Способ управления рабочим органом землеройно-транспортной машины и гидропривод для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК E02F9/22 

/ V / fS /7 Iff

СО (X) ю

го

/5

Давление в -ингорной гил ;оЧ1;11ии (TJ} 7 ограничивают яа уро;1не., поотиетст- в то1цем смещению центра j a:-i: eini t NUI- uiHiibi на расстояние 7-U)/o прГч/чг ; г.о- верхности ее движителей н сторону задней части машины. Гидропривод jjc- а.чизующий способ, содержит бак 5, насос бе, капо1;ну 0 7 и сливнурп 8 iVI подводящие Ю и уирявллющие Пк, че- тырехпозициовный ГР 11, упраБлкемый клапан (К) 16, преобра :к1ватель давления в виде вepeгyлиpye -h;гo дроссе- .пя 14 и гидроцили1-;др 1/ у::рявления

1( и с i вите:1ьныь M-iPiiT(jM является К 12, вход которо- связал с ГР 11s выход - с ба

) , П З ГСМ | Р I I Ji ОДНОЙ ИОluni его чоло1 ;;ика 1 В сообщает ка- ;;у 13 уврав ;1}:ия К 12 с sixonoM К . Последний автоматически поддер- напорное давление на уровне э ь:С: ечииаю1 ем оптимазпд ую мощность

:-Л /блСВИЯ РО ФИ УСЛОВИИ ДОНуСТИМО

с;нижения тяго}1ОЙ мощности, с гова- :- ,аемовчО 1елич tjHoj смещения В ептра дав

Изобретение предназначено для управления бульдозерны - рабочим оборудованием машины в процессе разработки грунта при наличии широкого спектра внешних нагрузок Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение надежности работы машины и гидропривода при заглублении рабочего органа (РО). Способ предусматривает пропорциональное регулирование скорости выглубления и заглубления РО путем изменения проходного сечения дросселя гндропризода, образованного кромками 26 и 27 золотника 18 гидрораспределителя (ГР) II с одновременным автоматическш.1 поддержанием на нем постоянного перепада давления. о iS

Из1)брете11ис :)тнос;;тся к зем, 1е)ой- 1Ю-транспортны ; мau:иf a мреимущсс ; - венно циклического действии, и может бытв исгюльзова для унравле- }И5Я () рабочим оборудованием машинь: з процессе 1:аз 1абС :-1-си грунта при нали:1ии широксм - сп - К1 ра па грузсж .

n.e.iii. изобретения -- снил . гозатрат и п дзышен; наде;киости :д;- боты машины п гидропрпво;(а jipi; за. - лублелпи рабо тего оргава.

На фиг, 1 приведена с.:хема сил дг п- ст в аощих на машину в процессе arjiyf- леиия рабочегс органа j на фи1 . 2 - принцигша.льно-констру ктин аая схема гидропривода, рса.тизующе г о ;1редла- гаемый способ; на фиг, 3 - часть прин11ИП иаль 1ой схемь гидропривода с обратным клапаном и дросселем; im фиг, 4 - привци:тиально-кО -:структР г- - ная схема гндропривод,а с чонструктпв- вариантом В1 1подвен ,;; оазгрузкп насоса; на (})иг. 5 - ча.ст пр;-п1пипиа- льно-ковстру; гпзной схемь г пдр (nip и вода с регулятором в iiepe. клапане .

Схема 5 прп неаеннаи ла (риг . 1, иллюстрирует cyjiu ocTB предла способа и в( 1зможности определения оптимального уровня мощности заглуб.че- ния (уров15я ограничения напорвого давления). Здесь отражаются фак 1-о1 ы взаимоде1 С7 вия :;)абочего О1) с грунтом, остовом мгпиины п ее ходоЕ ой части с грунтом. В кач естве зег4.иер ОЙ- но-транснортвой машины вз} Т булвдс 5

2

первый аг регат .э с:. тра1;тора с ;:олужестким Л О дре С СО рив а , что влг;ется доми)Игру о;цей тендетшией для уше ста ующил л liep С ;ект}Ш)1ЫХ машин.

Агрегат содгр:;: -;- осгов 1 машины, хп;|.:;ву| 1 тeJieжкy 2 с гуселичл лми ; ;г;ч ; имп, г мск Ч1- ми дл1П1у pa6cj4tni по- ; .|с ;чС ;и Lp., ::оедипев -:ую с остовом i :--ipi:jipiiii в точке Л,, рессору 3, сое .i i};;0 iy ;; ХО/ГПВуЮ ТГ:,геЖКУ И ОСТОВ,

;;а.б-;. Чпй орга} (бульдозер) А, гидроци- iiiBJ,p управления которым Трисоединен в .; J ., Сk.;;г нощевие меж- ;,у - О днос гью за г:1уб. и ;яг1-;вой п,. ью. определ п:.;;(ее уровень огра- ini ieiinH давления J псобенно наглядно вляет ся ;; :гя ai peraTa именно такого типа, а других типов также ст;;( справед,д1шым, так как фактор ;:н:.-1желия тяговс. й мо 1;ности - смещение давле})пя - ис;сит универс:аль- iibu i характер ,

Способ .твляется следующим образом.

Г- е 1 улирова:-(ие тя говой загрузки агг сгата в проце.ссе разработки врун- ; с ::ри в1)ПЛ1ублен1 И рабочего органа пр сдпвод ится путем изменения его ско- ;:ропорцйо; альво входному управляющему сигналу (1 апример, от операт О ра) . При этом автоматически пол/;е1)жв:вается пО СТоявный перепад л,г1в. на управляющем дросселе гид- р;к:рпвода и устававлив.ается напорное ;,;;вление по ypOBii;o лоложи- то ;ьно1 ( ваг рузки, т.е. реализуется ид fia HJ -ИЛ ее к а я от р пца тел в 11ая обрат313

ная связь по перепаду давления (скорости рабочего органа) или другими словами - позиционное регулирование рабочего органа. Под позиционным ре- гулированием подразумевается регулирование при независимости механических характеристик гидропривода (соотношение задаваемой скорости вы- глубления рабочего органа от сигнала управления) от уровня внешней поло-: жительной нагрузки, 1 ормально приложенной к рабочему органу. Управление рабочим процессом при заглублении рабочего органа согласно предлагаемому способу осуществляется путем автоматического установления напорного давления, а значит и силы воздействия на грунт и остов агрегата на определенном, оговоренном через смещение его центра давления, уровне независимо от знака и величины внеишей нагрузки. Таким образом осуществляется гидравлическая отрицательная обратная связь по напорному давлению, дру- гими словами - силовое регулирование рабочего органа. При этом сохраняется возможность измерения скорости заглубления путем изменения сечения управляющего дросселя. Такой алгоритм рабочего процесса вызван необходимостью осуществления в ходе серии последовательных циклов заглубления как точной и своевременной перестановки

рабочего органа, так и максимально

возможного уровня мощности заглубления, .в особенности начального. При условии статистически неопределенного характера действующих по нормали нагрузок при заглублении осуществле- ние предлагаемого спЬсоба з- страняет субъективный фактор в лице оператора и гарантирует в любых грунтовых условиях максимальную мощность заглубления. Способ предусматривает у вязы- ванне уровня регулирования силового воздействия на рабочий орган и остов агрегата с его весовыми и тягово- сцепными показателями, которые проявляются через мощность заглубления

Р Ч заг, где F J. - сила воздействия на грунт через рабочий орган; Vj(j,r - скорость заглубления, и тяговую мощность N Fj-V, где F - сила

копания.

скорость агрегата.

Сущность проблемы состоит в том, что необходимо обеспечить при заглублении такой уровень силы воздействия

ю 15 20 25 ЗО

Jo

JQ д

0

5

144

на грунт через рабочий орган -4 (фиг. 1) и на остов 1 через точку крепления гилроцилиндра,, который дает максимальньй уровень Ngcsr ри допустимом сн 1жении Nj, Стремление увеличивать Nj влечет снтскение N-- из- за поворота остова I под действием силы Ff относительно то лки А и сопут- стз тощего изменения эпюры давления под движителями ходовой тележки 2, количественно вьгра жающегося через смещение центра давления агрегата. Теоретические и экспериментальные исследования показЕ шают, что прекраше- ние фактического роста Ng,. соответствует моменту раяжатия рессоры 3$ так как при этом воздействие веса остова на грунт близко к л ркс1гм тчу (Fg 0), ив то же -врег я вес ходс. тележки 2 обусловливает смещечт е центра давления на такую величину, которая обеспечивает достаточный запас сцепны х СБОЙСГ-В дв1-гкителей и максимальное снижение пог.езнсп тяговой мощности N из-за буксования. Величина Tpe6ye. смещеннл центра давления соответствует трапециевидной эпюре давлений и аналитически определяется фо п лой расположения ее центра тяжести. Для промышленных тракторов интервал смещения составляет 7-10% от полной дл.чны рабочей поверхности движителей, отсчитываемый от положения при нижнасвободном положении рабочего органа, Измененрге скорости заглубле;-:ия при этом будет -производиться aEтo aти-;ecк J, баз участия оператора, в зависи.;остя о г категории разрабатываемого грунта,

Гидропривод,.Е котором реализован предлагаемый способ (фиг, 2) содер- дит бак 5, насос 6 напорную 7 и сливную 8 линии, подводящз е гидроли- нии 9 и lOj гидрораспреде.пигель 1i, yпpaвляe fый клапан 12 размости давления с пружиной, вход которого сообщен с напорной гидролинией 7, ныход - со сливной гидролинней 8j а камера

13управления через преобразователь

14давления сообщена с гидрораспре- делителеи 11 и входом предохранительного клапана 15. Переливной клапан

16 снабжен пр жиной. Преобразователь 14 давления вьшолнен в виде нерегули- ;руемого дросселя. Гидроцилиндр 17 управления рабочим органом сообщен с гидрораспределителем 11 подводящими гидролиниями 9 и 10, гидрораспредели eJHj ;;а BCJKI r;.;t;vi;. io 1;меет фоточки к гл;ер м;ле 25, упэг: - ляющие дросселирующие ьч/омки 2ь и 27 и снабжен у равляюп;е;; ;ни;:рслиии-- ей 28 „

В гидропрнвс1де по фиг, 3 схема преобразователя давле;-5Ия состоит vr обратного клапгка 29, установленного в управляющей г идролянии 2x8,, и дополнительно нере):улируекого дрос-- селя 30,, рас:положенного ь- одном корпусе с клапаном 12 разнос Oi /давлений.

Гидропривод по фиг,, -; отличается схемой разгр узк ; насоса я нейтрали и схемой , ГЕления пл.аваю1иегс положения о Cxev-ia 5 Р.ОМИМО вышеназван- ных э:1ементон, содер л:1гг 1гро-то 1ку 31 , сверление 32 и про С ку 33, pacncj - ложенные на ра::предел15тгльном йогют- ннкс 18., обратный клала;; 34, торио- полости 35 н 35 управления

Гидропривод но cbijF, 5 дополнр5тель- но содерл ит 37 и дросселирующий золотник 38 с кромкаки 39 и О, Также iisMeiiena конструкция перелив-- него клапана т 6, сод,ержа1дсго камеру управлен ш 41 .

Г дропривод (фпг. 2) работает сле- дующ1-ЕМ образо г,

Обеснечявается {етЬ ре зксплуата- цислнмх рсжи-ча ; Кейтраггь, Бгл луб- ленпе, Заг.ч- бление J Плаъаю дее положение .В г1еЙ1 0 ль iac;cc С разгружен через проточк л 21 2,

тк гидроцилиндра 17 разобщены между собой и с баком 5, Эти достигается удержание органа з его вы- вегаенном положения По ость 12 сообщается с баком 5 через проточку 23 и сзеоление 25

ется перемешемия золотник 18 вправо, , рручкую, т-ли посредством гидроусилителя. :1ли гидроусилителя с ооупраялРН11ем, При это- проточки 21 и 22 нерекрмваются и тем cahbiM увеличивается дапление на зы-поступает в гидролини о j и по.;:ос1Л- гидроцилиндра 17 „ На д/росселирукдей кромке 26 создается перепад 11авления и давление в гидролинии 10 л.одноди.т- ся по гидролинии 28 ;еоез . дроссель 14 в камеру 13 упраилепня клапана 12, которьп под действием разн-х;т1- ; давлений устана:з. тивае1 напорно

)т от с -екечи ,1Я рабочего лрплодного ее илгия :и;ло Г Ника 18. При шкланей ьаурузки г:ри пере- П1тока Г ИдрО1 Илиндра 17 с за- UiHHoi скоростью5 изменяется давление перепада на клапане 12 и он в свою очередь изь1е;- яет свое положение такир-i образом, чтобы восстановить первоначальную скорость и перепад давлений; г-ри отом напорное давление. и даплен.ие в г лдро.линии 28 устанавливаются по зфОЕНю внепне.й нагрузки, i anre.i образом реа.пизуется известный г - инттип гидпаилической отрицательной обратной связи -so г;ерепаду давления и принцип позицио И О о регулирования. различных смеп:е пп -тх зо.лотника 18 с;корость перег еиения штока будет пропорционалы о .меняться при наличии вьтаеуказанногс процесса установления перепада .дав..ч - Прл достшкен.ии внешг Сй нагрузки,, соответствующего настоойке предохранительного :.п. ,п-анл : ), пос.педний срабатывает и чЛ -рани -тивает цав. в напорной 1 идролин1-Н1 7 па уровне,, задаваемом с епенью поджатия его пр кинь.

Ре/лим Заглуб.пения осуа ествляет- .:.R смещением золотн;п а 18 влево. При v ГОК проис: о;:,и : процесс загрузки гид- po;;af;oca 6„ Рабочая жидкостт- поступает в гидроли:Т ;-5-э 9 и перепад образует- я на дросселиру101 |ей кромке золотнн- Kf iB, Давление Р идролинии 9 подзо- jiiiTC . в полость 3 V через гиароли- ишо 28, дроссель 1-., проточтч у 2ч . тзходу перел -шног о клапана 16„ Про- пасс устаноЕ.ления перепада давления происходит аналогично режиму Выглуб- , 3; ачение поддерживаемого дав- ле}-ия в г идрслинии 9.,. полости гидро П лпндт)а 1 и гид)эол1П15-ш 7 (с учетом пс:репада даз.ленпл) устанавлинается 1:оотлюше. шем рабочего сечения клапа а 16 степенью поджатия ег о прул;инЫо

1 Р

ра.льное исполнение давление в полос- ях 13 - по-,д к.лапаном 15 сбрасывается через гидлолинию 28j проточку 23 и сверление 25 Б с.ливную гидролинию : п далее в бак 5, В случае работы на ; Клоне оператор вручнуи изменяет ста- п ьнь поджатия пру/кипы клапана Ibj тем самым изменяя уровень о.;-раничения

15

20

25

напорного давле}1ия в линиях / и 9, Режим Плавающее положение осуществляется смещением золотника 18 влево о упора. При этом полости гидроцилиндра 17 сообщаются между собой и сливной линией 8 через проточки 19 и 21. Насос 6 разгружен через проточку 22,

Гидропривод представленнь й на д фиг, 3, функционирует аналогичным образом, но при этом динамические характеристики клапана 12 разности давлений улучшаются, так как наличие дросселя 30 в клапане 12 способствует меньшей степени его демпфирования, а значит, и запаздывания во время переходных режимов, В гидроприводе, представленном на фиг. 4, общая логика работы и объем выполняемых функций остаются неизменными. Золотник смещается с помощью гидроусили- путем изменения давления в торовых камерах управления 35 и 36. режиме Нейтраль насос 6 разгруен через клапан 12, камера 13 управения которого сообщается со сливной гидролг;нией 8 через проточку 23 и сверление 25. В этой связи клапан 12 и его пружина обладают иными конструкт; га ными параметрами по сравнению с кодификациями на фиг. 2 и 3. Осуествление режима Плавающее положение , производится смещением золотника 18 влево, в сторону позиции Выглубление. При этом насос 6 разгружен через клапан 12, проточку 31 и сверление 32, Полости гидроцилиндра 17 сообтдаются между собой и сливной г щролинией 8 через проточки 20 и 33, расположенные на золотнике 18..

Регулятор переливного клапана 16, представленный на фиг, 5, функционирует следующим образом При работе машины на уклоне маятник 37 отклоняется на соответств: тощий угол и сдвигает дросселирующий золотник 38-на соответствующее расстояние. При этом меняется соотношение проходных сечений кромок 39 и 40 золотника 38 и соответственно давлений в камере 41 50 управления. Разность давлений обуславливает смещение клапана 16 и изменение уровня ограничения напорного давленияJ соответствующего измеренному уровню уклона.55 Формула изобретения

35

40

45

5

0

5

д

0 5

0

5

0

5

ны, заключающийся в том, что скорость заглубления и выглубления рабочего органа задают изменением проходного сечения дросселя гидропривода с од- новременньм поддержанием на нем постоянного перепада давления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения надежности работы машины при заглублении рабочего органа, давление в напорной гидролинии гидропривода ограничивают на уровне, соответствующем смещению центра давления машины на расстояние 7-10% длины рабочей поверхности ее движителей в сторону задней части машины.

в одной из позиций его золотника камеры управления клапана разности давлений с входом переливного клапана,

и камере управления клапана разности давлений, и обратным клапаном, вход которого сообщен с камерой уп- равления клапана разности давлений, а выход - с гидрораспределителем.

ной из позиций дросселирующего золот-рл 1р(пе,;-:1тель ыполнен с возмож-- ника камера управления пере.-1ивног;;иосгью разгрузки iracoca в нейтраль- клапана сообщена с его ркодом.. а а мй по:и{цик егс яолотника и v пози- другой позрщии - с баком , ипи, соответствующей соединению ра5, Гидропривод по ш; „ 2 - 4,, О :- rjci4Hx гголостей гтадроцилиндра управлс

л и ч а ю ui и и с я тем,, -го идро-н ш -абочим опганом со слиром.

4

Фие.