Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора Советский патент 1990 года по МПК E02F9/16 

Изобретение относится к землеройному машиностроению, а именно к устройствам виброзащиты кабин землеройных машин.

Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет его упрощения .

На фиг. 1 представлена схема установки двух кабин машиниста на ме- таллоконструкциях роторного экскаватора; на фигг 2 и 3 - принципиальная схема системы виброзащиты кабины машиниста экскаватора; на фиг. 4 - упрощенный график перемещений ме- таллоконструкций экскаватора в местах установки кабин; на фигс 5 - амплитудно-частотные характеристики.

Роторный экскаватор (фиг. 1) имеет две кабины, одна из которых предназ- начена для управления рабочими движениями экскаватора, другая - для управления разгрузкой Между кабиной 1 и металлоконструкцией 2 установлен гидравлический исполнительный орган 3, а также упругий элемент 4, выполненный, например, в виде пружин„ Блок 5 управления включает формирователь 6 сигнала управления, выполненный в частном случае в виде интегратора, усилитель 7 мощности, а также дросселирующий гидрораспределитель 8, обмотка управления которого подключена к выходу усилителя 7 мощности. Гидрораспределитель 8 при помощи трубопроводов 9 соединен с рабочими полостями гидравлического исполнительного органа Зс Датчик 10 колебаний, выполненный в частном случае в виде акселерометра, закреплен на кабине 1 и подключен через ограничивающий фильтр 11 к формирователю 6. К трубопроводам 9 параллельно блоку 5 управления подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, состоящее из двух линейных дросселей 13 и 14, подключенных через обратные клапаны 15 и 16 во встречном друг другу направлении к трубопроводам 9. Линейный дроссель 13 и 14 содержит конус 17 и мембрану 18 с отверстием, в которое входит конус 1 Поршневая полость гидравлического исполнительного органа 3 соединена с гидроаккумулятором 19. Экскаватор включает в себя роторную стрелу 20 с рабочим органом 21 и разгрузочную консоль 22, Для фиксации кабины 1 в горизонтальном направлении служат

Q 5

0 5 0 5 Q

0

5

направляющие 23, связанные с металлоконструкцией.

При работе экскаватора под действием переменных нагрузок, приложенных к рабочему органу 21, возникают вертикальные колебания у металлоконструкции 2. Спектр частот колебаний включает в себя как низкочастотную часть (0,6-4 Гц), соответствующую основным формам колебаний металлоконструкций, так и высокочастотные составляющие (4-20 Гц), генерируемые, приводами механизмов, движущимися элементами транспортеров и тгд„ Через упругий элемент 4 и гидравлический исполнительный орган 3 колебания металлоконструкции 2 передаются на кабину 1, в результате чего происходят колебательные смещения кабины х. Разность амплитуд и фаз колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 приводит к перемещениям последних относительно друг друга, сопровождающимся перемещениями штока гидравлического исполнительного органа 3 относительно его корпуса. Электрический сигнал от датчика 10 колебаний кабины 1 поступает на ограничивающий фильтр 11. Если в спектре возмущения со стороны металлоконструкции присутствуют лишь высокочастотные гармоники с частотой СО , где соо - собственная частота колебаний кабины на упругом элементе, то в силу указанной выше особенности настройки ограничивающего фильтра 11, сигнал на его выходе отсутствует, напряжение на обмотке управления гидрораспределителя 8 равно нулю, золотник последнего находится в среднем положении, когда окна золотника, связанные с трубопроводами 9, перекрыты, и при движении штока относительно корпуса гидравлического исполнительного органа 3 жидкость поступает из одной полости цилиндра в другую через один из линейных дросселей 13 или 14 в зависимости от направления движения штока. Если, например, шток движется относительно металлоконструкции 2 вверх, жидкость через обратный клапан 15 и линейный дроссель 13 перетекает из штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 в его поршневую полость. Разность объемов жидкости в указанных полостях компенсируется гидроаккумулятором 19. За счет гопротивлем 13, давление в штоковой полости превышает давление в поршневой полости, благодаря чему создается сопротивление перемещению штока относительно цилиндра . Если же кабина 1 со штоком движутся относительно металлоконструкции 2 вниз, то жидкость через клапан 16 и линейный дроссель 14 поступает в обратном направлении: из поршневой полости в штоковую. За счет сопротивления, создаваемого дроселем 14, давление в поршневой полости превышает давление в штоковой полости, благодаря чему возникает сила, препятствующая движению штока относительно цилиндра гидравлического исполнительного органа 3. Сопротивление дросселей 13 и 14 регулируется изменением проходного сечения между конусом 17 и мембраной 18, например, путем осевого перемещения конуса 17. Чем меньше проход--. ное сечение дросселя, тем больше его гидравлическое сопротивление, а также сопротивление при движении штока относительно цилиндра гидравлическог исполнительного органа 3 и, как следствие, тем больше степень передачи высокочастотных колебаний от металлоконструкции 2 к кабине 1. Для уменьшения высокочастотных (С0 л|2и0) колебаний кабины дроссели 13 и 14 настроены на минимальное сопротивление, обеспечивающее заданную степень демпфирования указанных колебаний, нпример, с декрементом о 0,1...О,2, Б этом случае характеристика рассматриваемой системы виброзащиты в диапазоне возмущающих частот (л) близка к характеристике идеальной (чисто упругой) подвески,

Если в спектре возмущения со стороны металлоконструкций появляются низкочастотные составляющие (со -sZcOg колебания кабины начинают возрастать электрический сигнал, пропорциональный виброускорению кабины 1, от датчика 10 колебаний поступает через фильтр 11 на вход формирователя 6, где интегрируется. С выхода формирователя 6 напряжение, пропорциональное абсолютной виброскорости кабины 1, поступает на усилитель 7 мощности и далее на обмотку управления дросселирующего гидрораспределителя 8, у которого ширина открытия щели, а следовательно, и расход жидкости пропор774

ционольны входному сигналу, т.е. ннброскорости кабины 1. Если виброскорость кабины 1 направлена вниз, то золотник гидрораспределнтеля 8 поднимается на фиг. 2 вверх, жидкость проходит от насоса по нижнему из трубопроводов 9 через клапан 16, линейный дроссель 14 и через слив- Q ное окно гидрораспределителя 8 возвращается в бак. За счет сопротив5

0

5

0

5

0

5

0

ления, создаваемого дросселем 14, давление в поршневой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, что и создает силу, противодействующую колебательному перемещению кабины 1 вниз. Если скорость кабины 1 при колебаниях направлена вверх, то золотник гидрораспределителя 8 опускается в соответствии с фиг. 2 вниз, и жидкость проходит путь от насоса на слив через верхний из трубопроводов 9, клапан 15 и линейный дроссель 13. Вследствие сопротивления, создаваемого дросселем 13, давление в штоковой полости гидравлического исполнительного органа 3 возрастает, возникающее при этом усилие на штоке препятствует колебательному движению кабины 1 вверх. В результате происходит уменьшение колебаний кабины на частотах СьКч2с00. При этом эффект гашения колебаний кабины создается благодаря тому, что сила сопротивления движению кабины направлена противоположно ее СКОРОСТИ.

В простейшем случае график виброперемещений металлоконструкций экскаватора имеет вид кривой а на фиг„ 4, т е возмущающее воздействие на кабину складывается из низкочастотной (кривая S на фиг. 4) и высокочастотной составляющих Подобны закон изменения имеет и давление в рабочих полостях гидравлического исполнительного органа 3 при действии системы виброзащиты, причем низкочастотная составляющая давления, обеспечивающая демпфирующее воздействие на кабину, создается при помощи блока 5 управления, а высокочастотная составляющая давления, участвующая в передаче высокочастотных колебаний от металлоконструкций в кабине, сводится к минимуму путем соответствующей настройки линейных дроссспей 13 и 14, Чтобы гашение низкой, л с тотных колебаний кабины не сопровождат лось усилением высокочастотных колебаний, в изобретении использовано линейное гидравлическое сопротивление 12, обеспечивающее линейную зависимость перепада давления Р от расхода Q жидкости.

На фиг. 5 через /у/ и /х/ обозначены амплитуды колебаний металлоконструкции 2 и кабины 1 соответственно. Кривая Ь является амплитудно- частотной характеристикой (АЧХ) предложенной системы виброзащиты кабины. Кривая 1 представляет собой АЧХ той же системы, но при отключенном блоке 5 управления. В этом случае ограничение резонансных колебаний происходит лишь за счет гидросопротивления в дросселях 13, 14„ Подобные системы виброзащиты являются пассивными Кривая q соответствует АЧХ активной виброзащитной системы, которая отличается от предложенной отсутствием линейного гидравлического сопротивления 12. Как следует из сравнения указанных кривых, предложенная система виброзащиты кабины сочетает в себе достоинства пассивных и активных виброзащитных систем при одновременном упрощении устройства по сравнению с известными комбинированными системами,, Поскольку независимо от степени демпфирования АЧХ пассивных систем виброзащиты проходят через точку с координатами (, 1), то в частном случае ограничивающий фильтр 11 настраивается на срез частот, превышающих частоту собственных колебаний кабины

5

0

5

0

5

0

на упругом элементе более чем в раз.

Использование изобретения позволяет существенно упростить систему виброзащиты кабины машиниста экскаватора.

Формула изобретения

1о Устройство виброзащиты кабины машиниста экскаватора, содержащее упругий элемент, установленный между кабиной и металлоконструкцией экскаватора, на которой размещен гидравлический исполнительный орган, установленный на кабине экскаватора, датчик колебаний, выход которого через ограничивающий фильтр подключен к входу блока управления, гидравлические выходы которого подключены к соответствующим входам гидравлического исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет его упрощения, оно снабжено линейным гидравлическим сопротивлением, установленным между гидравлическими выходами блока управления, при этом шток гидравлического исполнительного органа соединен с кабиной машиниста экскаватора

2о Устройство ITO п. 1, отличающееся тем, что линейное гидравлическое сопротивление выполнено в виде двух линейных дросселей, вход каждого дросселя через обратный клапан соединен с выходом другого дросселя и является выводом линейного гидравлического сопротивления.

21

Изобретение относится к землеройному машиностроению и предназначено для виброзащиты кабин землеройных машин. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет его упрощения. На кабине 1, связанной с корпусом 2 экскаватора посредством упругого элемента 4 и гидравлического исполнительного органа (ГИО) 3, установлен датчик 10 колебаний. Шток ГИО 3 соединен с кабиной 1. Сигнал с датчика 10 через ограничивающий фильтр 11 подается на блок 5 управления, где синхронно с изменениями виброскорости кабины 1 вырабатываются управляющие импульсы расхода жидкости в ГИО 3. Параллельно входным трубопроводам 9 между гидравлическими выходами блока 5 управления подключено линейное гидравлическое сопротивление 12, которое позволяет снизить амплитуды вибрации кабины 1 как на низких частотах (порядка 0,6 - 4 Гц), так и на частотах более 6 Гц. При этом используется одноярусная конструкция подвески вместо двухъярусной, что дает возможность уменьшить трение в направляющем механизме. Уменьшается также степень передачи вибрации на кабину 1 через силы трения в направляющих 13 в обход упругих элементов 4 подвески. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

47/Г//////////// ///////Л

фие.1

П

т

,

Щ

V/

П

16

8

X

I

7

Фие.З