Гидросистема мобильной машины

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидросистемах мобильных машин. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности работы гидросистемы. Для этого гидросистема содержит гидробак, регулируемый гидронасос с чувствительным к нагрузке управляющим золотником, силовую гидролинию, защищенную предохранительным клапаном, основной гидрораспределитель с трехпозиционными золотниками с одним напорным подводом, двумя сливными линиями, двумя рабочими отводами и линией, обеспечивающей возможность соединения каждого рабочего отвода с линией LS, которая соединена с управляющим золотником. При этом гидросистема снабжена клапаном управления уровнем давления и установленным в линии LS управляемым редукционным клапаном, вход и выход которого связаны соответственно с гидрораспределителем и управляющим золотником, а линия управления редукционного клапана - с выходом клапана управления уровнем давления, вход и сливной отвод которого соединены соответственно с силовой гидролинией и гидробаком. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидрофицированных мобильных машинах. Оно обеспечивает в однонасосных гидросистемах возможность эффективной и надежной работы нескольких потребителей в различных режимах регулирования по давлению.

Известна гидросистема мобильной машины [1], включающая в себя регулируемый насос, выход которого сообщен посредством напорной магистрали с основным распределителем для подачи рабочей жидкости к гидродвигателям исполнительных органов машины, гидробак и кинематически связанный с качающим узлом насоса гидроцилиндр для изменения подачи насоса. Одна из рабочих полостей гидроцилиндра гидравлически соединена с напорной магистралью, вторая рабочая полость гидроцилиндра соединена через два последовательно установленных двухпозиционных золотниковых распределителя со сливным трубопроводом. При этом каждый золотниковый распределитель выполнен с двумя рабочими камерами для управления перемещением его золотника, одна из которых гидравлически соединена с напорным трубопроводом, а другая рабочая камера одного из распределителей соединена с рабочей полостью гидродвигателя для привода исполнительного органа

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является гидросистема управления [2], содержащая гидробак, силовой регулируемый гидронасос с чувствительным к нагрузке управляющим золотником, силовую гидролинию, защищенную предохранительным клапаном, основной гидрораспределитель с трехпозиционным золотником с одним напорным подводом, двумя сливными линиями, двумя рабочими отводами и двумя линиями, обеспечивающими возможность соединения каждого рабочего отвода с линией LS, которая имеет предохранительный клапан и соединена с управляющим золотником.

Недостатком известных гидросистем является то, что уровень рабочего давления определяется по наиболее нагруженному потребителю. Для машин с большой вариацией нагрузок на нескольких гидродвигателях такое решение требует использования дополнительных источников питания, каждый из которых обеспечивал бы работу соответствующего исполнительного органа. Указанное обстоятельство требует использования на машине нескольких регулируемых насосов, отличающихся по диапазону регулирования давления, что способствует усложнению гидросистемы машины, повышению ее массы и в целом снижению функциональных возможностей и эффективности ее работы.

Кроме того, в представленных гидросистемах (как в аналоге, так и в прототипе) возникает заброс давления в конце рабочего хода неполноповоротного гидродвигателя, например гидроцилиндра, особенно в режиме холостого хода. В момент остановки поршня гидроцилиндра в крайнем положении в напорной полости гидроцилиндра и соответственно на управляющем золотнике гидронасоса происходит скачок давления, несколько превышающий величину настройки предохранительного клапана гидросистемы. При этом согласно сигналу, поступающему на управляющий золотник, насос отрабатывает максимальное давление в гидросистеме, превышающее значение. Эти обстоятельства способствует забросам давления и в целом снижению ресурса и надежности элементов гидропривода и силовой установки.

Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы гидросистемы путем регулирования рабочего давления и снижения величины забросов давления в ней.

Искомые технические результаты достигаются тем, что гидросистема, содержащая гидробак, силовой регулируемый гидронасос с чувствительным к нагрузке управляющим золотником, силовую гидролинию, защищенную предохранительным клапаном, основной гидрораспределитель с трехпозиционным золотником с одним напорным подводом, двумя сливными линиями, двумя рабочими отводами и линией, обеспечивающей возможность соединения каждого рабочего отвода с линией LS, которая соединена с управляющим золотником, снабжена клапаном управления уровнем давления и установленным в линии LS управляемым редукционным клапаном. Вход и выход редукционного клапана связаны соответственно с гидрораспределителем и управляющим золотником, а линия управления редукционного клапана - с выходом клапана управления уровнем давления, вход и сливной отвод которого соединены соответственно с силовой гидролинией и гидробаком.

Вместе с тем гидросистема снабжена регулятором расхода, вход и выход которого сообщены соответственно с линией LS управляющего золотника и гидробаком. Причем регулятор расхода может быть выполнен в виде дроссельной шайбы.

Кроме того, гидросистема снабжена вспомогательным блоком, выполненным из редукционного клапана и электроуправляемого двухпозиционного четырехлинейного распределителя с одной напорной линией, одной сливной и двумя рабочими линиями. При этом напорная и сливная линии четырехлинейного распределителя соединены соответственно с выходом редукционного клапана и гидробаком, одна из рабочих линий распределителя - с первой линией клапана управления уровнем давления, а вход и дренаж редукционного клапана соединены соответственно с силовой гидромагистралью и гидробаком. Причем в исходной позиции четырехлинейного распределителя первая линия блока управления уровнем давления сообщена с гидробаком.

Также гидросистема снабжена гидроцилиндром стояночного тормоза, рабочие полости которого сообщены с рабочими линиями четырехлинейного распределителя вспомогательного блока.

Задача повышения эффективности и снижения величины забросов давления в гидросистеме решается тем, что линия LS гидросистемы снабжена, во-первых, управляемым редукционным клапаном, выход которого сообщен с управляющим золотником, и, во-вторых, регулятором расхода, который сообщает пружинную полость управляющего золотника с гидробаком. Применение вспомогательного блока обеспечивает эффективную работу потребителей низкого давления, например гидроцилиндра стояночного тормоза.

Сущность изобретения поясняется гидравлической схемой, представленной на чертеже.

Предлагаемая гидросистема содержит силовой регулируемый гидронасос 1 с чувствительным к нагрузке управляющим золотником 2, гидробак, силовую гидролинию 4, защищенную предохранительным клапаном 5, основной гидрораспределитель 6 с трехпозиционными золотниками 7 и 8, сливную магистраль 9, сообщенную с гидробаком 3. Напорные 10, 11 и сливные 12, 13 линии золотников 7 и 8 распределителя 6 сообщены соответственно с силовой 4 и сливной 9 гидролиниями, рабочие отводы 14, 15, 16 и 17 - с рабочими полостями гидромотора 18 и гидроцилиндра 19, а линии 20, 21 и обратные клапаны 22, 23 обеспечивают возможность соединения каждого рабочего отвода золотников 7 и 8 с линией LS 24. Переключение золотников 7 и 8 в рабочие позиции производится пропорциональными электромагнитами 25, 26 и 27, 28 соответственно, а в нейтральное положение - посредством пружин 29, 30 и 31, 32. В линии LS 24 установлен управляемый редукционный клапан 33, вход 34 и выход 35 которого связаны соответственно с гидрораспределителем 6 и управляющим золотником 2. Также гидросистема снабжена регулятором 36 расхода, вспомогательным блоком 37 и клапаном 38 управления уровнем давления. Вход 39 и выход 40 регулятора 36 расхода сообщены соответственно с управляющим золотником 2 и гидробаком 3. Причем регулятор 36 расхода может быть выполнен в виде дроссельной шайбы. Вспомогательный блок 37 выполнен из редукционного клапана 41 и снабженного электромагнитом 42 и возвратной пружиной 43 двухпозиционного четырехлинейного распределителя 44 с одной напорной линией 45, одной сливной 46 и двумя рабочими линиями 47 и 48. При этом напорная 45 и сливная 46 линии четырехлинейного распределителя 44 соединены соответственно с выходом редукционного клапана 41 и сливной гидролинией 9, а его рабочая линия 48 - с первой линией 49 клапана 38 управления уровнем давления. Вход 50 и дренаж 51 редукционного клапана 41 соединены соответственно с силовой и сливной гтдролиниями 4 и 9, причем в исходной позиции четырехлинейного распределителя 44 первая линия 49 клапана 38 управления уровнем давления сообщена со сливной гидролинией 9. Линия 52 управления редукционного клапана 33 сообщена с выходом 53 клапана 38 управления уровнем давления, сливной отвод 54 которого соединен посредством сливной гидролинии 9 с гидробаком 3. Клапан 38 управления уровнем давления снабжен педалью 55.

Кроме того, гидросистема имеет гидроцилиндр 56 стояночного тормоза (на схеме не показан), рабочие полости 57 и 58 которого сообщены с рабочими линиями 47 и 48 четырехлинейного распределителя 44 вспомогательного блока 37.

Гидросистема мобильной машины работает следующим образом.

В нейтральной позиции золотников 7 и 8 основного распределителя 6 насос 1 находится в режиме нулевой производительности и поддерживает давление (например 2 МПа) в напорной магистрали 4, заданное величиной поджатия пружины на управляющем золотнике 2, - давление в линии LS 24 отсутствует.

В исходной позиции распределителя 44 вспомогательного блока 37 штоковая полость 57 гидроцилиндра 56 сообщена через вспомогательный блок 37 с силовой гидролинией 4 и в ней поддерживается давление 2...3 МПа, верхнее значение которого ограничивается редукционным клапаном 41. При этом гидроцилиндр 56 создает дополнительное усилие замыкания нормально замкнутого стояночного тормоза, способствуя повышению эффективности его торможения. Поршневая полость 58 гидроцилиндра 56 и первая линия 49 клапана 38 управления уровнем давления сообщены с гидробаком 3 посредством сливной магистрали 9. Поэтому независимо от положения педали 55 клапана 38 управления на управляемом редукционном клапане 33 отсутствует давление управления и им ограничивается верхнее значение давления в линии LS 24 управляющего золотника 2 насоса 1, которое может составлять, например 4...8 МПа, в зависимости от усилия поджатия пружины управляемого редукционного клапана 33, определяемого эксплуатационно-техническими характеристиками рабочего оборудования машины.

При подаче питания, например, на электромагнит 42 распределителя 44 его золотник перемещается в рабочую позицию и обеспечивает сообщение поршневой полости 58 гидроцилиндра 56 и первой линии 49 клапана 38 управления с силовой гидролинией 4. Благодаря этому происходит размыкание стояночного тормоза и обеспечивается возможность передвижения машины, а на выходе клапана управления 38 и соответственно в линии 52 управления редукционного клапана 33 может быть получено давление в пределах 0,5...2,5 МПа в зависимости от положения педали 55, задаваемого оператором. При этом диапазон изменения верхних значений давления в LS линии управляющего золотника может составлять 8...28 МПа. Соответственно при работе того или иного исполнительного органа в предлагаемой гидросистеме может регулироваться максимальное значение рабочего давления в пределах 10...30 МПа. При необходимости искомые границы регулирования могут быть изменены посредством перенастройки клапана 38 управления и управляемого редукционного клапана 33. Причем нижняя граница давления в системе должна определяться исходя из возможности работы гидросистемы в режиме холостого хода и обеспечения работоспособности наименее нагруженного исполнительного органа машины.

После включении одного из золотников распределителя 6 его золотник 8 переместится пропорционально сигналу управления на электромагните 27 (или 28). Насос 1 увеличит подачу до создания заданного перепада давления на регулирующей кромке золотника 8. Давление нагрузки в рабочем отводе 16 (или 17) (соответствующее давлению в напорной полости гидроцилиндра) попадает через линию 21 и обратный клапан 23 в линию LS 24, установленный в ней управляемый редукционный клапан 33 и далее в пружинную полость управляющего золотника 2. При этом происходит перемещение гидроцилиндра 19 со скоростью, соответствующей сигналу управления на электромагните 27. При малой нагрузке на исполнительном органе обеспечивается возможность работы гидросистемы в пределах нижней границы давления - 10 МПа. Искомое давление, значительно меньшее максимальной ее величины, будет иметь место и в случае упора поршня гидроцилиндра в крышку или днище гидроцилинда благодаря наличию управляемого редукционного клапана 33, обеспечивающего возможность ограничения поступающего из напорной полости гидроцилиндра 19 давления на управляющий золотник 2. Тем самым исключаются забросы давления в гидросистеме в моменты останова поршня гидроцилиндра 19 в его крайних положениях. Наличие регулятора 36 расхода обеспечивает возможность сброса жидкости из линии LS 24 управляющего золотника 2 и тем самым также способствует снижению забросов давления за счет снижения скорости нарастания давления на управляющем золотнике 2 в момент включения или резкого останова рабочего органа и более быстрого уменьшения давления на данном золотнике 2 при отключении исполнительного органа. В случае работы наиболее нагруженных исполнительных механизмов может быть установлено посредством педали 55 максимальное значение давления в гидросистеме.

Положительные результаты предложенного технического решения:

1. Повышение надежности и ресурса основных компонентов гидропривода и силовой установки привода насоса за счет снижения забросов давления в силовой магистрали гидросистемы.

2. Предлагаемая гидросистема обеспечивает возможность регулирования величины усилия или момента на исполнительном органе путем изменения давления посредством клапана управления уровнем давления

3. Предлагаемая однонасосная гидросистема обеспечивает эффективную работу мобильной машины с несколькими гидродвигателями с большой вариацией нагрузок на них, в том числе работу вспомогательного оборудования с потребителями низкого давления, например гидроцилиндра стояночного тормоза.

4. Представленные положительные результаты подтверждены проведенными на ОАО "Красноярский алюминиевый завод" производственными испытаниями машины для прорезки периферии анода электролизеров, гидросистема которой выполнена согласно формуле изобретения.

Источники информации

1. Гидравлическая схема погрузочной машины DB W-1200/2 S. Фирма "Mannesmann Rexroth", чертеж HS-AS-A-163-2.

2. Авторское свидетельство RU 2150552 С1, кл. Е 02 F 9/22, 1997 г.

1. Гидросистема, содержащая гидробак, регулируемый гидронасос с чувствительным к нагрузке управляющим золотником, силовую гидролинию, защищенную предохранительным клапаном, основной гидрораспределитель с трехпозиционными золотниками с одним напорным подводом, двумя сливными линиями, двумя рабочими отводами и линией, обеспечивающей возможность соединения каждого рабочего отвода с линией LS, которая соединена с управляющим золотником, отличающаяся тем, что гидросистема снабжена клапаном управления уровнем давления и установленным в линии LS управляемым редукционным клапаном, вход и выход которого связаны соответственно с гидрораспределителем и управляющим золотником, а линия управления редукционного клапана - с выходом клапана управления уровнем давления, вход и сливной отвод которого соединены соответственно с силовой гидролинией и гидробаком.

2. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена регулятором расхода, вход и выход, которого сообщены соответственно с линией LS управляющего золотника и гидробаком.

3. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена вспомогательным блоком, который выполнен из редукционного клапана и электроуправляемого двухпозиционного четырехлинейного распределителя с одной напорной линией, одной сливной и двумя рабочими линиями, при этом напорная и сливная линии четырехлинейного распределителя соединены соответственно с выходом редукционного клапана и гидробаком, одна из рабочих линий - с первой линией клапана управления уровнем давления, а вход и дренаж редукционного клапана соединены соответственно с силовой гидролинией и гидробаком, причем в исходной позиции четырехлинейного распределителя первая линия блока управления уровнем давления сообщена с гидробаком.

4. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что в ней клапан управления уровнем давления снабжен педалью управления.

5. Гидросистема по п.1, отличающаяся тем, что в ней клапан управления уровнем давления снабжен пропорциональным электромагнитом.

6. Гидросистема по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена гидроцилиндром стояночного тормоза, рабочие полости которого сообщены с рабочими линиями четырехлинейного распределителя вспомогательного блока.

7. Гидросистема по п.2, отличающаяся тем, что в ней регулятор расхода выполнен в виде дроссельной шайбы.