Автоматическая система управления работой скрепера Советский патент 1979 года по МПК E02F3/64 

Изобретение относится к скреперам, в частности к их системам упраатения, имеющим гидравлический привод. Известны скреперы, имеющие койш с силовыми цилиндрами бго подъема и опускания, приводимый в действие двигателем, элеватор загрузки ковша, цилиндры подъема и опускания элеватора, выбрасыватель для разгрузки ковша и цилиндры выбрасывателя для его перемещения 1-5. Однако в данных скреперах оператор, управляя ковщом, элеваторрм и выбрасывателем, может получить неудовлетворительные результаты. Например, выбрасывание грунта посредством выбрасывателя непосредственно на элеватор, находящийся в. своем нижнем положении, может привести к поломке элеватора. Далее, опускание ковша для глубокого копания без поднимания элеватора выше режущей кромки ковша для компенсации увеличенной нагрузки грч-ита может перегрузить или разрушить элеватор. Известна,кроме того,автомэтическая система управления работой скрепера, включающая источник гидравлической жидкости, гидравлические цепи управления с трубопроводами и приводами перемещения ковша. элеватора и выбрасывателя, соединенные с распределительными клапанами подачи жидкости от источника, и клапанное средство |6. Недостатком данной системы является ее сравнительно неудовлетворительная точность управления операциями копания, перемещения и отсыпки грунта скрепером, что отрицательно влияет на надежность работы скрепера. Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности скрепера путем увеличения точности управления операциями копания, перемещения и отсыпки грунта. Указанная цель достигается тем, что автоматическая систем управления работой скрепера, включающая источник гидравлической жидкости, гидравлические цепи управления с трубопроводами и приводами перемещения ковша, элеватора и выбрасывателя, соединенные с распределительными клапанами подачи жидкости от источника, и клапанное средство, снабжена запирающим цилиндром, кинематически взаимодействующим с пазом подвижного элемента распределительного клапана выбрасывателя.

Указанная цель достигается также тем, что клапанное средство системы выполнено иг нормально закрытых и соединенных друг с другом золотниковыми трубопроводами обратных клапанов, каждый из которых установлен на трубопроводе, соединяющем приводы перемещения элеватора и выбрасывателя.

Указанная цель достигается также и тем, что первый обратныйклапан системы соединен с трубопроводом, проходящим через второй обратный клапан, а второй обратный клапан соединен с трубопроводом, проходящим через первый обратный клапан.

Данное выполнение системы управления, работой скрепера позволило обеспечить такую технологическую последовательность операций, что, если, например, во время цикла разгрузки в ковше нет грунта, то выбрасыватель может быть перемещен вперед до его конечного положения, в то время как элеватор остается опущенным;

- если во время цикла разгрузки в ковше имеется грунт, то дополнительное сопротивление, оказываемое выбрасывателю при его движении вперед, заставляет элеватор автоматически подняться и автоматически опуститься, когда выбрасыватель окажется втянутым;

-если вЬ время цикла разгрузки элеватор частично поднят, любое уменьшение сопротивления на выбрасывателе не допу-. стит автоматического опускания элеватора;

-если элеватор встретит какое-либо препятствие, он может быть поднят, если это потребуется.

При этом элеватор может быть опущен независимо от других условий, в то время как выбрасыватель остается в переднем положении для очистки материала с поверхности выбрасывателя.

Подъем и управление элеватором во время выброса грунта автоматизированы и осуществляются посредством и в зависимости от давления в цепи выбрасывателя. Далее, элеватор может быть поднят автоматически и при увеличенной глубине копания. В обоих случаях возможность поломки элеватора уменьшается и обеспечиваются безопасность и простота управления машиной. Причем возможность ручного управления сохраняется. Предлагаемая автоматическая система исЛользует в большей части стандартные узлы и является экономичной в изготовлении.

На фиг. 1 изображен само.загружающийся скрепер при поднятом ковше, втянутом выбрасывателе и поднятом элеваторе; вид сбоку; иа фиг. 2 - схематичное изображение автоматической системы управления работой скрепера. Автоматическая система управления, в частности ее исполнительные органы, установлена на скрепере, который содержит ковш I, связанный с тяговой, рамой 2, имеющей на переднем койне изогнутый учгкток 3, предназначенный для ее соединения с тракторным устройством, тяговые рычаги 4, отходящие от изогнутого участка назад, колеса 5, находящиеся в контакте с землей и прикрепленные к задней части рамы 6.

Ковш 1 расположен между тяговь1ми рычагами 4 и шарнирно прикрепл-ен к ним осями 7. Ковщ, открытый у своего конца для приема и выгрузки грунта, имеет дно 8. снабженное у переднего конца зубьями 9, образующими режущую кромку. Передние кромки боковых сторон 10 ковша I снабжены боковыми резцами П. Привод перемещения ковша выполнен в виде гидроци5 линдров 12, расположенных между каждым тяговым рычагом. Каждый гидроцилиндр 12 связан с боковым резцом 11, с которыми он посредством осей 13 и 14 и при выдвигании его штока служит для поворота ковша вокруг осей 7 и опускания режущей кромки ковша, а при втягивании - для ее поднимания.

Внутри ковша 1 помещен выбрасыватель 15, имеющий возможность совери1ать прямолинейное движение вперед для перемещения грунта из ковша и назад посредством привода, в частности гидроцилиндра 16. Задний конец гидроцилиндра 16 соединен осью 17 с задним участком рамы 6, а передний конец щтока. гидроцилиндра 16 соединен осью 18 с опорной плитой 19, жестQ..,

ко связанной с задним концом выбрасывателя 15. Выбрасыватель показан (фиг. 1) в полностью отведенном назад или втянутом положении.

Кроме того, скрепер содержит элеватор

35 20, предназначенный для погрузки материала в ковш 1. Элеватор 20 содержит раму 21, пару нижних находящихся на расстоянии друг от друга в боковом направлении натяжных роликов 22 и пару находящихся на расстоянии друг от друга в боковом направлении звездочек 23. Звездочки приводятся в движение источником гидравлической жидкости, в частности гидродвигателем 24. Элеватор 20 содержит также пару бесконечных цепей 25, каждая из которых обегает ролик 22, ролик 26 и звездочку 23. Цепи 25 соединяются отстоящими друг от друга перемычками 27. Цепи 25 и перемычки 27 приводятся в движение двигателем 24 в направлении, указанном стрелкой 28.

Элеватор 20 установлен таким образом

50 по отношению к ковшу 1, что он может перемещаться между крайним нижним и крайним верхним положениями (в крайнем верхнем положении он показан на фиг. .1). Элеватор может занимать также любое промежуточное положение. Элеватор может быть

55 опущен, когда выбрасыватель 15 находится в крайнем переднем положений д.ля очистки поверхности выбрасывателя, и может быть поднят на требуемую высоту и во время операции загрузки для установления величины рсла. Верхний конец элеватора 20 опирается на пару верхних звеньев 29, каждое H;J которых присоединено с помощью (ксй 30 к раме 21 и к пластине 31, жестко прикрепленной к боковой стороне 10 ковша 1 Нижний конец элеватора 20 опирается на пару рычагов 32 и связан торсионным элементом 33. Каждый рычаг 32 присоединен осью 34 к раме 21 и осью 35 - к заднему концу соответствующего тягового рычага 4. Привод перемещения элеватора выполнен в виде пары гидравлических гидроцилиндров 36 подъема элеватора и его опускания. Каждый гидроцилиндр 36 присоединен к пластине 31 на боковой стороне ковша посредством оси 37 и к пластине 38, жестко прикрепленной на нижнем конце рычага 32 посредством оси 39. Автоматическая система управления скрепером, согласно настоящему изобретению, содержит источники гидравлической жидкости, в частности насосы 40-43, к которым подается гидравлическая жидкость из резервуара 44. Насосы приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания 45. Насосы, резервуар и двигатели установлены, в частности, на тягаче скрепера. Насос 40 подает гидравлическую жидкость к гидроцилиндрам 12 ковща 1 через распределительный клапан 46 рамы подъемника и распределительный клапан 47 ковша; к подъемному гидроцилиндру 36 элеватора жидкость поступает - через распределительный клапан 46 рамы подъемника и, при определ енных условиях, к гидроцилиндру 16 выбрасывателя. Насос 41 подает гидравлическую жидкость через распределительный клапан 48 двигателя элеватора к реверсивному гидродвигателю 24 элеватора. Насос 42 подаетгидравлическую жидкость к рулевому распределительному клапану тягача, который на чертежах не показан. Насос 43 подает гидравлическую жидкость через распределительный клапан 49 к гидроцилиндру 16 выбрасывателя. Каждый из клапанов 46-49 является управляемым вручную, трехпозиционным (нейтральное положение, подъем, опускание), бесступенчато регулируемым, центрируемым пружиной, гидравлическим расг ределительным клапаном известного типа. Если это является предпочтительным, клапаны 46 и 47 могут быть смонтированы в общем корпусе. Насосы 40, 41 и 43 защищены стандартными предохранительными клапанами 50, 51 и 52, которые взаимодействуют с клапанами, находящимися в кожухе 53,и с клапанами 48 и 49, соответственно. Клапан 46 сообщен с насосом 40 посредством жидкостного трубопровода 51. Клап-ан 47 сообщен с насосом 40 через клапан 46 посредством жидкостного трубопровода 55. Клапан 48 сообщен с насосом 41 трубопроводом 56. Клапан 49 сообщен с насосом 43 трубопроводом 57. Клапаны 46- 49 сообщены с резсрнуаром 44 труГ)Г)прон)дами 58-61, соответственно. Раснредел.ительный кЛапан 46 рамы подъемника сообщен с гидроцилиндром 36 подъема элеватора трубопроводами 62, 62 А и 63. Распределительный клапан 47 ковша сообщен с гидроцилиндрами 12 ковша и парой трубопроводов 64 и 65. Распределительный клапан 49 выбрасывателя сообщен с гидроцилнндром 16 выбрасывателя парой трубопроводов 66 и 67. Распределительный клапан 48 двигателя элеватора сообщен с двигателем 24 элеваторапарой трубопроводов 68 и 69. Между гидроцилиндром 16 и подъемным гидроцилиидром 36 элеватора находится управляемый золотником двойной обратный клапан 70. Более конкретно, клапан 70 содержит поджимаемый пружиной, нормально закрытый, действующий от золотника .обратный клапан 71, установленный на трубопроводе 72 между трубопроводом 66 для гидроцилиндра 16 выбрасывателя и трубопроводом 62 для подъемных гидроцилиндров 36 элеватора. Клапан 70 содержит,кроме того, поджимаемый пружиной, нормально закрытый, действующий от золотника, обратный клапан 73, установленный в трубопроводе 74 между трубопроводом 67 для гидроцилиндра 16 выбрасывателя и трубопроводом 63 для подъемных гидроцилиндров 36 элеватора. Обратный клапан 71 соединен трубопроводои 75 золотника с трубопроводом 74 и открывает его в соответствии с подъемом давления в последнем. Обратный клапан 73 соединен трубопроводом 76 золотника с трубопроводом 72 и открывает его в соответствии с ростом давления в последнем. В трубопроводе 74 имеется устройство 77 регулировки потока для ограничения подачи жидкости к концам штоков подъемных гидроцилиндров 36 элеватора, когда открывается обратный клапан 73, чем регулируется скорость подъема или опускания элеватора. Распределительный клапан 49 выбрасывателя снабжен средством удержания выбрасыйателя во втянутом положении до тех пор, пока выбрасыватель 15 не переместится полностью вправо, как показано на фиг. 1, благодаря чему управляющий скрепером оператор освобождается от необходимости удерживать клапан в этом положении. Это средство содержит поджимаемый пружиной свободный от жидкости запирающий цилиндр 78 с защелкой 79, которая перемещается поршнем 80 в соответствии с усилием пружины 81 или в соответствии с давлением жидкости, подаваемой клапаном 82. Защелка 79 запирающего цилиндра 78 входит в паз 83 в левой стенке-исполнительного механизма 84 распределительного клапана 49 выбрасывателя. Впускное и выпускное отверстия клапана давления 82 соединены с.трубопроводом 85. Выпускное отнерстие клапана 82 также присоединено труГюпроводом 86 к запирающему цилиндру 78. Когда распределительный Ю1апан 49 выбрасывателя полностью отходит влево, защелка 79 запирающего цилиндра 78 вводится пружиной в паз 83 клапана 49 и удерживает распределительный клапан выбрасывателя во втянутом положении. Когда поршень ги.цроцилиндра 16 выбрасывателя перемещается в крайнее втянутое положение, подъем давления в трубопроводах 66 и 85 заставляе;Т клапан давления 82 открыться и пропустить жидкость к запирающему цилиндру 78, благодаря чему втягивается защелка 79, что позволяет распределительному клапану 49 выбрасывателя вернуться в нейтральное положение.

Действующий от золотника, поднимаемый пружиной, нормально .закрытой, перекидной предохранительный клапан 87 находится между жидкостным трубопроводом 62 для подъемных цилиндров элеватора и жидкостным трубопроводом 58 возврата от распределительного клапана подъема элеватора. Пополняющий обратный клапан 88 расположен между жидкостными трубопроводами 63 и 58, так что жидкость, выщедщая из правых камер цилиндров подъема 36, пополняется в левых камерах. Следовательно, перепускной предохранительный клапан 87 и пополняющий обратный клапан 88 взаимодействуют для подъема элеватора 20 при чрезмерной нагрузке, вызванной ударом о встретивщееся препятствие, а также для обеспечения постепенного подъема элеватора во время нагружения при глубоком копании или при слищком твердом грунте для увеличения зазора между зубьями режущей кролики 9. н рабочими элементами элеватора.

Автоматическая система управления и , скрепер работают следующим образом.

Представим вначале (фиг. 2), что двигатель 45 работает и что все насосы 40- 43 действуют. Также представим, что клапаны 46-49 находятся в нейтральных положениях и что перепускные клапаны 50, 51, 82 и 87 закрыты. Далее, пусть (фиг. I и 2) ковщ 1 максимально поднят, гидроцилиндры 12 его подъема полностью втянуты, элеватор 20 несколько поднят и его гидроцилиндры 36 несколько выдвинуты, выбрасыватель 1-5 полностью втянут и его гидроцилиндр 16 полностью втянут, а двигатель 24 элеватора выключен.

При .этих условиях каждый из распределительных клапанов 46-49 может быть приведен в действие, независимо от других, вручную в любом йаправлении для выполнения характерных для него функций. Следует отметить однако, что распределительный клапан 47 ковща не может быть применен для приведения в действие гидроцилиндра 12 ковша с целью подъема или опускания ковша , когда распределительный клапан 46 рамы элеватора переходит

8

и.ч нейтрального положения в положение подъема или опускания элеватора, так клк при этом трубопровод подачи 55 отсека тся и жидкость из насоса 40 переходит для

приведения в действие цилиндров 36 подч.ема элеватора с целью поднимания или опускания элеватора 20.

Теперь представим, что ковш I заполнен грунтом и что осуществляется цикл разгрузки. При этом распределительный клапан 49 выбрасывателя перемещается (вправо от положения, показанного на фиг. 2), чтобы подать жидкость от насоса 43 гидроцилиндру выбрасывателя, то есть заставить его выдвинуться и посредством этого

, переместить выбрасыватель вперед (влево, если смотреть на фиг. I).

Во время цикла разгрузки увеличенное давление в переднем трубопроводе 67 выбрасывателя благодаря сопротивлению грунта в ковше 1 заставляет увеличенное давление в трубопроводе 74 открыть обратный клапан 73, обеспечивая течение потока жидкости из трубопровода 67 через трубопровод 74 в трубопровод 63 подъема элеватора. Давление жидкости в трубопроводе 74 и в золотниковом трубопроводе 75 заставляет открываться обратный клапан 71, благодаря чему обеспечивается поток жидкости из цилиндра 36 через трубопровод 62 А и через обратный клапан 71 в трубопровод 72, а оттуда в трубопровод 66 и через трубопровод 61 - в резервуар 44. Это приводит к подъему элеватора 20 и перемещению выбрасывателя 15 вперед. В момент, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя не работает (находится в нейтральном положении), подъем элеватора 20

35 прекращается и он остается в любом поднятом положении, не доходя до крайнего поднятого положения. Такая остановка происходит из-за того, что обратные клапаны 71 и 73 закрываются и распределительный клапан 46 рамы элеватора, находясь в нейтральном положении, препятствует потоку жидкости из гидроцилиндра подъема элеватора в резервуар. Возможны однако подъем и опускание элеватора 20 оператором путем использования распределительного

5 клапана 46 рамы элеватора, который обеспечивает поток жидкости к гидроцилиндру 36 подъема элеватора и от него. Скорость подъема и опускания элеватора 20 регулируются регулирующим поток ограничительным отверстием 77, находящимся в жидкостном

0 трубопроводе гидроцилиндров 36 подъема элеватора.

При этом достигается автоматическое опускание элеватора 20 при возврате выбрасывателя 15 и втягивании гидроцилиндра 16. Это осуществляется действующим от золотника двойным обратным tytananoM 70, который содержит клапаны 71 и 73. При определенном давлении жидкости в трубопроводе 72 давление в золотниковом трубопроводе 76 откроет золотниковый обратный

клапан 73 и пропустит жидкость от стороны поднятия элеватора подъемных гндроцилиндров 36 элеватора обратно в резервуар 44 через трубопроводы 74, 67, клапан 49 и трубопровод 61. Установленное давление, необходимое для открывания золотникового обратного клапана 73, ниже, чем давление требуемое, для срабатывания защелки 79 запирающего цилнндра 78.

Идея использовать действующий от золотника двойной обратный клапан 70 в обоих трубопроводах гидравлической жидкости гидроцилиндра выбрасывателя, а также во взаимодействующих с ним трубопроводах гидравлической жидкости цилиндров Збэлеватора является весьма ценной для оператора. На практике установлено, что оператору редко требуется приводить в действие распределительный клапан бэлеватора, так как элеватор 20 автоматически поднимается, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя находится- в положении выбрасывания грунта. С другой стороны, элеватор 20 автоматически опускается, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя находится в положении, соответствующем втягиванию гидроцилиндра 16 выбрасывателя. Кроме этого, элеватор 20 поднимается автоматически, если проводится загрузка больщбго груза или увеличивается глубина копания.

Таким образом, данная автоматическая система управления работой скрепера повыщает точность управления исполнительными органами скрепера при копании, перемещении и отсыпке (выгрузке) грунта. Это исключает поломки исполнительных органов, повышаетнадежность скрепера и упрощает работу оператора путем снижения количества операций управления скрепером, что, кроме того, улучшает условия труда.

Формула изобретения . Автоматическая система управления работой скрепера, включающая источник

идранлический жидкости. гидравлич1Чкио цепи управления с трубопроводами и принодами перемещения ковша, элеватора и выбрасывателя, соединенные с распределитсльными клапанами подачи жидкости от иоточ. ника, и клапанное средство, отличающаясл тем, что, с целью повышения надежности ckpenepa путем увеличения точности управления операциями копания, перемещения и

J отсыпки грунта, она снабжена запирающим цилиндром, кинематически взаимодействующим с пазом подвижного элемента распределительного клапана выбрасывателя.

2.Система по п. , отличающаяся , 5 что клапанное средство выполнено из нормально закрытых и соединенных друг с другом золотниковыми трубопроводами обратных клапанов, каждый из которых установлен на трубопроводе, соединяющем приводы

перемещения элеватора и выбрасывателя. 0

3.Система по п. 2, отличающаяся тем, что первый обратный клапан соединен с трубопроводом, проходящим через второй обратный клапан, а второй обратный кла5 пан соединен с трубопроводом,проходящим через первый обратный клапан.

HcTO4HfiKH информации, принятые в6 внимание при экспертизе

1. Патент США № 3258926, кл. 60-97, 1966.

2.Патент США № 3386344, кл. 91-414, 1968.

3.Патент США № 3581415, кл. 37/8, 35 1971.

4.Патент США № 3820257, кл. 37/8, 1974.5.Патент США № 3965587, кл. 37/8. 1976.

6.Патент США № 3653132, кл. 37/8, 1972.