляторы для накопления гидравлической жидкости;

- первый и второй гидравлические приводы;

- первый распределитель для избирательного направления гидравлической жидкости между гидравлическим механизмом и либо первым аккумулятором, либо первым гидравлическим приводом;

- второй распределитель для избирательного направления гидравлической жидкости между гидравлическим механизмом и либо вторым аккумулятором, либо вторым гидравлическим приводом,

где первый гидравлический привод жидкостно связан со вторым гидравлическим приводом одним или более трубопроводами.

В нижеследующем раскрытии предусмотрен способ управления гидравлической системой управления, включающей в себя силовой агрегат и закрытый замкнутый гидравлический контур; упомянутый закрытый замкнутый гидравлический контур включает в себя:

- гидравлический механизм, выполненный с возможностью присоединения к силовому агрегату;

- первый и второй аккумуляторы для накопления гидравлической жидкости;

- первый и второй гидравлические приводы;

- первый и второй распределители,

где распределители выполнены с возможностью работы либо одного, либо другого;

- режим зарядки, в котором гидравлическая жидкость направляется от второго аккумулятора к первому аккумулятору;

- либо режим разрядки, в котором гидравлическая жидкость направляется от первого аккумулятора ко второму аккумулятору, так что гидравлический механизм выделяет мощность;

- либо режим управления, в котором гидравлическая жидкость направляется от первого гидравлического привода ко второму гидравлическому приводу или наоборот.

Воплощения комбинированной системы накопления энергии для качания и аккумуляции со ссылками на приложенные чертежи описаны ниже лишь в качестве примера.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема одного из воплощений гидравлической системы управления по этому раскрытию сущности изобретения.

Фиг.2 - схема следующего воплощения гидравлической системы управления по этому раскрытию сущности изобретения.

Фиг.3 - схема еще одного воплощения гидравлической системы управления по этому раскрытию сущности изобретения.

Фиг.4 - один из видов рабочих механизмов (вид сбоку), которым можно управлять при помощи гидравлической системы управления согласно этому раскрытию сущности изобретения.

Осуществление изобретения

Настоящее раскрытие сущности изобретения касается в основном гидравлической системы управления для рабочего механизма, сочетающей закрытый замкнутый гидравлический контур с системой возвращения гидравлической энергии. Закрытый замкнутый гидравлический контур может применяться для накопления гидравлической жидкости с целью отдачи ее позже, когда другие части гидравлической системы управления требуют дополнительной мощности. Закрытый замкнутый гидравлический контур может также применяться для управления двумя и более гидравлическими приводами. Гидравлическая система управления может дополнительно включать в себя второй гидравлический контур для управления дополнительными гидравлическими приводами.

Настоящее раскрытие относится к рабочему механизму любого типа, включая, например, погрузчики обратная лопата, экскаваторы, лесопромышленные машины, уборочные машины, гусеничные погрузчики, прямые лопаты, бульдозеры и автопогрузчики. Такие рабочие механизмы, как правило, содержат силовой агрегат, направляющий мощность через трансмиссию к гидравлическому контуру и/или ходовой части. Гидравлический контур может управлять положением рабочего приспособления, которое, как правило, включает в себя одну или более штанг, стрел или рукоятей, к которым прикреплен по меньшей мере один рабочий инструмент. Рабочий инструмент может быть любого типа, включая, например, ковши, бульдозерные ножи, шнеки, холодные планировщики, валочные головки, вилочные захваты, грейферы, ударники, ножницы, захваты и стрелы. Ходовая часть может передавать мощность от трансмиссии к колесам или гусеницам, так что рабочий механизм может передвигаться.

На фиг.1 изображено воплощение гидравлической системы управления 10 для управления рабочим механизмом, включающей в себя силовой агрегат 11, трансмиссию 12, ходовую часть 13, закрытый замкнутый гидравлический контур 14 и второй гидравлический контур 15. Силовой агрегат 11 может быть любого типа, включая, например, двигатели внутреннего сгорания, микротурбины и электромоторы. Трансмиссия 12 может быть любого типа, например ручной, автоматической или полуавтоматической. С тем чтобы обеспечить возможность сцепления и расцепления трансмиссии 12 с силовым агрегатом 11, между силовым агрегатом 11 и трансмиссией 12 может располагаться муфта или торсионный конвертер (не показаны). С тем чтобы обеспечить возможность сцепления и расцепления ходовой части 13 с трансмиссией 12, между трансмиссией 12 и ходовой частью 13 может располагаться муфта или торсионный конвертер.

Закрытый замкнутый гидравлический контур 14, конструкция которого описана ниже, включает в себя гидравлический механизм 16, первый распределитель 17, второй распределитель 18, первый аккумулятор 19, второй аккумулятор 20, первый гидравлический привод 21, второй гидравлический привод 22 и некоторое число соединительных трубопроводов 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29. Гидравлический механизм 16 может быть реверсивным, так что он способен работать в качестве гидравлического жидкостного насоса или в качестве двигателя, приводимого в действие перемещением гидравлической жидкости. Гидравлический механизм 16 может быть насосом переменной подачи, таким как осевой поршневой насос, радиально-поршневой насос или насос с изогнутой осью. Гидравлический механизм 16 может включать в себя ведущий вал (не показан) соединенный с регулируемым устройством (не показано), таким как наклонный диск, которое управляет скоростью тока гидравлической жидкости через гидравлический механизм 16.

Гидравлический механизм 16 выполнен с возможностью присоединения к силовому агрегату 11. Возможность присоединения позволяет передавать мощность между компонентами. Следовательно, выход мощности силового агрегата 11 может быть передан гидравлическому механизму 16. Это может достигаться прямым соединением выходного вала силового агрегата 11 с ведущим валом гидравлического механизма 16. Ведущий вал гидравлического механизма 16 может вращаться посредством трансмиссии 12, но не отдавать мощность трансмиссии 12 и/или сцепляться посредством шпонок с выходным валом силового агрегата 11. Выходной вал силового агрегата 11 и ведущий вал гидравлического механизма 16 могут представлять собой единственный вал. По другому воплощению, ведущий вал гидравлического механизма 16 выполнен с возможностью соединения с выходным валом трансмиссии 12. Ведущий вал гидравлического механизма 16 и выходной вал трансмиссии 12 могут быть выполнены, например, с возможностью соединения друг с другом шпонками на валах либо посредством муфты или торсионного конвертера.

Гидравлический механизм 16 жидкостно соединен с первым распределителем 17 трубопроводом 23, а со вторым распределителем 18 - трубопроводом 24. Эти жидкостные соединения выполнены с возможностью тока жидкости между компонентами в любом направлении. Первый распределитель 17 жидкостно соединен с первым аккумулятором 19 трубопроводом 25, а первый гидравлический привод 21 - трубопроводом 27. Второй распределитель 18 жидкостно соединен со вторым аккумулятором 20 трубопроводом 26 и со вторым гидравлическим приводом 22 трубопроводом 28. Первый распределитель 17 и второй распределитель 18 могут быть распределителями любого подходящего типа, включая, например, гидрораспределители, золотниковые гидрораспределители, обратные клапаны или дисковые клапаны. Первый распределитель 17 и второй распределитель 18 могут приводиться в действие любым подходящим способом, например вручную, с использованием управляющей гидравлики или электронного управления. Первый распределитель 17 действует с возможностью направлять гидравлическую жидкость, либо к первому аккумулятору 19, либо к гидравлическому механизму 16, либо к первому гидравлическому приводу 21 или от них. Второй распределитель 18 действует с возможностью направлять гидравлическую жидкость, либо ко второму аккумулятору 20, либо к гидравлическому механизму 16, либо к первому гидравлическому приводу 22 или от них.

Давление гидравлической жидкости в первом аккумуляторе 19 и втором аккумуляторе 20 - в одном из них или в обоих - может быть относительно высоким и может быть выше, чем внешнее давление гидравлической системы управления 10. Гидравлическая жидкость может накапливаться в первом аккумуляторе 19 под давлением, более высоким, более низким или приблизительно равным давлению гидравлической жидкости, накопленной во втором аккумуляторе 20. Аккумуляторы 19, 20 могут быть напрямую соединены с первым и вторым распределителями или составлять единое целое с ними, так что трубопроводы 25,26 не требуются.

Первый и второй гидравлические приводы 21, 22 могут представлять собой любой тип гидравлического привода, такой как анкерный, сварной, прямого действия, двойного действия, телескопический, поршневой или бесстержневой. В воплощении, изображенном на фиг.1, первый гидравлический привод 21 и второй гидравлический привод 22 являются гидравлическими приводами двойного действия. Каждый из гидравлических приводов - первый 21 и второй 22 - включает в себя корпус 30, 31 привода, поршень 32, 33, первую гидравлическую камеру 34, 35 и вторую гидравлическую камеру 36, 37.

Вторые камеры 36, 37 могут быть жидкостно соединены друг с другом трубопроводом 29. Согласно другой возможности, вторая гидравлическая камера 36 первого гидравлического привода 21 может быть жидкостно соединена трубопроводом (не показан) с первой гидравлической камерой 35 второго гидравлического привода 22, а первая гидравлическая камера 37 второго гидравлического привода 22 может быть жидкостно соединена трубопроводом (не показан) со второй гидравлической камерой 34 второго гидравлического привода 21.

Каждый из поршней 32, 33 может включать в себя поршневой стержень 38, 39 и поршневую головку 40, 41. Первые гидравлические камеры 34, 35 и вторые гидравлические камеры 36, 37 могут быть расположены внутри корпусов 30, 31 цилиндров по обе стороны поршневых головок 40, 41. Гидравлическая жидкость может не передаваться между первыми гидравлическими камерами 34, 35 и вторыми гидравлическими камерами 36, 37 благодаря поршневым головкам 40, 41, образующим перемычку во внутренней части корпусов 30, 31 цилиндров.

В первом и втором гидравлических приводах 21, 22 в каждом может быть более чем по одному корпусу 30, 31 цилиндров и поршню 32, 33. Например, первый гидравлический привод 21 может включать в себя два корпуса цилиндров и два поршня, при этом первая гидравлическая камера в каждом из двух корпусов цилиндров жидкостно соединена с первым распределителем 17 трубопроводом 27, а вторая гидравлическая камера в каждом из двух корпусов цилиндров жидкостно соединена со второй гидравлической камерой 37 второго гидравлического привода 22 трубопроводом 29.

Поршневые стержни 38, 39 изображены на фиг.1 выдвинутыми из корпусов 30, 31 цилиндров из вторых гидравлических камер 36, 37. Однако поршневые стержни 38, 39 могут выдвигаться из корпусов 30, 31 цилиндров в противоположном направлении, из первых гидравлических камер 34, 35. Поршни 32, 33 могут быть двухстержневого типа, при этом поршневые стержни 38, 39 выдвигаются из обеих первых гидравлических камер 34, 35 и вторых гидравлических камер 36, 37. Первый и второй гидравлические приводы 21, 22 могут быть гидравлическими приводами прямого действия, при этом пружина расположена внутри второй гидравлической камеры 36, 37.

Поршневые стержни 38, 39 первого и второго гидравлических приводов 21, 22 могут крепиться по меньшей мере к одной части рабочего приспособления, такого как стрела, так что положение рабочего приспособления может быть управляемым. Поршни 32, 33 способны также приводить в действие рабочие инструменты, такие как наборы ножей или лесовалочных головок, прикрепленных к рабочему приспособлению. Первый и второй гидравлические приводы 21, 22 и любые трубопроводы или компоненты между ними могут быть сконструированы так, что когда один из поршней 32, 33 выдвигается, другой поршень 32, 33 убирается.

Вторичный гидравлический контур 15 может включать в себя гидравлический насос 42, распределительный блок 43, гидравлический контур 44 основного рабочего приспособления и трубопроводы 45, 46. Гидравлический насос 42 может включать в себя ведущий вал (не показан), выполненный с возможностью соединения с ведущим валом гидравлического механизма 16, так что гидравлический насос 42 можно соединить с силовым агрегатом 11, от которого он может получать мощность. Возможное соединение включает в себя шпонки на ведущем валу гидравлического механизма 16 и входном валу гидравлического насоса 42. По-другому входной вал гидравлического насоса 42, ведущий вал гидравлического механизма 16 и выходной вал силового агрегата 11 могут представлять собой единственный вал. Гидравлический насос 42 может быть нагнетающим насосом переменной подачи. Гидравлический насос 42 может включать в себя регулируемое устройство, такое как наклонные диски, соединенное с входным валом, которое управляет скоростью тока гидравлической жидкости через гидравлический насос 42.

На фиг.1 гидравлический насос 42 и трансмиссия 12 изображены с противоположных сторон от гидравлического механизма 16. Однако гидравлический насос 42 может быть расположен по-другому, между трансмиссией 12 и гидравлическим механизмом 16.

Гидравлический насос 42 может быть сконструирован так, чтобы направлять гидравлическую жидкость от гидравлической емкости (не показана) к распределительному блоку 43 по трубопроводу 45. Скорость тока и давление гидравлической жидкости во втором гидравлическом контуре 15 может управляться регулировкой положения регулирующего устройства в гидравлическом насосе 42. Распределительный блок 43 может направлять гидравлическую жидкость по гидравлическому контуру 44 основного рабочего приспособления по трубопроводу 46. Гидравлический контур 44 основного рабочего приспособления может включать в себя гидравлические приводы, прикрепленные к одному или большему числу рабочих приспособлений и/или рабочих инструментов. Следовательно, гидравлический контур 44 основного рабочего приспособления может управлять положением одного или большего числа рабочих приспособлений и/или рабочих инструментов. Гидравлический контур 44 основного рабочего приспособления может также приводить в действие рабочее приспособление. Гидравлические приводы гидравлического контура 44 основного рабочего приспособления и первый гидравлический привод 21 и второй гидравлический привод 22 закрытого замкнутого гидравлического контура 14 могут крепиться к тем же или иным частям рабочего приспособления и/или рабочего инструмента.

Гидравлическая жидкость в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 остается в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14, перемещаясь благодаря гидравлическому механизму 16, первому гидравлическому приводу 21 или второму гидравлическому приводу 22. Однако закрытые замкнутые контуры, содержащие такие компоненты, как распределители, насосы и приводы, как правило, будут содержать также приспособления, из-за которых могут происходить утечки гидравлической жидкости. В связи с этим в гидравлическую систему управления 10 может быть встроен контур гидравлической зарядки с целью подачи дополнительной гидравлической жидкости в закрытый замкнутый гидравлический контур 14 для компенсации любых утечек или потерь гидравлической жидкости. Благодаря этому в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 может поддерживаться приблизительно постоянный объем гидравлической жидкости и поддерживаемый объем может удерживаться в заданном диапазоне значений. Контур гидравлической зарядки может извлекать гидравлическую жидкость из гидравлической емкости или вторичного гидравлического контура 15 и подавать дополнительную гидравлическую жидкость к любым компонентам закрытого замкнутого гидравлического контура 14, включая трубопроводы 24, 27, 29, 28.

На фиг.2 изображено воплощение гидравлической системы управления 47, содержащей контур 48 гидравлической зарядки. В этом примере контур 48 гидравлической зарядки включает в себя понижающий давление распределитель 49, контрольные распределители 50, 51 и трубопроводы 52, 53. Трубопровод 52 изображен соединенным с трубопроводом 45. Однако трубопровод 52 может быть соединен с любой частью вторичного гидравлического контура 15. Понижающий давление распределитель 49 направляет гидравлическую жидкость от трубопровода 52 к контрольным распределителям 50, 51 по трубопроводу 53. Контрольные распределители 50, 51 могут быть жидкостно соединены с трубопроводами 23, 24 и, следовательно, направлять в них гидравлическую жидкость.

Понижающий давление распределитель 49 понижает давление гидравлической жидкости, подаваемой в трубопровод 53 из вторичного гидравлического контура 15. Величина выполняемого понижающим давление контуром 49 изменения давления гидравлической жидкости может быть фиксированной или регулируемой и может быть взаимосвязанной с давлением в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14. Понижающий давление гидравлический контур 49 может приводиться в действие вручную, с помощью управляющей гидравлики или электронного управления. У контрольных распределителей 50, 51 может иметься давление срабатывания, то есть давление, под которым контрольные распределители 50, 51 открываются, и соответствующее тому, что гидравлическая жидкость будет только входить в закрытый замкнутый гидравлический контур 14 из трубопровода 53, если давление гидравлической жидкости в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 упадет ниже заданного давления. Давление срабатывания может быть давлением гидравлической жидкости в трубопроводе 53 и, таким образом, контрольные распределители 50, 51 могут отдавать гидравлическую жидкость в закрытый замкнутый гидравлический контур 14, когда давление в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 падает ниже давления в трубопроводе 53.

В следующем воплощении, как показано на фиг.3, гидравлическая система управления 54 включает в себя контур 55 гидравлической зарядки, в котором насос 56 гидравлической зарядки используется для подачи гидравлической жидкости в закрытый замкнутый гидравлический контур 14. Насос 56 гидравлической зарядки направляет гидравлическую жидкость из гидравлической емкости 57 по трубопроводу 58 к контрольным распределителям 59, 60 и понижающему давление распределителю 61 по трубопроводу 62. Контрольные распределители 59, 60 могут быть жидкостно соединены с трубопроводами 23, 24 или с любым другим компонентом закрытого замкнутого гидравлического контура 14, а понижающий давление распределитель 61 может направлять гидравлическую жидкость к гидравлической емкости 63 по трубопроводу 64. Гидравлические емкости 57, 63 могут быть одной и той же гидравлической емкостью и могут быть той же гидравлической емкостью, что подает гидравлическую жидкость к гидравлическому насосу 42.

Насос 56 гидравлической зарядки может быть гидравлическим нагнетающим насосом постоянной подачи и может включать в себя внешнее или внутреннее сцепление. Насос 56 гидравлической зарядки выполнен с возможностью соединения с ведущим валом гидравлического механизма 16, выходным валом силового агрегата 11, выходным валом трансмиссии 12 или входным валом гидравлического насоса 42. Таким образом, насос 56 гидравлической зарядки выполнен с возможностью соединения с силовым агрегатом 11 и приведения в действие этим агрегатом. Гидравлический насос 42 выполнен с возможностью соединения с трансмиссией 12 через гидравлический механизм 16 и/или через насос 56 гидравлической зарядки.

Понижающий давление распределитель 61 может быть фиксированным или регулируемым и может управлять давлением гидравлической жидкости в трубопроводе 62. Давление, поддерживаемое в трубопроводе 62, может быть взаимосвязанным с давлением в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14. Понижающий давление распределитель 61 может приводиться в действие вручную, посредством управляющей гидравлики или электронного управления. У контрольных распределителей 59, 60 может иметься давление срабатывания, соответствующее тому, что гидравлическая жидкость будет только входить в закрытый замкнутый гидравлический контур 14, если давление гидравлической жидкости в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 упадет ниже заданного давления. В качестве контрольных распределителей 59, 60 может использоваться любой тип направляющего гидрораспределителя.

Понижающий давление распределитель 61 обеспечивает поддержание давления гидравлической жидкости в трубопроводе 62 на постоянном уровне независимо от выхода насоса 56 гидравлической зарядки. Таким образом, гидравлическая жидкость может быть отдана закрытому замкнутому гидравлическому контуру 15 через контрольные распределители 59, 60, если давление гидравлической жидкости в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 15 упадет ниже давления гидравлической жидкости в трубопроводе 62. Поскольку утечки в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 могут вызвать понижение давления гидравлической жидкости, то объем гидравлической жидкости в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 следует поддерживать на приблизительно постоянном уровне.

Во время работы гидравлической системы управления 10, 47, 52 силовой агрегат 11 может подавать мощность на трансмиссию 12, гидравлический механизм 16, гидравлический насос 42 и/или ходовую часть 13. Закрытый замкнутый гидравлический контур 14 и вторичный гидравлический контур 15 могут быть выполнены с возможностью действовать совместно, по отдельности или бездействовать.

Входной вал гидравлического механизма 16 и ведущий вал гидравлического насоса 42 может вращаться, когда они получают мощность через действующее соединение с силовым агрегатом 11. Регулируемые устройства гидравлического механизма 16 и/или гидравлического насоса 42 могут быть ориентированы так, чтобы гидравлическая жидкость не перемещалась в закрытом замкнутом гидравлическом контуре 14 и/или во вторичном контуре 15, когда вращаются входной вал гидравлического насоса 42 и ведущий вал гидравлического механизма 16. Там, где одно из регулируемых устройств представляет собой наклонный диск, угол между нормалью к валу и поверхностью наклонного диска может быть во избежание перемещения гидравлической жидкости установлен на ноль градусов.

В расширенной конфигурации, с тем чтобы гидравлический механизм 16 мог сцепляться и расцепляться с трансмиссией 12 или силовым агрегатом 11, между ведущим валом гидравлического механизма 16 и выходным валом трансмиссии 12 или силового агрегата 11 могут быть размещены одна (один) или более муфт или торсионных конвертеров (не показаны). С тем чтобы гидравлический насос 42 мог сцепляться и расцепляться с гидравлическим механизмом 16, между ведущим валом гидравлического механизма 16 и входным валом гидравлического насоса 42 могут быть помещены муфта или торсионный конвертер (не показаны). Муфты и/или торсионные конвертеры могут сцепляться с целью подачи мощности, либо на гидравлический механизм 16, либо на гидравлический насос 42, либо на тот и другой. Гидравлический насос 42 может быть нагнетающим гидравлическим насосом постоянной или переменной подачи. Если постоянной, благодаря чему возможна подача гидравлической жидкости только с постоянной скоростью тока для определенного уровня мощности, то гидравлический насос 42 может приводиться в действие сцеплением соответствующих муфт или торсионных конвертеров. Если переменного, то гидравлический насос 42 может приводиться в действие сцеплением соответствующих муфт или торсионных конвертеров и регулировкой ориентации регулируемых устройств. Гидравлический механизм 16 может приводиться в действие сцеплением муфты или торсионного конвертера и регулировкой ориентации регулируемых устройств в гидравлическом механизме 16.

Когда закрытый замкнутый гидравлический контур 14 находится в рабочем состоянии, гидравлическая жидкость направляется по закрытому замкнутому гидравлическому контуру 14. В одном из рабочих режимов, который можно назвать «режимом зарядки», регулируемое устройство в гидравлическом механизме 16 ориентируется так, чтобы гидравлический механизм 16 действовал как насос, используя мощность, подаваемую силовым агрегатом 11. Задействуются распределители 17, 18, и гидравлическая жидкость направляется от второго аккумулятора 20 к первому аккумулятору 19. Гидравлическая жидкость накапливается под более высоким давлением в первом аккумуляторе, чем во втором аккумуляторе.

В следующем рабочем режиме гидравлической системы управления 10, который можно назвать «режимом разрядки», регулируемое устройство в гидравлическом механизме 16 может быть ориентировано так, чтобы гидравлический механизм 16 действовал как двигатель. Приводятся в действие распределители 17, 18, и первый аккумулятор 19 отдает гидравлическую жидкость, которая направляется через гидравлический механизм 16 и во второй аккумулятор 20. Благодаря этому гидравлический механизм 16 дополняет мощность силового агрегата 11 и может подавать мощность на трансмиссию 12 и/или гидравлический насос 42 через действующие соединения. Вследствие того что гидравлическая жидкость накапливается под более высоким давлением в первом аккумуляторе 19, чем во втором аккумуляторе 20, гидравлическая жидкость передается от первого аккумулятора 19 ко второму аккумулятору 20.

Специалисту в данной области техники желательно понимать, что в описанных выше режимах разрядки и зарядки первый и второй аккумуляторы могут меняться ролями. Таким образом, гидравлическая жидкость может направляться от второго аккумулятора 20 к первому аккумулятору 19 в режиме разрядки и от первого аккумулятора 19 ко второму аккумулятору 20 в режиме зарядки.

В следующем рабочем режиме гидравлической системы управления 10, который можно назвать «режимом управления», регулируемое устройство гидравлического механизма 16 ориентировано так, чтобы гидравлический механизм 16 действовал как насос, используя мощность подаваемую силовым агрегатом 11. Гидравлическая жидкость нагнетается в первую гидравлическую камеру 34 первого гидравлического привода 21 из первой гидравлической камеры 35 второго гидравлического привода 22 через первый распределитель 17, второй распределитель 18 и трубопроводы 23, 24, 27, 28. Давление гидравлической жидкости в первой гидравлической камере 34 растет, и поршень 32 смещается, выдвигая поршневой стержень 38 дальше наружу из корпуса 30 цилиндра. Гидравлическая жидкость в первой или второй гидравлической камере 34, 36 первого гидравлического привода 21 передается к первой или второй гидравлической камере 35, 37 второго гидравлического привода 22. Поршень 33 благодаря этому смещается и поршневой стержень 39 убирается дальше внутрь корпуса 31 цилиндра.

Согласно другой возможности, в режиме управления гидравлическая жидкость может нагнетаться в первую гидравлическую камеру 35 второго гидравлического привода 22 из первой гидравлической камеры 34 первого гидравлического привода 21. Благодаря этому поршень 33 может выдвигаться, а поршень 32 - убираться.

Режимы управления, зарядки и разрядки могут быть задействованы в любой момент времени вручную или, при помощи схемы управления, автоматически. Режим управления может включаться, когда действует рабочее приспособление или рабочий инструмент, прикрепленные к поршням 32, 33.

Режим зарядки может быть задействован, когда мощность, требуемая от силового агрегата 11 вторичным гидравлическим контуром 15 и ходовой частью 13, низка или выход мощности силового агрегата 11 ниже заданной величины. Заданная величина может быть максимальным выходом мощности, или допустимым выходом мощности, силового агрегата 11. Выход мощности силового агрегата 11 может увеличиваться для подачи на гидравлический механизм 16 мощности, достаточной, чтобы задействовать режим зарядки.

Режим разрядки может быть задействован, когда мощность, требуемая от силового агрегата 11 вторичным гидравлическим контуром 15 и ходовой частью 13, высока или выход мощности силового агрегата 11 выше заданной величины. Заданная величина может быть максимальным выходом мощности, или допустимым выходом мощности, силового агрегата 11. Когда задействован режим разрядки, мощность может подаваться на вторичный гидравлический контур 15 посредством гидравлического насоса 42 и/или на ходовую часть 13 при помощи трансмиссии 12 или силового агрегата 11. Подаваемая мощность может не зависеть от мощности или служить дополнением к мощности, подаваемой от силового агрегата 11 на закрытый замкнутый гидравлический контур 14, вторичный гидравлический контур 15, трансмиссию 12 и ходовую часть 13.

На фиг.4 изображен один из типов рабочих механизмов 65 в форме погрузчика обратная лопата, в котором может использоваться гидравлическая система управления 10, 47, 54. Рабочие приспособления 66, 67 погрузчика обратная лопата представляют собой погрузчик 66 и обратную лопату 67; каждое из них включает в себя набор стрел 68, 69, 70, 71. В качестве рабочих инструментов 72, 73 на фиг.4 изображены ковши, прикрепленные к стрелам 68, 71. Гидравлическая система управления 10, 47, 54, как описано выше, может использоваться для управления положением и ориентацией как собственно погрузчика обратная лопата, так и обратной лопаты 67 и погрузчика 71.

Согласно одной из конструкций, поршни 32, 33 могут крепиться к обратной лопате 67 и управлять движением вперед-назад, или качанием, обратной лопаты 67. Приводы вторичного гидравлического контура 15 могут крепиться к стрелам 68, 69, 70, 71 и ковшам 72, 73 обратной лопаты 67 и погрузчика 66 и таким образом управлять их положением.

Промышленная применимость

Раскрытая гидравлическая система управления 10, 47, 54, в которой закрытый замкнутый гидравлический контур 14 сочетает в себе закрытый замкнутый контур и систему накопления гидравлической энергии, может быть встроена в широкий набор рабочих механизмов.

Использование отдельного гидравлического механизма 16 для управления как закрытым замкнутым гидравлическим контуром, так и системой накопления гидравлической энергии позволяет избежать чрезмерной сложности и стоимости.

Гидравлическая система управления 10, 47, 54 может включать в себя силовой агрегат 11 с допустимой выходной мощностью, меньшей, чем требуется для ходовой части 13 и/или вторичного гидравлического контура 15. Когда для ходовой части 13 и/или вторичного гидравлического контура 15 требуется дополнительная мощность, может быть задействован режим разрядки.

Благодаря закрытому замкнутому гидравлическому контуру 14 гидравлическая система управления 10, 47, 54 позволяет осуществлять относительно плавное, простое и устойчивое управление первым и вторым гидравлическими приводами 21, 22.

Изобретение относится к гидравлической системе управления, содержащей комбинированный замкнутый закрытый гидравлический контур для управления двумя или более гидравлическими приводами и систему накопления гидравлической энергии, содержащую один или два аккумулятора. Технический результат - упрощение системы управления. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидравлическая система управления (10, 47, 54), содержащая силовой агрегат (11) и закрытый замкнутый гидравлический контур (14), при этом закрытый замкнутый гидравлический контур (14) содержит:
- гидравлический механизм (16), выполненный с возможностью соединения с силовым агрегатом (11);
- первый и второй аккумуляторы (19, 20) для накопления гидравлической жидкости;
- первый и второй гидравлические приводы (21, 22);
- первый распределитель (17) для избирательного направления гидравлической жидкости между гидравлическим механизмом (16) и первым аккумулятором (19) или первым гидравлическим приводом (21);
- второй распределитель (18) для избирательного направления гидравлической жидкости между гидравлическим механизмом (16) и вторым аккумулятором (20) или вторым гидравлическим приводом (22);
в котором первый гидравлический привод (21) жидкостно соединен со вторым гидравлическим приводом (22) одним или более трубопроводами (29).

2. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой первый и второй гидравлические приводы (21, 22) включают в себя каждый по меньшей мере две гидравлические камеры (34, 35, 36, 37).

3. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой гидравлический механизм (16) дополнительно включает в себя ведущий вал, а силовой агрегат (11) дополнительно включает в себя выходной вал; выходной вал силового агрегата (11) и ведущий вал гидравлического механизма (16) выполнены с возможностью соединения.

4. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.3, в которой выходной вал силового агрегата (11) и ведущий вал гидравлического механизма (16) выполнены с возможностью соединения посредством сцепленных шпонок.

5. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой гидравлический механизм (16) выполнен с возможностью соединения с силовым агрегатом (11) посредством трансмиссии (12).

6. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.5, в которой гидравлический механизм (16) дополнительно включает в себя ведущий вал, а трансмиссия (12) дополнительно включает в себя выходной вал; выходной вал и ведущий вал выполнены с возможностью соединения посредством муфты или сцепленных шпонок.

7. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.2, в которой вторые гидравлические камеры (36, 37) жидкостно соединены посредством трубопровода.

8. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.2, в которой вторая гидравлическая камера (36) первого гидравлического привода (21) жидкостно соединена с первой гидравлической камерой (35) второго гидравлического привода (22), а вторая гидравлическая камера (37) второго гидравлического привода (22) жидкостно соединена с первой гидравлической камерой (34) первого гидравлического привода (21).

9. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой гидравлический механизм (16) включает в себя ведущий вал и управляемое устройство, где управляемое устройство управляет скоростью тока гидравлической жидкости через гидравлический механизм (16).

10. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, дополнительно включающая в себя вторичный гидравлический контур (15); вторичный гидравлический контур (15), включающий в себя гидравлический насос (42), выполненный с возможностью соединения с силовым агрегатом (11), где гидравлический насос (42) сконструирован с возможностью избирательного направления гидравлической жидкости к гидравлическому контуру (44) основного рабочего приспособления.

11. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.10, в которой гидравлический насос (42) включает в себя входной вал, а гидравлический механизм (16) включает в себя ведущий вал; входной вал и ведущий вал выполнены с возможностью соединения посредством муфты или сцепленных шпонок.

12. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.10, в которой гидравлический насос (42) включает в себя входной вал и регулируемое устройство, где регулируемое устройство управляет скоростью тока гидравлической жидкости через гидравлический насос (42).

13. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.10, в которой гидравлический контур (44) основного рабочего приспособления включает в себя по меньшей мере один привод, управляющий рабочим приспособлением рабочего механизма.

14. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой первый и второй гидравлические приводы (21, 22) каждый включают в себя поршень (32, 33), а жидкостное соединение между гидравлическими приводами (21, 22) таково, что когда поршень (32, 33) убирается, другой поршень (33, 32) выдвигается.

15. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой гидравлическая жидкость накапливается в первом аккумуляторе (19) под более высоким давлением, чем гидравлическая жидкость, накопленная во втором аккумуляторе (20).

16. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, в которой первый и второй гидравлические приводы (21, 22) управляют качанием обратной лопаты на погрузчике обратная лопата.

17. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.1, дополнительно включающая в себя контур (48, 55) гидравлической зарядки, жидкостно соединенный с закрытым замкнутым гидравлическим контуром (14), где контур (48, 55) гидравлической зарядки включает в себя по меньшей мере один понижающий давление распределитель (49, 61), по меньшей мере один контрольный распределитель (50, 51, 59, 60) и по меньшей мере один трубопровод (52, 53, 58, 62, 64).

18. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.17, в которой гидравлическая жидкость направляется в контур (48, 55) гидравлической зарядки посредством гидравлического насоса (42), выполненного с возможностью соединения с гидравлическим механизмом (16).

19. Гидравлическая система управления (10, 47, 54) по п.17, в которой гидравлическая жидкость направляется в контур (48, 55) гидравлической зарядки посредством насоса (56) гидравлической зарядки, выполненного с возможностью соединения с гидравлическим механизмом (16).

20. Способ управления гидравлической системой управления (10, 47, 54), включающей в себя силовой агрегат (11) и закрытый замкнутый гидравлический контур (14); упомянутый закрытый замкнутый гидравлический контур (14), включающий в себя:
- гидравлический механизм (16), выполненный с возможностью соединения с силовым агрегатом (11);
- первый и второй аккумуляторы (19, 20) для накопления гидравлической жидкости;
- первый и второй гидравлические приводы (21, 22);
- первый и второй распределители (17,18);
в котором распределители (17, 18) выполнены с возможностью задействовать как тот, так и другой из них;
- режим зарядки, в котором гидравлическая жидкость направляется из второго аккумулятора (20) в первый аккумулятор (19);
- либо режим разрядки, в котором гидравлическая жидкость направляется из первого аккумулятора (19) во второй аккумулятор (20), так что гидравлический механизм (16) выделяет мощность;
- либо режим управления, в котором гидравлическая жидкость направляется из первого гидравлического привода (21) во второй (22) или наоборот.

21. Способ управления по п.20, в котором гидравлический насос (42) для направления гидравлической жидкости во вторичный гидравлический контур (15) выполнен с возможностью соединения с гидравлическим механизмом (16).

22. Способ управления по п.20, в котором режим зарядки задействуется, когда выход мощности силового агрегата (11) ниже заданного уровня.

23. Способ управления по п.20, в котором в котором режим разрядки задействуется, когда выход мощности силового агрегата (11) выше заданного уровня.

24. Способ управления по п.20, в котором контур (48, 55) гидравлической зарядки поддерживает объем гидравлической жидкости в закрытом замкнутом гидравлическом контуре (14) в заданном диапазоне.