Гидропривод фронтального погрузчика Советский патент 1991 года по МПК E02F9/22 

Изобретение относится к строительным машинам, применяемых в строительстве, сельском хозяйстве, при добыче полезных ископаемых, характерным признаком которых является значительное изменение величины отбора мощности от двигателя за время одного рабочего цикла, а именно к их гидроприводам.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

На фиг.1 изображен фронтальный погрузчик, общий вид; на фиг,2 - его принципиальная гидравлическая схема; на фиг.З - кинематическая схема привода насосов; на фиг.4 - схема позиций рычага (фиг.1) блока управления.

Фронтальный погрузчик состоит из шасси 1, двигателя 2,гидрорулевого управления 3 с гидроцилиндрами 4, рабочего обо- рудования с ковшом 5, стрелой 6 и гидроцилиндрами 7, 8 ковша и стрелы соответственно.

Гидропривод погрузчика имеет бак 9 обратимого насоса 10с обратным клапаном 11 во всасывающей гидролинии 12 насоса 10. Гидрорулевое управление 3 сливной гидролинией 13, в которой установлен фильтр 14, соединено с баком 9 и гидролиниями 15, 16 с гидроцилиндром 4.

Реверсивный регулируемый насос 17 гидролиниями 18, 19 соединен с двухпози- ционным шестилинейным распределителем 20, который гидролиниями 21, 22 соединен соответственно с бесштоковой и штоковой полостями гидроцилиндра 7, а гидролиниями 23 и 24 соответственно - с бесштоковыми и штоковыми полостями гидроцилиндров 8. Первая гидролиния 18 насоса 17 соединена с бесштоковыми, а его вторая гидролиния 19-со штоковыми полостями гидроцилиндров 7 и 8 независимо от позиции распределителя 20.

Пневмогидроаккумулятор 24 гидролинией 25, дополнительным двухпозицион- ным трехлинейным распределителем 26, обратным клапаном 27 соединен с гидролиниями 28. 29, Гидролиния-29 соединена с гидролинией 12 посредством гидрозамка 30 и гидролинии 31. Блок 32 управления первой и второй гидролиниями 33, 34 соединен с камерами управления распределителя 20. а гидролинией 35 - с камерой управления гидрозамка 30. Третьей и четвертой гидролиниями 36, 37 блок 32 управления соединен с соответствующими полостями сервоцилиндра 38 управления насоса 17. Полости управления распределителя 26 соединены гидролиниями 39-41 с гидролиниями 18,19 насоса 17.

Гидролиния 13 гидролиниями 42. 40 через обратный клапан 43 подключена к гидролинии 19 насоса 17. Распределители 20 и 26 снабжены пружинами 44, 45, а насос 10

гидролинией 46 соединен с гидрорулевым управлением 3. Блок 32 управления снабжен рукояткой 47. Две позиции распределителя 20 обозначены буквами А, Б, а две позиции распределителя 26 - буквами М и

0 Н.

Привод передвижения погрузчика и насосов 10 и 17 (фиг.З) состоит из двигателя 2, с коленчашм валом которого соединен вал 48 с первичным зубчатым колесом 49 редук5 тора 50. Зубчатое колесо 49 находится в зацеплении с зубчатыми колесами 51, 52, валы которых соответственно 53, 54 являются приводными для насосов 10 и 17. Вал 48 обеспечивает привод передвижения по0 грузчика.

Гидропривод фронтального погрузчика работает следующим образом.

Двигатель 2 через редуктор 50 посредством валов 48, 53 с зубчатыми колесами 49,

5 51 вращает вал насоса 10 и посредством валов 48, 54 с зубчатыми колесами 49, 52 вращает вал насоса 17. Вал 48 обеспечивает привод передвижения погрузчика. Насос 10 всасывает рабочую жидкость из бака 9 по

0 гидролинии 12 через обратный клапан 11.

Работа гидрорулевого управления обеспечивается насосом 10, который по гидролинии 46 подает рабочую жидкость в гидроруль и далее по гиДролиниям 15, 16 в

5 гидроцилиндр 4. Возврат в бак 9 рабочей жидкости происходит по сливной гидролинии 13 через фильтр 14.

При транспортном движении погрузчика рукоятка 47 блока 32 управления в пози0 ции 0 (фиг.4), подача насоса 17 отсутствует, его силовые гидролинии 18, 19 заперты. Шток сервоцилиндрз 38 находится в среднем положении, соответствующем нулевой подаче насоса 17 при отсутствии давления в

5 гидролиниях 36, 37 блока 32 управления. Это соответствует нейтральной позиции О (фиг,4) рукоятки 47 блока 32, в которой гидролинии 33 и 34 также соединены с баком. При отсутствии давления в гидролиниях 33,

0 34 двухпозиционный шестилинейный распределитель 20 пружиной 44 устанавливается в позицию А, соединяющую первую 18 и вторую 19 гидролинии посредством гидролиний 21, 22 соответственно с бесштоковы5 ми и штоковыми полостями гидроцилиндрз 7 ковша. В этой позиции распределителя 20 гидролинии 23, 24 рабочих полостей гидроцилиндров 8 стрелы заперты. Управление ковшом.

Известный блок 32 управления выполнен так, что при нейтральной позиции О (см.фиг.4) рукоятки 47 гидролинии 33, 34, 36, 37 соединены с баком. При переводе рукоятки 47 в позицию В гидролиния 33 оказывается под давлением, а гидролинии 34, 36, 37 соединены с баком, что соответствует включению позиции А распределителя 20. В случае перевода рукоятки 47 из позиции В к позиции Д под давлением оказываются гидролинии 33 и 36 при увеличении подачи насоса 17 в гидролинию 19 и штоковую по- лость гидроцилиндра 7 через гидролинию 22. В позиции Д рукоятки 47 происходит втягивание штока гидроцйлиндра 7 на максимальной подаче насоса 17. В случае перевода рукоятки 47 из позиции Д в позицию В скорость втягивания штока гидроцилиндра 7 уменьшается до нуля. При переводе рукоятки 47 из позиции В в позицию Е происходит выталкивание штока гидроцилиндра 7 с возрастающей скоростью, достигающей максимума в позиции.

Таким образом, обеспечивается реверсивное движение штока гидроцилиндра 7 ковша с регулируемой скоростью посредством реверсивного насоса 17, так как при подаче давления в гидролинию 36 и соответственно в бесштоковую полость сервоци- линдра 38 насос 17 нагнетает рабочую жидкость в гидролинию 19 (позиция Д), а при подаче давления в гидролинию 37 (позиция Е) и соответственно в шток.овую полость сервоцилиндра 38 насос 17 нагнетает рабочую жидкость в гидролинию 18 и далее через распределитель 20 и гидролинию 21 в бесштоковую полость гидроцилиндра 7 ковша.

Таким образом, при переводе рукоятки 47 в позицию В гидролинии насоса 17 подключаются к рабочим полостям гидроцилиндра 7 ковша и поворот ковша 5 обеспечивается на режиме насоса с задаваемой оператором величиной и направлением скорости.

Управление стрелой.

Переводом рукоятки 47 из нейтральной позиции О в позицию Г гидролиния 34 оказывается под давлением рабочей жидкости, а гидролиния 33 соединена с баком. Это соответствует включению распределителя 20 в позицию Б. При дальнейшем перемещении рукоятки 47 от позиции Г к позиции И под давлением оказываются гидролинии 34 и 36 с увеличением подачи насоса 17 в гидролинию 19 и через распределитель 20, гидролинию 24 в штоковую полость гидро- цилиндрз 8.

В позиции И рукоятки 47 происходит втягивание штоков гидроцилиндра 8 на максимальной подаче насоса 17. В случае перевода рукоятки 47 из позиции И к позиции Г скорость втягивания штоков гидроцилиндра

7стрелы 6 уменьшается до нуля. При пере- 5 воде рукоятки 47 из позиции Г в позицию К

происходит выталкивание штоков гидроцилиндра 8 с возрастающей скоростью, достигающей максимума в позиции К. Таким образом, обеспечивается реверсивное дви0 жение штоков гидроцилиндра.8 с регулируемой скоростью посредством реверсивного насоса 17, так как при подаче давления в гидролинию 36 и соответственно в бесштоковую полость сервоцилиндра 38 насос 17

5 нагнетает рабочую жидкость в гидролинию

19(позиция И), а при подаче давления в гидролинию 37 (позиция К) и соответственно в штоковую полость сервоцилиндра 38 насос 17 нагнетает рабочую жидкость в гид0 ролинию 18 и далее через распределитель

20и гидролинию 23 - в бесилоковую полость гидроцилиндров 8 стрелы.

Таким образом, при переводе рукоятки 47 в позицию Г гидролинии насоса 17 под5 ключаются к рабочим полостям гидроцилиндра 8 стрелы и ее движение осуществляется на режиме насоса с задаваемой оператором величиной и направлением скорости.

Управление ковшом и стрелой происхо0 дит так, что гидролинии 18, 19 насоса 17 соединены соответственно с бесштоковыми и штоковыми полостями гидроцилиндров 7,

8независимо от позиции распределителя 20.

5 Для подготовки пневмоаккумулятора к работе необходимо включить подьем стрелы 6, переместив рукоятку 47 в позицию К (см. управление стрелой). Рабочая жидкость нагнетается от насоса 17 по гидролинии 18,

0 распределителю 20, гидролинии 23 и поступает в бесштоковые полости гидроцилиндра 8 стрелы 6, обеспечивая выдвижение штоков. В гидролинию 19 насоса 17. всасывающую при подьеме, поступает рабочая

5 жидкость из бесштоковых полостей гидроцилиндра 8 по гидролиниям 24, распределителю 20, а также из сливной гидролинии 13 через обратный клапан 43 по гидролиниям 42, 40. При подьеме стрелы на полную высо0 ту (штоки гидроцилиндра 8 полностью выдвинуты) производится опрокидывание ковша 5. Для этого рукоятка 47 переводится в позицию Д. Рабочая жидкость от насоса 17 по гидролинии 19, распределителю 20, гид5 ролинии 22 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 7 ковша, а из бесштоковой полости этого гидроцилиндра по гидролиниям 21, 18, 28, распределителю 20 (позиция Б)поступает во всасывающую полость насоса 17. Подача рабочей жидкости, поступающей в насос по гидролинии 28, больше подачи насоса по гидролинии 19, поэтому разница этих подач по гидролиниям 28, 25 через обратный клапан 27, распределитель 26 поступает в пневмогидроаккумулятор 24, повышая давление сжатого газа. Распределитель 26 в позиции М обеспечивает зарядку аккумулятора, поскольку при подаче рабочей жидкости по гидролинии 19, гидролинии 43 и 39 оказываются под давлением большим, чем гидролинии 18, 28, 41 (в гидролинии 19 давление больше, чем в гидролинии 18, так как площадь штоковой полости меньше площади бесштоковой полости гидроцилиндра 7). Эта разница давле- нияобеспечиваетустановку

распределителя 20 в позиции М при опрокидывании ковша. После опрокидывания ковша включается его поворот на себя (возврат ковша в исходное положение после выгрузки), т.е. рукоятка 47 переводится в позицию Е.

Рабочая жидкость от насоса 17 поступает по гидролиниям 28, 18, 21. распределителю 20 в бесштоковую полость гидроцилиндра 7.-Вторая рабочая полость насоса 17 всасывает рабочую жидкость, поступающую из штоковой полости гидроцилиндра 7 (по гидролиниям 22, 19, распределителю 20} и из гидролинии 13 (по гидролиниям 42, 40 через обратный клапан 43). Гидролиния 18 нагружена рабочим давлением и связанные с ней гидролинии 28, 41 также находятся под давлением рабочей жидкости, что обуславливает позицию Н распределителя 26, т.е. гидролиния 28 разомкнута этим распределителем с гидролинией 25. Пневмогидроаккумулятор 24 (в позиции Н распределителя 26) соединен с выходом гидрозамка 30, который не пропускает рабочую жидкость из гидролинии 29 в гидролинию 31 при включении позиции Б распределителя 20 (управление ковшом). Гидрозамок 30 открыт только при управлении гидроцилиндрами стрелы (позиция А распределителя 20), поскольку гидролиния 33 (включения позиции А) соединена с гидролинией 35 управления гидрозамка 30.

Таким образом, при управлении гидроцилиндром 7 ковша пневмогидроаккумулятор 24 может только заряжаться энергией рабочей жидкости при втягивании штоков гидроцилиндра 7 (выгрузка) и не теряет эту энергию при выталкивании штока гидроцилиндра 7 ковша 5 (возврат в исходное положение), так как гидролиния 35 управления гидрозамком 30 соединена через гидролм- нию 33 и блок 32 с баком при работе ковша, т.е. гидрозамок 30 заперт. Причем величина энергии сжатой рабочей жидкости пропорциональна произведению объема шгока гидроцилиндра 1 л давления сжатого газа в пневмогидроаккумуляторе 24.

По окончании возврата ковша 5 в исходное положение рукоятка 47 переводится из позиции Е в позицию О. Далее рукоятка 47 переводится в позицию И, т.е. включается опускание стрелы (см. опускание стрелы), Рабочая жидкость, выталкиваемая из бес0 штоковых полостей гидроцилиндров 8 (включена позиция А распределителя 20, гидролинии 33, 35 под давлением управления, гидрозамок 30 открыт), большей подачи, чем поступающая подача в штоковые

5 полости гидроцилиндров 8. частично поступает по гидролинии 28 в насос. Избыток подачи по гидролиниям 28, 25 через обратный клапан 27 и распределитель 26 (в позицииМ)поступаетв

0 пневмогидроаккумулятор, заряжает его энергией сжатой рабочей жидкости. Распределитель 26 при опускании стрелы находится в позиции М, так как давление в гидролиниях 19, 40, 39 больше, чем давле5 ние в гидролиниях 18, 28, 41, площадь штоковой полости гидроцилиндров меньше площади бесштоковой полости.

По окончании опускания стрелы рукоятка 47 переводится в позицию О, а пневмо0 гидроаккумулятороказывается

заряженным энергией, пропорциональной суммарному объему штоков ковша и стрелы. На этом подготовка пневмогидроаккумуля- тора к работе (в случае, если он не был за5 правлен рабочей жидкостью при заданном давлении)закончена.

При установке на фронтальный погрузчик пневмогидроаккумулятора, заряженного рабочей жидкостью заданного

0 первоначального давления, описанная выше подготовка пневмоэккумулятора к работе отпадает.

Рабочий цикл погрузчика.

При движении погрузчика вперед и кс5 кавации материала рукоятка 47 включена з позицию Е (см. управление ковшом).

Рабочая жидкость от насоса 17нагнетз- ется в бесштоковую полость гидроцилиндра 7 (распределитель 20 в позиции Б, распре0 делитель 26 в позиции Н,. гидрозамок 30 заперт). При включении подъема стрелы 6 рукоятка 47 переводится в позицию К (см. подъем стрелы), распределитель 26 находится в позиции Н, гидрозамок 30 автомати5 чески открывается, так как его линия 35 управления, соединенная с гидролинией 33, подключена к давлению управления. Пневмогидроаккумулятор 24 посредством гидро- линий 25, 29, 31, распределителя 26, гидрозамка 30 соединяется с всасывающей

гидролинией 12 обратимого насоса 10. Обратный клапан 11 автоматически закрывается, поскольку всасывающая гидролиния 12 оказывается поддавлением рабочей жидкости в пневмогидроаккумуляторе 24. Обратимый насос работает при подъеме стрелы в режиме гидродвигателя, передавая энергию, запасенную в пневмогидроаккумуляторе 24, через вал 53, зубчатые колеса 51, 49 валу 48 двигателя 2, Этим обеспечивается рекуперация энергии при подъеме загруженного ковша.

Формула изобретения

Гидропривод фронтального погрузчика, включающий гидрорулевое управление с обратимым насосом, гидроцилиндры ковша и стрелы, гидроуправляемый распределитель, регулируемый насос с сервоцилинд- ром управления, блок управления и пневмогидроаккумулятор, отличающий-- с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, регулируемый насос выполнен реверсивным, распределитель выполнен

двухпозиционным шестилинейным с возможностью сообщения в одной его позиции гидролиний регулируемого насоса с полостями гидроцилиндра ковша, а в другой - с

5 полостями гидроцилиндров стрелы, пневмогидроаккумулятор соединен с одной из гидролиний реверсивного насоса посредством последовательно расположенных дополнительного двухпозиционного

0 трехлинейного распределителя и обратного клапана, а дополнительный распределитель выполнен с возможностью сообщения пнеэ- могидроаккумулятора посредством гидрозамка со всасывающей полостью

5 обратимого насоса, при этом блок управления первой и второй гидролиниями соединен с камерами управления основного распределителя, третьей и четвертой - с соответствующими полостями сервсшилинд0 ра, вторая гидролиния блока управления соединена с камерой управления гидрозам- ка, гидролинии регулируемого насоса соединены с соответствующими полостями управления дополнительного распредели5 теля.

Изобретение относится к строительным машинам и позволяет снизить энергозатраты на гидропривод фронтального погрузчика. Гидропривод содержит гидрорулевое управление с обратным насосом 10, гидроцилиндры (ГЦ) 7 и 8 ковша и стрелы и регу- лируемый реверсивный насос 17. Гидроуправляемый распределитель(РП) 20 выполнен двухпозиционным и шестилиней- ным с возможностью сообщения в одной позиции гидролиний 18 и 19 насоса 17 с полостями ГЦ 7, а в другой - ГЦ 8. Пневмо- гидроаккумулятор (ПГА) 24 соединен с гид- ролинией 18 насоса 17 через двухпозиционныйтрехлинейный РП 26 и обратный клапан 27. Выполнен РП 26 с возможностью сообщения ПГА 24 через гидрозамок 30 со всасывающей гидролинией 12 насоса 10. Блок 32 управления гидролиниями 33 и 34 соединен с камерами управления РП 20, а гидролиниями 36 и 37 - с полостями сервоцилиндра 38. Гидролиния 35 от блока 32 соединена с камерой управления гидрозамка 30. Гидролинии 18 и 19 соединены с полостями управления РП 26. При включении подъема ст релы рукоятка 47 блока 32 переводится в определенную позицию. В позиции Н находится РП 26. Гидрозэмок 30 автоматически открывается. Со всасывающей гидролинией 12 насоса 10 соединяется ПГА 24. Обратный клапан 11 автоматически закрывается. Насос 10 работает при подьеме стрелы в режиме гидродвигателя, передавая энергию, запасенную в ПГА 24, валу двигателя погрузчика. 4 ил. (Л С о оо О со оо о Halt

Фиг.1

л

5

Ј

47

И

Г ЬК