Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора

 

Изобретение относится к горной и строительной пром-сти и м.б. использовано в электрогидравлических приводах одноковшовых и роторных экскаваторов и землеройных машин. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа экскаватора. Электрогидравлический привод содержит регулируемый нереверсивный насос 1 с гидравлическим механизмом 2 изменения подачи,блокЗ электрогидравлического дистанционного пропорционального управления подачей насоса 1. гидравлические линии 4 и 5, блок 6 коммутирующих клапанов, гидроцилиндр 7, предохрани

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 02 F 9/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680823/03 (22) 18.04.89 (46) 30,09.91. Бюл. М 36 (71) Ижорский завод и Харьковский автомобильно-дорожный институт (72) А.И.Сапожников, M.È.Ñàíäîâcêèé, Д.Н,Шапоренко, А.С.Мельников, B.M.Øòåéнцайг, А.И.Власов и Д,А.Каминская (53) 621,65(088.8) (56) Чупраков Ю,А. Гидропривод с средствами гидроавтоматики, — М.: Машиностроение, 1979, с. 117, рис, 81, Насосы радиально-поршневые с дистанционным пропорциональным управлением. Отраслевой каталог. Гидравлическое оборудование. ВНИИГИДРОПРИВОД.

ОКП.41.4152.0000, с. 4, рис. 1. Ж„„1681036 А1 (54) АДАПТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к горной и строительной пром-сти и м.б. использовано в электрогидравлических приводах одноковшовых и роторных экскаваторов и землеройных машин. Цель изобретения — повышение надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа экскаватора, Электрогидравлический привод содержит регулируемый нереверсивный насос 1 с гидравлическим механизмом 2 изменения подачи, блок 3 электрогидравлического дистанционного пропорционального управления подачей насоса 1, гидравлические линии 4 и 5, блок 6 коммутирующих клапанов, гидроцилиндр 7, предохрани1681036

10 тельный клапан 9. Дополнительно привод снабжен датчиками 10 и 11 давления, элементы 12 и 13 нелинейности с характеристикой "эона нечувствительности с ограничением", суммирующим усилителем

14, двухполярным стабилизатором 15, блоком 16 выделения модуля и управляемым переключателем 17 с информационными 18 и 19 и управляющим 20 входами и выходом

21, диодами 22 и 31, датчиком 23 тока катушки электромагнита, блоком 24 электронной

Изобретение относится к горным машинам и может быть использовано в злектрогидравлических приводах одноковшовых и

poTopHblx экскаваторов, эемлеройно-транспортных машин и т.д, Цель изобретения — повышение надежности рабочего органа путем снижения динамических нагрузок.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема адаптивного электрогидравлического привода экскаватор".; на фиг. 2 — принципиальная схема блока электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора содержит регулируемый нереверсивный насос I с гидравлическим механизмом 2 изменения подачи насоса и соединенный с его входом блока 3 злектрогидравличес .ого дистанционного г:ропорциональногс управления подачей насоса, а также подключенный к гидронасосу через гидравлические линии 4 и 5 и блок

6 KoMt4$TMpgl0 wx клапанов, гидроцилиндр

7, шток которого соединен с рабочим органом 8, и присоединенный к гидролиниям 4 и 5 предохранительный клапан 9.

С целью повышения надежности путем снижения динамических нагрузок в режиме стопорения рабочего органа дополнительно введены первый 10 и второй 11 датчики давления, первый 12 и второй 13 нелинейные элементы с характеристикои "эона нечувствительности с ограничением", первый суммирующий усилитель 14, двухполярный стабилизатор 15, блок l6 выделения модуля, управляемый переключатель 17, с информационными входами 18 и 19, управляющим входом 20 и выходом 21, первый диод 22, датчик 23 тока катушки электромагнита блока дистанционного управления подачей насоса, блок 24 электронной модели гидравлическогп механизма изменения подачи насоса 24, блок 25 диагностирования режима стопорения рабочего органа, содержащий второй 26 и третий 27 суммирующие усилители, блок модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, блоком 25 диагностирования стопорения рабочего органа 8, включающим в себя суммирующие усилители 26, 27 и 29, блок 28 дифференцирования и пороговый элемент ЗО, Адаптация системы к изменениям условий работы производится изменением режима работы насоса 1 в зависимости от погрузки путем измерения давления в гидравлических линиях 4 и 5 и подачи сигнала в систему управления. 2 ил.

28 дифференцирования, четвертый суммирующий усилитель 29, пороговый элемент

30 и второй диод 31, при этом вход датчика

10 присоединен к напорной гидролинии 4, выход датчика 11 давления присоединен к сливной гидролинии 5, выходы датчиков давления через нелинейные элементы 12 и

13 соответственно подключены к первому и второму входам усилителя 14 с двуполярным ограничением выходного сигнала, третий вход которого подключен к источнику задающего напряжения 0з, выход усилителя 14 через блок 16 выделения модуля подключен к первому информационному входу

15 18 переключателя 17, к второму входу 19 которого подключено напряжение U<> отрицательной полярности, выход 21 через диод

22 соединен с катушкой электромагнитного модуля 3 дистанционно о управления. Вы20 ход датчика 23 тока катушки электромагнита модуля 3 подключен через блок 24 электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса и соединен с первым входом второго сумматора 26 блока

25 25 диагностирования режима стопорения рабочего органа. второй вход усилителя 26 подключен к источнику задающего напряжения 0э, третий вход которого подключен к источнику постоянного напряжения Ut, 30 пропорционального величине давления отсечки Р т. Выход усилителя 26 соединен с первым входом третьего сумматора 27, второй вход которого соединен с выходом датчика 10давления, выход третьего сумматора

35 соединен с первым входом четвертого сумматора 29, и через второй диод 31 и блок 28 дифференцирования соединен с вторым входом четвертого сумматора 29, выход которого через пороговый элемент 30 соединен с уп40 равляющим входом 20 управляемого переключателя 17.

Передаточная функция модели гидравлического механизма

Pv(P ) P T» T>„+ P T»+1

1681036 где Ру — сигнал давления с выхода модуля дистанционного пропорционального уп равления подачей насоса;

Π— подача насоса;

Кдп — коэффициент подачи; 5

Т)п, Тгп — постоянные времени, На фиг, 2 изображена схема блока электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, имеющая передаточную функцию 10

U24 Р 2 R3 1 багз Р В1 P RzйзC)+PR2C +1

2 Яз гДЕ Кдп, R2C2 = Ттп, ВЗС2 = Т2п

Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора функционирует следующим образом.

На третий вход усилителя 14 поступает задающее напряжение Оз, величина которого пропорциональна требуемому значению подачи насоса 1Оз, Блок 16 служит для получения сигнала одинаковой полярности при обоих направлениях перемещения штока гидроцилиндра.

Необходимое направление перемещения штока гидроцилиндра при используемом в данном приводе нереверсивном регулируемом насосе 1 обеспечивается блоком 6 коммутирующих клапанов.

При отсутствии управляющего сигнала на управляющем входе 20 управляемого переключающего блока 17 замкнута цель 18—

21 и сигнал с выхода блока 16 поступает через диод 22 на катушку электромагнита блока 3 дистанционного пропорционального управления подачей насоса.

На выходе блока 3 устанавливается давление Ру, изменяющееся пропорционально величине тока I» в катушке электромагнитного модуля. Рабочий орган 8 перемещается на расстояние, пропорциональное значению давления управления Ру. При этом изменяется подача насоса О = Кдп Ру.

На выходе датчика 10 давления выраба- 4 тывается напряжение, пропорциональное давлению в напорной магистрали Рв. Это напряжение поступает на вход нелинейного элемента 12, зона нечувствительности которого пропорциональна давлению отсечки

Рост. Если напряжение на выходе датчика давления превышает зону нечувствительности нелинейного элемента, то на выходе этого элемента появляется напряжение, поступающее на первый вход усилителя 14.

Полярность этого напряжения противоположна полярности напряжения 0з. Поэтому ло мере роста давления в напорной магистрали Рв(в области Рв ) Рсст.), напряжение на выходе усилителя 14 постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению тока l» и снижению давления управления Ру и соответственно к снижению подачи насоса Q, -,å, к снижению скорости штока гидроцилиндра 7 и рабочего органа 8, т,е. формируется экскаваторная характеристика зависимости подачи Q ат давления Рр В напоаной магистрали, Суммирующий усилитель 26 блока 25 диагнастироВания Осуществляет Вычисление статической составляющей давления Рв в функции текущего значения подачи насоса

Q согласно уравнению цз q

К К р2 р2 гд Оз — заданная подача насоса;

Оз

Крг = о ст отс

Напряжение на втором входе усилителя

26 пропорциональна выражению Оз/Kð2, тр тий вход подключен к постоянному напрЯжению Ul, пропорциональному Росг На

Второй и третий вход усилителя 26 с выхода блока 24 подается напряжение, пропорциональ",ce текущему значению подачи насоса

Q, т,е. пропорциональное Q/Кпг.

Напряжение на первом входе усилителя

26 имеет палЯрнасть, пратиВапалажнуго па"ярнасти напаяжег ия на ега Втором и третьем Вхадах. Напряжение на выходе усилителя

26 пропорционально значению давления Р>.

Суммирующий усилитель 27 осуществляет вычисление динамического выброса давления ъР, которое происходит лри резком стопорении. Величина ЛРв обусловлена в основном электромагнитной инерционностью катушки электромагнита модуля 3, а также механической инерционностью механизма 2.

На первый вход усилителя 27 поступает сигнал, пропорциональный действительному давлению Р в напорной магистрали. На второй вход поступает сигнал с выхода усилителя 26 пропорциональный статической составляющей давления Р . Это напряжение имеет полярность, противоположную напряжению на первом входе усилителя, т,е. на выходе формируется сигнал, прапорциональный динамическому выбросу давления ЛРв в режиме стопорения.

Напряжение на выходе блока 28 дифференцирования пропорционально скорости изменения сигнала hP>. Напряжение на обоих входах усилителя 29 имеет одинаковую полярность, и с выхода усилителя.29 поступает на вход порогового элемента 30, При наступлении режима стопорения сигнала на входе порогового элемента 30 достигает порога переключения, и на его выходе

1681036 формируется сигнал "Лаг. 1", которая переключает блок 17, и на выходе становится сигнал, равный L < . Величина это о сигнала в несколько раз превышает номинальное напряжение катушки электромагнита модуля 3, т.е. в режиме стопорения происходит форсированное снижение тока катушки электромагнита I><, Вследствие этого происходит также форсированное снижение давления управления Ру и, следовательно, подачи насоса Q, Благодаря ускоренному снижению подачи насоса 0 в режиме стопорения предлагаемое техническое решение обеспечивает снижение стопорных динамических усилий.

Формула изобретения

Адаптивный электрогидравлический привод экскаватора, содержащий регулируемый гидронасос с гидравлическим механизмом изменения подачи насоса и соединенный с его входам блок электрогидравлического дистанционного пропорционального управления подачей насоса, а также подключенный к гидронасосу через гидравлические линии и блок коммутирующих клапанов гидроцилиндр, шток которого соединен с рабочим органом, и присоединенный к гидролиниям предохранительный клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения динамических нагрузок s режиме стопорения рабочего органа, введены первый и второй датчики давления, первый и второй нелинейные элементы с характеристикой типа "зона нечувствительности с ограничением", первый суммирующий усилитель с двухполярным ограничением в цепи обратной связи, блок выделения модуля, управляемый переключатель, первый диод, датчик тока катушки электромагнита блока дистанционного управления подачей насоса, блок электронной модели гидравлического механизма изменения подачи насоса, второй суммирующий усилитель, третий суммирующий усилитель, второй диод, блок дифференцирования, четвертый суммирую5 щий усилитель и пороговый элемент, причем вход первого датчика давления присоединен к напорной гидролинии, вход второго датчика давления присоединен к сливной гидролинии, выходы датчика давления подключены

10 соответственно через первый и второй нелинейные элементы к первому и второму входам первого суммирующего усилителя, третий вход которого подключен к источнику задающего напряжения положительной

15 полярности, выход первого суммирующего усилителя через блок выделения модуля подключен к первому информационному входу управляемого переключателя, второй информационный вход которого соединен с

20 источником отрицательного напряжения, а выход подключен к аноду первого диода, катод которого соединен с катушкой электромагнита блока дистанционного управления подачей, выход датчика тока катушки

25 электромагнита блока дистанционного управления подачей через блок электронной модели подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с источником задающего напряжения поло30 жительной полярности, третий вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, пропорциональному величине давления отсечки. выход второго сумматора соединен с первым входом второго сумма35 тора, второй вход которого соединен с первым датчиком давления, выход третьего сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и с анодом второго диода, катод которого через блок дифференцирова40 ния соединен с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через пороговый элемент соединен с управляющим входом управляемого переключателя.

1681036

ФЮ

Составитель А. Мартынов

Редактор M. Кобылянская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Черни

Заказ 3299 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101