Устройство для гашения колебаний металлоконструкций роторного экскаватора Советский патент 1986 года по МПК E02F3/26 E02F9/20 

Изобретение относится к экскаваторостроению, а именно к устройствам для гашения колебаний металлоконструкций экскаваторов. Цель изобретения - новышение эффективности гашения колебаний металлоконструкций роторного экскаватора за счет компенсации средней составляющей давления силового гидравлического органа роторного экскаватора. На фиг. 1 изображен роторный экскаватор с устройством для гашения колебаний; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления демпфирующими движениями штока силового гидравлического органа роторного экскаватора; на фиг. 3 - график изменения давления в силовом гидравлическом органе. Роторный экскаватор оборудован силовым гидравлическим органом 1 с блоком 2 управления его рабочими движениями (подъем и опускание роторной стрелы 3). На металлоконструкции роторного экскаватора, например, на роторной стреле 3 установлен датчик 4 колебаний, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю-формирователю 5 и блоку 6 управления демпфирующими движениями силового гидравлического органа. Блок 6 содержит гидрораспределитель 7, золотник которого связан с электромагнитным преобразователем 8, датчик 9 обратной связи по теремещению, в качестве которого в данном случае используется потенциометр, элемент 10 сравнения, первый 11 двухштоковый и второй 12 гидроцилиндры, дроссель 13 и гидроаккумулятор 14. Рабочие полости первого гидроцилиндра 11 подключены к гидрораспределителю 7. Первый щток первого гидроцилиндра 11 соединен с датчиком 9 и входом элемента 10 сравнения, выход последнего подключен к электромагнитному преобразователю 8. Рабочие полости второго гидроцилиндра 12 соединены между собой дросселем 13. Первая полость второго гидроцилиндра 12 подключена к гидроаккумулятору 14, а вторая - к силовому гидравлическому органу 1. Шток гидроцилиндра 12 и второй шток гидроцилиндра 11 жестко соединены между собой. Для питания гидросистемы служит насос 15. При работе экскаватора под действием переменных нагрузок, приложенных к рабочему органу, возникают колебания металлоконструкций, сопровождающиеся перемещениями роторной стрелы, противовесной консоли и других узлов, в результате чего возрастают динамические нагрузки в несущих-элементах, снижается надежность и долговечность металлоконструкций, создаются неблагоприятные условия труда для обслуживающего персонала за счет повышенного уровня вибраций на рабочих местах. Гашение колебаний металлоконструкций производится нутем демпфирующих движений штока силового гидравлического органа 1, осуществляемых в функции колебательной скорости роторной стрелы 3. При этом создается эффект вязкого сопротивления движению роторной стрелы и колебания металлоконструкций уменьшаются. Устройство работает следующим образом Электрический сигнал от датчика 4 колебаний подается на усилитель-формирователь 5 и далее поступает на вход блока 6 управления демпфирующими движениями. Указанный блок совместно с двухштоковым гидроцилиндром 11 образует следующий гидропривод, отрабатывающий заданные в электрической форме перемещения. При отсутствии электрического сигнала на входе блока 6 управления, что имеет место, например, на неработающей машине, напряжение на выходе элемента 10 сравнения равно нулю, обмотка электромагнитного преобразователя 8 не возбуждается и золотник гидрораспределителя 7 находится в среднем положении, цри котором обе полости двухщтокового гидроцилиндра 11 отключены от напорного ..,--.,., и сливного трубопроводов и шток его неподвижен, Пусть на один из входов элемента 10 сравнений, служащего входом блока 6 управления демпфирующими движениями, поступает электрический сигнал заданной величины и знака, тогда на выходе элемента 10 сравнения появляется напряжение, возбуждающее обмотку электромагнитного преобразователя 8, в результате чего золотник гидрораспределителя 7 перемещается, соединяя одну из полостей двухщтокового гидроцилиндра 11 с насосом 15, а другую - со сливом. Шток двухштокового гидроцилиндра 11 приходит в движение, продолжающееся до тех пор, пока электрический сигнал от датчика 9 обратной связи не сравняется с заданным сигналом. Заданный (управляющий) сигнал поступает на блок 6 от усилителя-формирователя 5. При этом напряжение на выходе элемента 10 сравнения становится равным нулю, золотник гидрораспределителя 7 возвращается в среднее положение, при котором трубопроводы перекрыты, и шток двухщтокового гидроцилиндра 11 останавливается, отработав задайное перемещение. Если в качестве датчика 4 колебаний используется акселерометр, а в качестве усилителя-формирователя 5 - интегратор, то во время работы экскаватора электрический сигнал на выходе датчика 4 колебаний является аналогом виброускорения роторной стрелы 3, а сигнал на выходе усилителяформирователя 5 - аналогом ее виброскорости. Следовательно, перемещение щтоков

гидроцилиндров, представляющее собой реакцию следящего гидропривода на входной сигнал, является функцией колебательной скорости роторной стрелы 3. При движении щтоков указанных гидроцилиндров влево жидкость из той полости гидроцилиндра 12, которая непосредственно связана с силовым гидравлическим органом 1, нагнетается в гидроцилиндр последнего, благодаря чему происходит демпфирующее перемещение его штока вверх, которое также, как перемещение щтоков первого 11 и второго 12 гидроцилиндров, является функцией скорости колебаний роторной стрелы 3. Одновременно гидроаккумулятор 14 компенсирует недостаток жидкости в той полости гидроцилиндра 12, которая не связана непосредственно с силовым гидравлическим органом 1. Дроссель 13 отрегулирован таким образом, что поток жидкости, протекающей из одной полости гидроцилиндра 12 в другую, в 5-10 раз меньще потока, идущего из гидроцилиндра 12 к силовому гидравлическому органу 1, благодаря чему объемные потери через дроссель 13 не препятствуют осуществлению демпфирующих движений штока силового гидравлического органа 1.

При движении поршня гидроцилиндра 12 вправо происходит демпфирующее перемещение штока силового гидравлического органа 1 вниз, а избыток жидкости из правой полости гидроцилиндра 12 поступает в гидроаккумулятор 14.

Если во время работы экскаватора происходит относительно медленное изменение иа-грузки на силовой гидравлический орган 1, например, при изменении угла наклона роторной стрелы 3, то давление в обеих полостях гидроцилиндра 12 выравнивается за счет протекания жидкости через дроссель 13.

На фиг. 3 приведен график изменения давления Р в силовом гидравлическом органе 1 в функции времени t (кривая I соответствует средней составляющей давления, зависящей от весовых нагрузок и усилия на рабочем органе экскаватора, а кривая II является динамической составляющей, возникающей за счет колебаний металлоконструкций и преодолеваемой при движении щтока гидроцилиндра 12). Отнощение периодов изменения составляющих I и II друг к другу для различных экскаваторов лежит в пределах 5-10, т.е. составляющая I изменяется относительно медленно по сравнению с составляющей II, что позволяет за счет протекания жидкости через дроссель 13 практически полностью выравнивать давление в обеих полостях гидроцилиндра 12 при изменении составляющей I и назначать усилие на штоке гидроцилиндра 11 с учетом лишь составляющей II. Для роторных экскаваторов различного класса вике/ о. 20-40, где максимальное значение давления, Ро. - амплитуда составляющей II. Следовательно, давление в двухштоковом гидроцилиндре 11 соответственно в 20-40 раз меньше давления в полостях гидроцилиндра 12 (при условии равенства рабочих площадей), что позволяет во столько же раз уменьщить энергию, затрачиваемую на гащение колебаний.

Вместимость гидроаккумулятора 14 определяется таким образом, что при колебательных движениях штока 8 гидроцилиндра 12, происходящих с периодом изменения составляющей II, разница давлений в полостях этого цилиндра не превышает 10-

20%. В противном случае необходимое усилие на первом штоке двухштокового гидроцилиндра 11, а следовательно, и расход энергии, затрачиваемый на гащение колебаний, возрастают.

Формула изобретения

Устройство для гащения колебаний металлоконструкций роторного экскаватора, содержащее блок управления рабочими движениями силового гидравлического органа роторного экскаватора, датчик кол-ебаний, установленный на роторной стреле, выход которого соединен через усилительформирователь с блоком управления демпфирующими движениями силового гидравлического органа, состоящего из датчика обратной связи по перемещению, элемента сравнения, гидрораспределителя с электромагнитным преобразователем, первого двухщтокового гидроцилиндра, шток которого соединен с датчиком обратной связи и с входом элеменга сравнения, выход последнего подключен к электромагнитному преобразователю, а вторая рабочая полость первого двухщтокового гидроцилиндра подключена к гидрораспределителю, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности гашения колебаний металлоконструкций роторного экскаватора за счет компенсации средней составляющей давления силового гидравлического органа, оно снабжено вторым гидроцилиндром, дросселем и гидроаккумулятором, установленными в блоке управления демпфирующими движениями, а первая рабочая полость первого двухщтокового гидроцилиндра подключена к гидрораспределителю, второй щток первого двухштокового гидроцилинДра жестко соединен со штоком второго гидроцилиндра, обе рабочие полости которого соединены между собой, при этом первая полость его подключена к гидроаккумулятору, а вторая - к силовому гидравлическому органу роторного экскаватора.

/

iK

Фиг. 2

Изобретение относится к экскаваторостроению и нозволяет эффективно гасить колебания металлоконструкций (МК) роторного экскаватора за счет компенсации средней составляющей давления силового гидравлического органа (СГО) роторного экскаватора. Для этого осуществляют демпфирующие движения штока СГО 1 в функции колебательной скорости роторной стрелы (PC). При этом создается эффект вязкого сопротивления движению PC и колебания металлоконструкций уменьшаются. От установленного на PC датчика колебаний сигнал через усилитель-формирователь 5 поступает на вход блока 6 управления демпфирующими движениями. На выходе элемента 10 сравнения, являющегося входом блока 6, появляется напряжение, возбуждающее обмотку эл. магнитного преобразователя 8. Золотник гидрораспределителя 7, перемещаясь, соединяет одну nojrocTb двухштокового гидроцилиндра (ГЦ) 11 с насосом 15, а другую - со сливом. Шток ГЦ 11 передвигается до тех пор, пока сигнал 3 от датчика 9 обратной связи не сравняется с заданным сигналом. При перемещении щто- /Л ков ГЦ 11 и связанного с ним ГЦ 12 про- J исходит демпфирующее движение штока Г СГО 1, которое является функцией колебаний PC. Гидроаккумулятор 14 компен- В сирует недостаток жидкости в полости гЦ 12, не связанной с СГО 1. 3 ил. . to со 4