Гидромеханический привод землеройной машины

 

Изобретение относится к управлению электроприводами многоковшовых экскаваторов. Сущность изобретения: гидромеханический привод землеройной машины содержит гидросистемы приводов хода и рабочего органа, содержащие электромеханические регуляторы подачи, насосы и гидромоторы. Вал дифференциального механизма привода связан с рабочим органом и на нем установлены два металлических диска, имеющих прямоугольные радиальные вырезы. Диски закреплены неподвижно относительно друг друга на концах вала. Вблизи вала установлены два бесконтактных импульсных преобразователя со щелями, в которые входят металлические диски. Электрические выводы преобразователей посредством вычитающего элемента, выпрямителя и сглаживающего конденсатора соединены с первым входом элемента сравнения. Второй вход элемента сравнения подключен к источнику постоянного напряжения. Выход элемента сравнения посредством фазочувствительного усилителя подключен к обмоткам управления микроэлектродвигателя, выходной вал последнего посредством редуктора соединен с силовым валом насосов. Привод позволяет автоматически в зависимости от нагрузки на рабочий орган изменять скорости передвижения и рабочего органа машины. 5 ил.

Изобретение относится к гидроприводам землеройных машин.

Известно устройство для управления многоковшовым экскаватором, содержащее дифференциал с приводом, соединенный с гидромашинами, гидропривод хода, имеющий гидронасос и гидромотор и напорные и сливные магистрали, редукционные клапаны с переменными и постоянными дросселями и датчик давления [1] Недостатком известного устройства является его недостаточная эффективность из-за ручного управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является гидромеханический привод землеройной машины, содержащий гидросистемы привода хода и рабочего органа, каждая из которых включает гидромотор и имеющий гидравлический регулятор подачи насос, сообщенные между собой гидролиниями высокого и низкого давлений, и дифференциальный механизм, валы которого кинематически связаны с валами насосов и гидромотора привода рабочего органа, а также имеющий вал, связанный с рабочим органом, при этом гидравлические регуляторы подачи насосов гидросистем приводов хода и рабочего органа сообщены непосредственно с гидролинией высокого давления гидросистемы привода рабочего органа [2] Однако известный гидравлический привод землеройной машины имеет недостаточную эффективность, так как в нем для получения информации о нагрузке на рабочее оборудование используется давление в гидролинии. Но давление в гидролинии зависит не только от нагрузки на рабочее оборудование, но и определяется температурой, качеством масла, герметичностью и другими факторами. Поэтому давление как информационный параметр не однозначно характеризует нагрузку на рабочее оборудование, а гидропривод обладает недостаточной эффективностью.

В основу изобретения положена такая задача, решение которой позволяет повысить эффективность гидромеханического привода путем регулирования скоростей передвижения и рабочего органа машины непосредственно от нагрузки на рабочем органе.

Сущность изобретения заключается в том, что гидромеханический привод землеройной машины, содержащий гидросистемы приводов хода и рабочего органа, каждая из которых включает гидромотор и насос с регуляторами подачи, сообщенные между собой гидролиниями высокого и низкого давлений, а валы насосов обоих гидросистем и гидромотора привода рабочего органа связаны с валами дифференциального механизма, имеющего вал, связанный с рабочим органом, согласно изобретению снабжен двумя металлическими дисками с прямоугольными радиальными вырезами, двумя бесконтактными импульсными преобразователями со щелями, в которые входят металлические диски, и последовательно соединенными вычитающим элементом, выпрямителем и сглаживающим конденсатором, обкладки которого подключены к входам регуляторов подачи гидросистем приводов хода и рабочего органа, а выходы регуляторов подачи связаны с силовыми валами этих гидросистем, причем металлические диски установлены на валу дифференциального механизма, связанном с рабочим органом, и закреплены неподвижно относительно друг друга на концах этого вала, бесконтактные импульсные преобразователи установлены вблизи вала неподвижно, а регулятор подачи каждой гидросистемы выполнен в виде связанного с источником постоянного напряжения элемента сравнения, фазочувствительного усилителя на транзисторах, микроэлектродвигателя с обмотками управления и выходным валом, связанным с редуктором, при этом вход элемента сравнения является входом регулятора подачи, а выход подключен через фазочувствительный усилитель к обмоткам управления микроэлектродвигателя, транзисторы фазочувствительного усилителя коллекторами соединены с входами обмоток управления микроэлектродвигателя, выходы этих обмоток соединены между собой и с эмиттерами транзисторов, а выход редуктора является выходом регулятора подачи.

Наличие двух металлических дисков с прямоугольными радиальными вырезами, двух бесконтактных импульсных преобразователей со щелями, в которые входят металлические диски, и последовательно соединенных вычитающего элемента, выпрямителя и сглаживающего конденсатора позволяет на обкладках конденсатора получить сигнал, пропорциональный крутящему моменту на валу рабочего органа. Подключение обкладок сглаживающего конденсатора к входам регуляторов подачи гидросистем приводов хода и рабочего органа, соединение выходов регуляторов подачи с силовыми валами гидросистем позволяют подать сигнал о величине крутящего момента на валу рабочего органа на входы регуляторов подачи гидросистем, сравнить его с заданным значением, сформировать сигнал рассогласования, усилить его, подать его на обмотку управления микроэлектродвигателя и тем самым привести микроэлектродвигатель в движение в ту или другую сторону вращения в зависимости от знака сигнала рассогласования, передать вращение от микроэлектродвигателя к силовому валу гидросистем. Вследствие вышеописанного автоматически в зависимости от нагрузки на рабочий орган происходит изменение скоростей передвижения и рабочего органа машины, тем самым повышается эффективность гидромеханического привода.

На фиг. 1 изображена общая схема гидромеханического привода машины; на фиг. 2 показаны сигналы в цепях электромеханического регулятора подачи; на фиг.3 и 4 установка и крепление металлических дисков на валу; на фиг.5 изображена общая схема бесконтактного импульсного преобразователя со щелями.

Гидромеханический привод содержит (фиг.1) гидросистемы приводов хода и рабочего органа. Гидросистема привода хода включает в себя насос 1 и гидромотор 2, сообщенные между собой гидролиниями высокого 3 и низкого 4 давлений, регулятор 5 подачи. Гидросистема привода рабочего органа включает в себя регулятор 6 подачи, насос 7, гидромотор 8, сообщенные между собой гидролиниями высокого 9 и низкого 10 давлений. Гидромеханический привод имеет дифференциальный механизм 11, валы которого кинематически связаны с валом приводного двигателя 12, валами насосов 1 и 7 и гидромотора 8. Вал 13 дифференциального механизма 11 связан с рабочим органом 14. На валу 13 дифференциального механизма 11 установлены два металлических диска 15 и 16 (фиг.1 и 3), имеющие прямоугольные радиальные вырезы (фиг.4) и закрепленные неподвижно относительно друг друга на концах этого вала (фиг.3). Вблизи вала 13 неподвижно установлены два бесконтактных импульсных преобразователя 17 и 18 со щелями, в которые входят металлические диски 15 и 16. Электрические выводы импульсных преобразователей, общая схема каждого из которых изображена на фиг.5, последовательно соединены с вычитающим элементом 19, выпрямителем 20, сглаживающим конденсатором 21, обкладки которого подключены к входам регуляторов 5 и 6 подачи гидросистем привода хода и рабочего органа. Выходы регуляторов 5 и 6 подачи связаны с силовыми валами этих гидросистем, а регулятор подачи каждой гидросистемы выполнен в виде связанного с источником 22 постоянного напряжения элемента 23 сравнения, фазочувствительного усилителя 24 на транзисторах 25 и 26, микроэлектродвигателя 27 с обмотками 28 и 29 и выходным валом, связанным с редуктором 30. Причем вход элемента 23 сравнения является входом регулятора подачи, а выход подключен через фазочувствительный усилитель 24 к обмоткам 28 и 29 управления микроэлектродвигателя 27. При этом транзисторы 25 и 26 фазочувствительного усилителя 24 коллекторами 31 соединены с входами обмоток 28 и 29 управления микроэлектродвигателя 27, выходы обмоток 28 и 29 соединены между собой и с эмиттерами 32 транзисторов 25 и 26, а выход редуктора 30 является выходом регулятора подачи.

Бесконтактный импульсный преобразователь со щелями (фиг.5) имеет транзисторный генератор на транзисторе Т1, два усилителя, собранных соответственно на транзисторах Т2 и Т3.

Гидромеханический привод работает следующим образом.

При работе машины металлические диски 15 и 16 проходят в щели преобразователей 17 и 18, в результате чего на электрических выводах преобразователей формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности, которые поступают на вычитающий элемент 19. Преобразователи подключены к вычитающему элементу 19 таким образом, что их выходные сигналы находятся в противофазе. В случае отсутствия момента на валу графики сигналов на входе вычитающего элемента 19 показаны на фиг.2а. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение выходных импульсных процессов (фиг.2б), при этом на выходе вычитающего элемента 19 появляется сигнал (фиг.2в), который выпрямляется (фиг.2г) и сглаживается конденсатором 21 (фиг.2д).

В процессе разработки грунта с увеличением нагрузки на рабочем органе увеличивается сигнал на обкладках конденсатора 21, который сравнивается с заданным значением и на выходе элемента 23 сравнения формируется сигнал рассогласования определенной полярности. Этот сигнал усиливается усилителем и поступает на обмотку 28 управления, микроэлектродвигатель приходит в движение и посредством редуктора 30 поворачивает силовой вал насосов 1 и 7, при этом пропорционально уменьшаются скорости передвижения и рабочего органа машины.

При уменьшении нагрузки на рабочем органе скорость передвижения и рабочего органа машины увеличивается, так как при этом формируется сигнал рассогласования на выходе элемента 23 сравнения противоположной полярности. Он поступает на обмотку 29 управления микроэлектродвигателя 27. Микроэлектродвигатель приходит в движение в обратную сторону, и посредством редуктора 30 силовой вал поворачивается в другую сторону.

Таким образом, путем регулирования скоростей передвижения и рабочего органа машины непосредственно от нагрузки на рабочем органе повышается эффективность гидромеханического привода.

Формула изобретения

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, содержащий гидросистемы приводов хода и рабочего органа, каждая из которых включает гидромотор и насос с регуляторами подачи, сообщенные между собой гидролиниями высокого и низкого давлений, а валы насосов обеих гидросистем и гидромотора привода рабочего органа связаны с валами дифференциального механизма, имеющего вал, связанный с рабочим органом, отличающийся тем, что он снабжен двумя металлическими дисками с прямоугольными радиальными вырезами, двумя бесконтактными импульсными преобразователями со щелями, в которые входят металлические диски, и последовательно соединенными вычитающим элементом, выпрямителем и сглаживающим конденсатором, обкладки которого подключены к входам регуляторов подачи гидросистем приводов хода и рабочего органа, а выходы регуляторов подачи связаны с силовыми валами этих гидросистем, причем металлические диски установлены на валу дифференциального механизма, связанном с рабочим органом, и закреплены неподвижно друг относительно друга на концах этого вала, бесконтактные импульсные преобразователи установлены вблизи вала неподвижно, а регулятор подачи каждой гидросистемы выполнен в виде связанного с источником постоянного напряжения элемента сравнения, фазочувствительного усилителя на транзисторах, микроэлектродвигателя с обмотками управления и выходным валом, связанным с регулятором, причем вход элемента сравнения является входом регулятора подачи, а выход подключен через фазочувствительный усилитель к обмоткам управления микроэлектродвигателя, при этом транзисторы фазочувствительного усилителя коллекторами соединены с входами обмоток управления микроэлектродвигателя, выходы этих обмоток соединены между собой и с эмиттерами транзисторов, а выход редуктора является выходом регулятора подачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5