Чувствительная к нагрузке система, содержащая её рабочая машина и способ управления гидроприводом



Чувствительная к нагрузке система, содержащая её рабочая машина и способ управления гидроприводом
Чувствительная к нагрузке система, содержащая её рабочая машина и способ управления гидроприводом
Чувствительная к нагрузке система, содержащая её рабочая машина и способ управления гидроприводом

 


Владельцы патента RU 2453658:

ВОЛЬВО КОНСТРАКШН ЭКВИПМЕНТ АБ (SE)

Изобретение относится к чувствительной к нагрузке системе управления. Техническим результатом является регулирование давления управления в зависимости от положения различных рабочих органов или от рабочего режима. Система содержит первый узел исполнительных механизмов для управления первой гидравлической функцией, насос, выполненный с возможностью подачи в исполнительные механизмы гидравлической жидкости под давлением, клапан с электрическим управлением, выполненный с возможностью управления выходным давлением насоса с использованием гидравлического сигнала, первый датчик давления для измерения давления нагрузки первого узла исполнительных механизмов, и блок управления, выполненный с возможностью приема сигнала, содержащего информацию о давлении нагрузки, измеренном первым датчиком давления, и формирования сигнала управления, соответствующего измеренному давлению нагрузки, который передается в клапан с электрическим управлением. При этом блок управления выполнен с возможностью определения необходимого давления насоса таким образом, чтобы разница давлений между измеренным давлением нагрузки и давлением насоса изменялась в зависимости от рабочего режима. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к чувствительной к нагрузке системе управления, содержащей первый узел исполнительных механизмов для управления первой гидравлической функцией (рабочей функции гидропривода), насос, предназначенный для подачи гидравлической жидкости под давлением в такие исполнительные механизмы, и клапан с электрическим управлением, предназначенный для управления выходным давлением насоса с помощью гидравлического сигнала. Изобретение относится также к рабочей машине, содержащей такую систему. Рабочая машина в форме колесного погрузчика имеет несколько рабочих функций с гидроприводом, таких как подъем и наклон навесного орудия и рулевое управление машины. Как правило, исполнительные механизмы содержат линейные двигатели в форме гидравлических цилиндров. Изобретение также относится к способу управления гидравлической функцией (гидроприводом).

Изобретение будет описано далее на примере работы колесного погрузчика. Это предпочтительный вариант применения, однако он никоим образом не ограничивает область применения изобретения. Изобретение может также применяться и для других типов рабочих машин (или самоходных погрузочно-разгрузочных машин), таких как экскаватор-погрузчик, экскаватор или сельскохозяйственная машина, такая как трактор.

Соответственно, такая гидравлическая система представляет собой чувствительную к нагрузке систему (с регулируемым гидроприводом). Это означает, что при работе насоса измеряется давление (сигнал измерения нагрузки) в задействованных гидравлических цилиндрах. После этого насос устанавливает давление, которое на определенное число бар превышает давление в цилиндрах. Это приводит к притоку масла к управляющим цилиндрам, степень которого зависит от степени открытия задействованного клапана управления. Обычно так называемое давление управления имеет постоянную величину. Давление управления представляет собой разницу между давлением насоса и давлением нагрузки. Как правило, насос используется таким образом, чтобы он устанавливал постоянное давление, которое на 20-30 бар выше измеренного давления нагрузки. Таким образом выбирается уровень давления управления, которое соответствует текущему рабочему состоянию. Существуют системы, в которых давление управления может варьироваться.

Раскрытие изобретения

Целью изобретения является создание чувствительной к нагрузке системы (с измерением нагрузки), которая создает условия для более эффективной работы в части расхода энергии и надежна в работе. Изобретение в особенности направлено на создание более оптимальной системы, в которой давление управления может регулироваться в зависимости от положения различных рабочих органов или от рабочего режима.

Указанная цель достигается с помощью системы по п.1 формулы изобретения. Соответственно, указанная цель достигается с помощью чувствительной к нагрузке системы, содержащей:

- первый узел исполнительных механизмов для управления первой рабочей функцией;

- насос для подачи в исполнительные механизмы гидравлической жидкости под давлением;

- клапан с электрическим управлением для управления выходным давлением насоса с использованием гидравлического сигнала;

отличающейся тем, что она содержит:

- первый датчик давления для измерения давления нагрузки первого узла исполнительных механизмов; и

- блок управления для приема сигнала, содержащего информацию о давлении нагрузки, измеренном первым датчиком давления, и для формирования сигнала управления, соответствующего измеренному давлению нагрузки, который передается в клапан с электрическим управлением.

Первая гидравлическая (рабочая) функция предпочтительно является функцией подъема, однако может быть и другой функцией, такой как функция наклона или рулевого управления.

При этом использование регулируемого давления управления дает возможность устанавливать давление насоса на низком базовом уровне и задавать давление, которое превышает его всего лишь на 5-10 бар, то есть, давление увеличивается как можно меньше (предел определяется требованиями по смазке и возможностями охлаждения). Если необходимо более высокое давление управления, например 30 бар, то клапан с электрическим управлением (клапан с измерением нагрузки), управляющий работой насоса, должен компенсировать это повышение. В соответствии с одним из вариантов уровень давления для исполнительного механизма (цилиндра) составляет 100 бар. В этом случае клапан с измерением нагрузки задает уровень давления, равный 125 бар, и насос дополнительно повышает это давление на 5 бар, то есть давление насоса будет составлять 130 бар. В результате благодаря низкому давлению холостого хода могут быть снижены потери на сопротивление движению (потери холостого хода). Когда от насоса не требуется создавать рабочее давление, он работает на холостом ходу (например, 5 бар вместо 30 бар).

Кроме того, создаются предпосылки для снижения потерь на управление в связи с меньшими выходными потоками для выполнения рабочих функций. Чем ниже величина потока, необходимого для выполнения функции, тем меньшее давление управления может использоваться, поскольку регулирующий орган клапана управления для выполнения функции открывается в большей степени. Если оператор задает на 50% больше потока для выполнения функции, то регулирующий орган клапана может быть открыт полностью, и давление управления может быть снижено, например, с 30 бар до 8 бар с помощью клапана с электрическим управлением. На практике это означает, что чем больше отклонение рукоятки управления, тем большее давление управления будет использоваться.

Кроме того, создаются условия для интенсивного выполнения функции встряхивания. В некоторых ситуациях необходимо иметь возможность осуществлять встряхивание рабочего орудия, например ковша, для полного вытряхивания его содержимого. В таких ситуациях режим встряхивания может быть включен кнопкой или перемещением рукоятки вперед и назад в некоторых моделях. Если компьютер фиксирует, что оператор хочет выполнить встряхивание, то клапан с электрическим управлением должен задать насосу более высокий уровень давления для увеличения потока при более высоком давлении управления.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов клапан с электрическим управлением, управляющий работой насоса, выполнен таким образом, что он устанавливается в положение, в котором гидравлический сигнал, передаваемый в насос, задает, по существу, постоянное давление насоса, когда пропадает входной сигнал, поступающий в клапан из блока управления. Предпочтительно постоянное давление насоса является максимальным давлением. Это означает, что гидравлическая система после этого будет работать как система постоянного давления. Соответственно, насос обеспечивает необходимый поток, но все время будет создавать максимальное давление. Таким образом, оператор сможет продолжать работу в случае неисправности электроники.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом система включает функцию рулевого управления. Как правило, для выполнения функции рулевого управления используется клапанный узел в форме полноповоротного устройства. Как известно, при использовании такого полноповоротного устройства возникают проблемы, связанные с резонансным усилением колебаний давления. Это происходит, поскольку гидравлический сигнал измерения нагрузки, поступающий из полноповоротного устройства, также содержит колебания, Однако вместо считывания сигнала измерения нагрузки, поступающего от датчиков давления полноповоротного устройства, и задания более высокого давления с помощью клапана с электрическим управлением, может быть получен устойчивый сигнал измерения нагрузки, то есть отфильтрованный сигнал для передачи в насос.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом система содержит датчик положения исполнительного механизма. В этом случае создаются возможности для демпфирования хода механизма в крайних положениях. Если в системе используется отдельный насос для обеспечения некоторой функции, например функции рулевого управления, то электрический сигнал измерения нагрузки может использоваться для демпфирования хода механизма в крайних положениях. Это означает, что блок управления с помощью датчиков положения определяет момент, когда исполнительный механизм (цилиндр) приближается к крайнему положению. В этом случае клапан с электрическим управлением может снизить давление управления до соответствующего уровня, так что максимальная скорость поворота будет уменьшена, что означает, что оператор не сможет превысить некоторую скорость поворота.

Датчики положения также создают возможность для управления мощностью. В некоторых ситуациях требуется уменьшить максимально возможную выходную гидравлическую мощность, поскольку двигатель не может развивать большую мощность на малых оборотах. Мощность, расходуемая на выполнение функций, управление которыми осуществляется с использованием электрических сигналов, легко может быть ограничена, однако возникает проблема с полноповоротным устройством рулевого управления, для управления которым электрический сигнал не используется. При использовании управления электрическим сигналом максимальный поток может быть уменьшен путем снижения давления управления. Гидравлическую мощность можно рассчитать, если известен уровень давления насоса (насосов) и его (их) поток, а также эффективность системы. Для полноповоротного устройства поток может быть рассчитан с помощью компьютера, считывающего положение цилиндров рулевого управления, измеряемого датчиками положения. Если поток слишком велик для данного рабочего положения (зависит, среди прочего, от уровня давления и других факторов), давление управления может быть снижено для обеспечения соответствующего приемлемого максимального потока. Если для обеспечения функции рулевого управления и других рабочих функций используется один общий насос, то проблема также решается. Для этого могут использоваться клапаны с электрическим управлением, которые снижают давление для выполнения других рабочих функций, и поскольку функция рулевого управления имеет более высокий приоритет по сравнению с другими функциями, то компьютер может проверять, какую мощность оператор задает с помощью органа рулевого управления (поток с помощью датчика положения цилиндра рулевого управления и давление с помощью датчиков давления). Если уровень этой мощности снижается ниже допустимой величины, то остающаяся мощность может использоваться для выполнения других рабочих функций, и в данном случае будет иметь место только ограничение. В том случае когда уровень этой мощности превышает допустимую величину, для выполнения другой рабочей функции вообще не выделяется мощность, что означает, что уровень давления насоса будет зависеть только от давления измерения нагрузки для функции рулевого управления, и таким образом с использованием подходящего давления измерения нагрузки, задаваемого клапаном с электрическим управлением, может быть достигнуто снижение максимального потока. Определенная степень рулевого управления всегда должна быть доступна, причем самый нижний уровень измерения нагрузки получается непосредственно из полноповоротного устройства, если электрический сигнал измерения нагрузки сброшен в нуль, то есть после этого давление управления становится равным давлению управления насоса, которое находится на уровне 5-10 бар. При этом также обеспечивается более высокий уровень надежности, поскольку сигнал измерения нагрузки для функции рулевого управления никогда может быть полностью установлен на нуль с помощью клапана с электрическим управлением.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом система содержит несколько узлов исполнительных механизмов, предназначенных для управления выполнением различных рабочих функций, и по меньшей мере один датчик давления, связанный с каждым таким узлом для измерения давления нагрузки соответствующего узла.

При этом появляется возможность подавления колебаний давления в системе. Блок управления фиксирует давление в различных местах системы. Если блок управления фиксирует ненормальные колебания давления, то давление может регулироваться с целью уйти от точки резонанса системы. Если одновременно используются несколько рабочих функций, то регулирующие органы клапанов управления могут быть открыты или закрыты в большей степени, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается давление управления, с целью получения того же самого уровня потока. Если давление управления находится на низком уровне при возникновении резонанса, то давление управления может быть увеличено. Если давление управления уже находится на высоком уровне, то может выполняться его снижение определенными допустимыми шагами. Временное изменение остается до тех пор, пока в системе не произойдет некоторое изменение давления и потока.

Другим объектом изобретения является способ, обеспечивающий эффективное управление в чуствительной к нагрузке системе в части расхода энергии. В частности, изобретение относится к способу, в котором давление управления может регулироваться в зависимости от различных положений рабочего органа или рабочих режимов.

Указанная цель достигается с помощью способа, заявляемого в соответствующем независимом пункте формулы изобретения. Соответственно, указанная цель достигается с использованием способа, который включает измерение давления нагрузки исполнительного механизма, предназначенного для управления рабочей функцией, с помощью датчика давления, и управления насосом, предназначенным для подачи в исполнительный механизм гидравлической жидкостью под давлением, соответствующим измеренному давлению нагрузки, в соответствии с гидравлическим сигналом.

В соответствии с предпочтительным вариантом способ включает приведение в действие клапана с электрическим управлением с помощью электрического сигнала, соответствующего измеренному давлению нагрузки, причем клапан управляет выходным давлением насоса соответствующим образом с использованием гидравлического сигнала. Это обеспечивает работу системы с высокой степенью надежности, поскольку клапан с электрическим управлением может быть устроен таким образом, чтобы в насос передавался гидравлический сигнал, даже если пропадает входной сигнал, поступающий в клапан с электрическим управлением.

Заявляемый способ также включает определение необходимого давления насоса, которое пропорционально измеренному давлению нагрузки (и обычно выше него), и соответствующее управление насосом. Соответственно, давление управления может регулироваться в зависимости от рабочего режима. Это осуществляется предпочтительно путем измерения выходного давления насоса и формирования сигнала управления, учитывающего это измеренное выходное давление насоса.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом способ включает определение положения органа управления, связанного с рабочей функцией, и приведение в действие клапана управления, установленного между насосом и исполнительным механизмом, в соответствии с указанным положением органа управления оператором. Способ предпочтительно включает согласование управления насосом и приведением в действие клапана управления. Это обеспечивает возможность для снижения потерь управления при малых выходных потоках, используемых для выполнения функций. Чем меньше поток, необходимый для выполнения некоторой функции, тем меньшее давление управления может использоваться, поскольку регулирующий орган в клапане управления открывается в большей степени.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения и их достоинства станут понятными из формулы изобретения и нижеприведенного описания.

Краткое описание чертежей

Изобретение описывается ниже более подробно со ссылками на варианты его осуществления, представленные на прилагаемых чертежах, на которых показано:

на фиг.1 - вид сбоку колесного погрузчика;

на фиг.2-3 - виды двух различных вариантов системы для колесного погрузчика.

Осуществление изобретения

На фиг.1 приведен вид сбоку колесного погрузчика 101. Колесный погрузчик 101 имеет переднюю часть 102 и заднюю часть 103, каждая из которых содержит раму, и две ведущие оси 112, 113. В задней части 103 погрузчика находится кабина 114 оператора. Части 102, 103 погрузчика соединены между собой с возможностью поворота относительно друг друга вокруг вертикальной оси с помощью двух гидравлических цилиндров 104, 105, которые присоединены к частям 102, 103. Соответственно, гидравлические цилиндры 104, 105 расположены с обеих сторон центральной линии в продольном направлении погрузчика для управления направлением его движения или поворотом погрузчика 101.

Колесный погрузчик 101 снабжен механизмом 111 для погрузки/разгрузки объектов или материала. Механизм 111 содержит блок 106 грузовой стрелы и навесное рабочее орудие 107 в форме ковша, который установлен на блоке грузовой стрелы. Как показано на фиг.1, ковш 107 заполнен материалом 116. Первый конец блока грузовой стрелы 106 присоединен к передней части 102 погрузчика с возможностью поворота для обеспечения подъема ковша. Ковш 107 присоединен ко второму концу блока 106 грузовой стрелы с возможностью поворота для изменения наклона ковша.

Блок 106 грузовой стрелы может быть поднят и опущен относительно передней части 102 погрузчика с помощью двух гидравлических цилиндров 108, 109, каждый из которых присоединен одним своим концом к передней части 102 погрузчика и другим концом к блоку 106 грузовой стрелы. Ковш 107 может быть наклонен относительно блока 106 грузовой стрелы с помощью третьего гидравлического цилиндра 110, который присоединен одним своим концом к передней части 102 погрузчика и другим концом к ковшу 107 через систему соединительных звеньев и тяг.

Ниже будет описаны более подробно варианты системы управления рабочими функциями колесного погрузчика 101.

Первый вариант системы представлен на фиг.2. Система 201 содержит первый узел 203 исполнительных механизмов для управления первой рабочей функцией гидравлической системы, а именно подъемом и опусканием блока грузовой стрелы. В данном случае исполнительными механизмами являются подъемные цилиндры 108, 109.

Система 201 содержит также насос 205, предназначенный для подачи гидравлической жидкости под давлением в исполнительные механизмы по гидравлической сети. Привод насоса 205 осуществляется от двигателя 206 погрузчика, в качестве которого используется дизельный двигатель. Насос 205 имеет переменный рабочий объем. Предпочтительно используется насос 205 с бесступенчатым регулированием. Система 201 содержит блок 208 клапанов (обозначен штрихпунктирными линиями), содержащий гидравлическую сеть с клапанами управления.

Два клапана управления в форме регуляторов расхода 207, 209 расположены в гидравлической сети между насосом 205 и гидравлическими подъемными цилиндрами 108, 109 для управления подъемом и опусканием навесного орудия. Первый клапан 207 управления обеспечивает соединение насоса 205 со стороной поршня, а второй клапан 209 управления обеспечивает соединение резервуара 243 со стороной штока поршня. Кроме того, первый клапан 207 управления обеспечивает соединение резервуара 243 со стороной поршня, и соответственно второй клапан 209 управления обеспечивает соединение насоса 205 со стороной штока поршня. Такая схема обеспечивает широкие возможности управления. В частности, для выполнения функции совершенно необязательно одновременно подсоединять насос и резервуар.

Система 201 содержит также блок 213 управления (или компьютер), который содержит программное обеспечение для управления рабочими функциями погрузчика. Блок управления также называется центральным блоком обработки или электронным управляющим модулем. Блок 213 управления предпочтительно содержит микропроцессор.

Блок 213 управления функционально соединен с органом 211 управления оператором в форме рукоятки управления подъемом. Блок 213 управления обеспечивает прием управляющих сигналов, вырабатываемых рукояткой управления подъемом, и приведение в действие соответствующих клапанов 207, 209 управления (через блок 215 управления клапанами). Блок 213 управления предпочтительно осуществляет более общее управление, а блок 215 управления клапанами осуществляет управление основными функциями блока 208 клапанов. Естественно, блоки 213, 215 управления могут быть объединены в один общий блок. При управлении насосом 205 обеспечивается приток масла в цилиндры 108, 109, степень которого зависит от степени открытия задействованных клапанов 207, 209.

Система 201 содержит также второй узел 217 исполнительных механизмов для управления второй рабочей функцией, а именно рулевым управлением рабочей машины. В данном случае исполнительными механизмами являются цилиндры 104, 105 рулевого управления. Орган 219 управления оператором в форме рулевого колеса соединен гидравлически с цилиндрами 104, 105 через клапанный узел в форме полноповоротного устройства 220 для непосредственного управления цилиндрами.

Система 201 содержит также третий узел 221 исполнительных механизмов для управления третьей рабочей функцией, а именно наклоном навесного орудия. В данном случае исполнительный механизм состоит из цилиндра 110 наклона. Так же, как и в случае функции подъема навесного орудия, между насосом 205 и цилиндром 110 наклона расположены два клапана 223, 225 управления для управления движением вперед и назад навесного орудия относительно блока грузовой стрелы. Блок 213 управления функционально соединен с органом 227 управления оператором в форме рукоятки управления наклоном. Блок 213 управления обеспечивает прием управляющих сигналов, вырабатываемых рукояткой управления наклоном, и приведение в действие соответствующих клапанов 223, 225 управления.

На выходной трубке 245 насоса расположен клапан 220 приоритета для автоматического обеспечения приоритета, заключающегося в том, что функция управления направлением движения погрузчика обеспечивается в первую очередь относительно функции подъема (и функции наклона).

Как уже указывалось, в системе 201 измеряется нагрузка, для чего в ней используются датчики 229, 231, 233, 235, 237 давления для измерения давления, создаваемого нагрузкой, для каждой из вышеуказанных функций. Для обеспечения функции подъема навесного орудия в системе используются два датчика 229, 231 давления, один из которых находится на трубке, идущей к стороне поршней подъемных цилиндров, а другой находится на трубке, идущей к стороне штоков поршней этих цилиндров. Аналогично для обеспечения функции наклона навесного орудия в системе используются два датчика 235, 237 давления, один из которых находится на трубке, идущей к стороне штока поршня цилиндра наклона, а другой находится на трубке, идущей к стороне поршня этого цилиндра. Для обеспечения функции рулевого управления погрузчика в системе используется датчик 233 давления, установленный на трубке, идущей к цилиндрам 104, 105 рулевого управления. Точнее, датчик 233 давления находится на трубке измерения нагрузки, давление в которой равно давлению на стороне одного цилиндра, когда поворот осуществляется в одну сторону, и давлению на стороне другого цилиндра, когда поворот осуществляется в другую сторону. В нейтральном положении трубка измерения нагрузки соединяется с резервуаром.

В состав системы также входит клапан 241 с электрическим управлением, предназначенный для управления выходным давлением насоса с использованием гидравлического сигнала. Система 201 содержит дополнительный датчик 239 давления для измерения давления, которое является показателем выходного давления насоса. Точнее, датчик 239 давления предназначен для измерения давления в точке гидравлической системы после клапана 241 с электрическим управлением. Соответственно, датчик 239 давления измеряет непосредственно давление, создаваемое насосом, когда клапан 241 полностью открыт.В нормальном рабочем режиме датчик 239 давления измеряет давление, регулируемое клапаном 241. Соответственно, блок 213 управления предназначен для приема сигнала из датчика 239 давления насоса, содержащего информацию об уровне давления.

Таким образом, блок 213 управления функционально соединен с датчиками 229, 231, 233, 235, 237, 239 давления и с клапаном 241 с электрическим управлением. Соответственно, блок 213 управления принимает электрические сигналы из датчиков 229, 231, 233, 235, 237, 239 давления и вырабатывает электрический сигнал для приведения в действие клапана 241 с электрическим управлением. Кроме того, блок 213 управления обеспечивает формирование управляющего сигнала, соответствующего измеренному давлению нагрузки, для передачи в клапан 241 с электрическим управлением.

Как уже указывалось, блок 213 управления предназначен для приема сигналов от рукояток 211, 227 управления. Если оператору нужно поднять ковш, он использует рукоятку 211 подъема. Блок управления принимает соответствующий сигнал от рукоятки 211 подъема и устанавливает клапаны 207, 209 управления в такое положение, в котором насос соединен со стороной поршней подъемных цилиндров 108, 109, а сторона штоков поршней подъемных цилиндров соединяется при этом с резервуаром 243. Кроме того, блок управления принимает сигналы от датчика 229 давления нагрузки на стороне поршней подъемных цилиндров и от датчика 239 давления на выходной стороне насоса. В соответствии с принятыми сигналами определяется необходимое давление насоса, превышающее измеренное давление нагрузки, и задействуется соответствующим образом клапан 241 с электрическим управлением.

Блок 213 управления предпочтительно обеспечивает согласование степени открытия клапанов 207, 209 управления и выходного давления насоса 205 для оптимизации работы системы. В соответствии с одним из вариантов, чем меньше поток, необходимый для выполнения некоторой функции, тем меньшее давление управления может использоваться, поскольку регулирующий орган в клапане управления открывается в большей степени. Если оператор задает 50% потока для выполнения функции, то регулирующий орган клапана может быть открыт полностью, и давление управления может быть снижено, например, с 30 бар до 8 бар с помощью клапана с электрическим управлением. На практике это означает, что чем больше отклонение рукоятки управления, тем большее давление управления будет использоваться. Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом блок 213 управления принимает сигнал от рукоятки управления подъемом, содержащий информацию о требуемом подъеме или опускании навесного орудия. Кроме того, блок 213 управления получает информацию о давлении в подъемных цилиндрах 108, 109 из датчика 229 давления. После этого определяется необходимое выходное давление, и соответствующим образом задействуется клапан 241 с электрическим управлением. Кроме того, блок 213 управления получает из датчика давления 239 величину давления после клапана 241 с электрическим управлением и устанавливает требуемый уровень выходного давления с помощью клапана 241.

Функция наклона навесного орудия обеспечивается аналогично функции подъема. При управлении направлением движения погрузчика датчик 233 давления в подсистеме рулевого управления измеряет давление нагрузки рулевого управления и вырабатывает соответствующий сигнал нагрузки. Блок 213 управления принимает этот сигнал нагрузки и сигнал от датчика 239 давления на выходе клапана 241 с электрическим управлением. В соответствии с принятыми сигналами определяется необходимое давление насоса, превышающее измеренное давление нагрузки, и задействуется соответствующим образом клапан 241 с электрическим управлением.

Если одновременно задействуется несколько функций, то измеренные давления нагрузки сравниваются, и на насос 205 подается сигнал управления, соответствующий самому высокому давлению нагрузки.

В соответствии с предпочтительным вариантом блок 213 управления обеспечивает определение необходимого давления насоса таким образом, чтобы разница давлений между измеренным давлением нагрузки и давлением на выходе насоса варьировалась в зависимости от рабочего режима. В соответствии с другим вариантом давление управления поднимают до высокого уровня, когда необходимо осуществить встряхивание с большой силой, как в случае вытряхивания содержимого ковша.

Блок 213 управления обеспечивает непрерывное определение необходимого давления на выходе насоса и вырабатывает соответствующие сигналы в процессе работы.

Клапан 241 с электрическим управлением, управляющий работой насоса, соединяется с выходной трубкой 245 насоса 205. Точнее, клапан 241, управляющий работой насоса, устанавливается для управления степенью открытия на трубке 247, соединяющей выходную трубку 245 насоса 205 и трубку 251, которая в свою очередь соединяется с насосом 205 для управления его работой с использованием гидравлического сигнала. Клапан 241, управляющий работой насоса, занимает такое положение, что гидравлический сигнал, подаваемый в насос 205, обеспечивает создание, по существу, постоянного давления насоса (максимальное давление насоса), когда входной сигнал, поступающий в клапан 241 из блока 213 управления, пропадает. Точнее клапан 241 с электрическим управлением, управляющий работой насоса, снабжен смещающей пружиной и устроен таким образом, что он находится в указанном положении, обеспечивающем постоянное давление насоса, под действием пружины. Соответственно, клапан 241, управляющий работой насоса, используется таким образом, что он находится в открытом положении, так что сигнал управления, подаваемый в насос, представляет собой выходное давление насоса, когда входной сигнал, поступающий в клапан 241 из блока 213 управления, пропадает. Можно сказать, что в гидравлической сети происходит "короткое замыкание". Поэтому можно сказать, что клапан 241, управляющий работой насоса, является инверсным. Соответственно, гидравлический сигнал измерения давления поднимается до уровня максимального давления в случае неисправности электронных схем. Это означает, что гидравлическая система после этого будет работать как система постоянного давления. Соответственно, насос обеспечивает необходимый поток, но все время будет создавать максимальное давление. Таким образом, оператор сможет продолжать работу в случае неисправности электроники.

Соответственно, клапан 241 с электрическим управлением устроен таким образом, чтобы его можно было бесступенчато устанавливать регулируемым образом между двумя крайними положениями: первое крайнее положение соответствует минимальному давлению насоса, и второе крайнее положение соответствует максимальному давлению.

Соответственно, датчик 239 давления насоса установлен после клапана 241, управляющего работой насоса, то есть на трубке измерения нагрузки, идущей к насосу 205. Это создает условия для устойчивой работы системы управления.

На трубке 251 между клапаном 241 с электрическим управлением и насосом расположено гидравлическое устройство 253 в форме реверсивного клапана. Реверсивный клапан 253 обеспечивает прием гидравлических сигналов от второго узла 217 исполнительных механизмов (рулевое управление) и от клапана 241, управляющего работой насоса. Реверсивный клапан предназначен для управления насосом 205 в соответствии с принятым сигналом, соответствующим наибольшему давлению нагрузки. Соответственно, гидравлическое устройство (реверсивный клапан) 253 выбирает наибольшее давление в выходном сигнале, составленном из двух входных сигналов давления.

Первый узел 203 исполнительных механизмов (функция подъема) содержит датчик 255 для определения положения цилиндров. Эта информация может использоваться для управления демпфированием при подходе к крайним положениям, то есть для обеспечения замедления движения поршней цилиндров при приближении к крайнему положению. Также для измерения положения цилиндра при выполнении функций наклона и рулевого управления используется датчик 257, 259 положения.

На фиг.3 показан второй вариант системы 301 управления. В отличие от первого варианта для измерения выходного давления насоса используется датчик 339 давления, установленный снаружи блока 306 клапанов, содержащего гидравлическую сеть с клапанами управления и другими устройствами. Точнее, датчик 339 давления установлен на выходной трубке 245 насоса сразу на выходе насоса 205. Соответственно, блок управления получает информацию о выходном давлении насоса из датчика 339 давления непосредственно на выходе насоса вместо сигнала измерения давления нагрузки. Это создает условия для точного регулирования выходного давления насоса.

Изобретение не должно считаться ограниченным вышеописанными вариантами его осуществления, более того, в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой, могут быть также предложены и другие варианты и их модификации.

В настоящем описании термин "клапан с электрическим управлением" используется для указания клапана на гидравлической трубке, которым управляют непосредственно с использованием электрического сигнала, так что клапан приводится в действие электрическим входным сигналом. Конечно же, имеются различные варианты, которые охватываются понятием "клапан с электрическим управлением", такие как узел из нескольких клапанов, в котором первый клапан установлен на гидравлической трубке и второй клапан с электрическим управлением предназначен для приведения в действие первого клапана с использованием гидравлического сигнала.

Варианты, представленные на фиг.2 и 3, могут быть объединены, и такая объединенная система будет содержать как датчик 239 давления после клапана 241 с электрическим управлением, так и датчик 339 давления непосредственно после насоса.

1. Чувствительная к нагрузке система (201, 301), содержащая:
первый узел (203) исполнительных механизмов (108, 109) для управления первой гидравлической функцией,
насос (205), выполненный с возможностью подачи в исполнительные механизмы гидравлической жидкости под давлением,
клапан (241) с электрическим управлением, выполненный с возможностью управления выходным давлением насоса с использованием гидравлического сигнала,
первый датчик (229, 231) давления для измерения давления нагрузки первого узла (203) исполнительных механизмов, и
блок управления (213), выполненный с возможностью приема сигнала, содержащего информацию о давлении нагрузки, измеренном первым датчиком (229, 231) давления, и формирования сигнала управления, соответствующего измеренному давлению нагрузки, который передается в клапан (241) с электрическим управлением, отличающаяся тем, что блок управления (213) выполнен с возможностью определения необходимого давления насоса таким образом, чтобы разница давлений между измеренным давлением нагрузки и давлением насоса изменялась в зависимости от рабочего режима.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок (213) управления выполнен с возможностью определения необходимого давления насоса пропорционально измеренному давлению нагрузки и формирования сигнала управления, содержащего информацию для соответствующего управления насосом (205).

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что блок (213) управления обеспечивает непрерывное определение необходимого давления насоса и формирование соответствующих сигналов.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный датчик (239, 339) давления для измерения давления, которое является показателем выходного давления насоса (205), а блок (213) управления обеспечивает прием сигнала, содержащего информацию о давлении, измеренном датчиком (239, 339), и формирование сигнала управления в соответствии с этой информацией.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что клапан (241) с электрическим управлением, управляющий работой насоса, выполнен с возможностью установления в положение, в котором гидравлический сигнал, передаваемый в насос (205), обеспечивает, по существу, постоянное давление насоса, когда пропадает входной сигнал, поступающий в клапан из блока управления.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что указанное постоянное давление насоса является максимальным давлением.

7. Система по п.5 или 6, отличающаяся тем, что клапан (241) с электрическим управлением, управляющий работой насоса, снабжен смещающей пружиной и выполнен с возможностью, нахождения в указанном положении, обеспечивающем постоянное давление насоса, под действием этой пружины.

8. Система по п.5, отличающаяся тем, что клапан (241) с электрическим управлением, управляющий работой насоса, выполнен с возможностью занятия указанного положения, так чтобы сигнал управления, передаваемый в насос (205), представлял собой выходное давление самого насоса, когда пропадает входной сигнал, поступающий в клапан из блока управления.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из указанных исполнительных механизмов (108, 109) представляет собой гидравлический цилиндр.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит первый орган (211) управления оператором, а блок (213) управления обеспечивает прием сигнала, содержащего информацию о положении этого первого органа управления оператором, и соответствующим образом приводит в действие клапан (241) с электрическим управлением.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере первый клапан (207, 209) управления, установленный на трубке между насосом (205) и первым узлом (203) исполнительных механизмов для управления выполнением первой функции.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый узел (203) исполнительных механизмов предназначен для управления подъемом рабочего орудия (107).

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит узлы (203, 217, 221) исполнительных механизмов, выполненные с возможностью управления различными функциями, и по меньшей мере один датчик (229, 231, 233, 235, 237) давления, связанный с каждый из этих узлов для измерения давления нагрузки соответствующего узла.

14. Система по п.1, отличающаяся тем, что имеется второй узел (217) исполнительных механизмов, обеспечивающий формирование гидравлического сигнала, соответствующего его давлению нагрузки, и гидравлическое устройство (253), установленное на трубке (251) между клапаном (241) с электрическим управлением, управляющим работой насоса, и насосом, выполненное с возможностью приема гидравлических сигналов от второго узла (217) исполнительных механизмов и от указанного клапана (241) и управления насосом в соответствии с принятым сигналом, соответствующим большему давлению нагрузки.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит датчик (255) положения для исполнительного механизма.

16. Рабочая машина (101), отличающаяся тем, что она содержит систему (201, 301) по п.1.

17. Способ управления чувствительной к нагрузке системой, включающий шаги на которых обеспечивают измерение давления нагрузки исполнительного механизма (108, 109), предназначенного для выполнения гидравлической функции, с использованием датчика (229, 231) давления, и управление насосом (205), который обеспечивает подачу в исполнительный механизм гидравлической жидкости под давлением, соответствующим давлению нагрузки, в зависимости от гидравлического сигнала, отличающийся тем, что необходимое давление насоса определяют так, что разность между измеренным давлением нагрузки и давлением насоса изменяется в зависимости от рабочего режима.

18. Способ по п.17, включающий шаг приведения в действие клапана (241) с электрическим управлением с помощью электрического сигнала, соответствующего измеренному давлению нагрузки, причем клапан (241) обеспечивает управление выходным давлением насоса соответствующим образом с использованием гидравлического сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе для рабочей машины, которая предназначена для амортизации движения груза при его перемещении. .

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано в горных комбайнах. .

Изобретение относится к горнорудному машиностроению и может быть использовано для стендовых испытаний одноковшовых экскаваторов и другой землеройной техники. .

Изобретение относится к дорожно-строительной технике и может быть использовано в гидросистемах, например, экскаваторов, кранов с гидравлическим приводом и других мобильных машинах.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при строительстве на землеройной и дорожно-строительной технике, на лесозаготовительных машинах, в машинах инженерного вооружения МО РФ, а также в других отраслях промышленности при эксплуатации машин с гидроприводом в условиях отрицательных температур.

Изобретение относится к одноковшовым универсальным гидравлическим экскаваторам прямая лопата. .

Изобретение относится к области горного дела, в частности к одноковшовым экскаваторам, имеющим сочлененную стрелу. .

Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к строительным машинам - одноковшовым экскаваторам. .

Изобретение относится к строительным машинам, а именно к одноковшовым экскаваторам на поворотной колонке. .

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в многопоточных гидроприводах. .

Изобретение относится к гидравлическим системам управления рабочими органами горных и строительных машин

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидравлическому приводу рабочего органа рабочих машин

Изобретение относится к машиностроению, в частности к клапанным устройствам гидравлического привода рабочих машин

Изобретение относится к землеройной технике, в частности к приводу платформ землеройных машин

Изобретение относится к пневматическим системам управления экскаваторами и кранами, работающими в условиях отрицательных температур

Изобретение относится к гидравлическим системам машин, работающих с прицепным землеройным оборудованием

Изобретение относится к пневматическим системам управления экскаваторами и кранами, работающими в условиях отрицательных температур

Настоящее изобретение относится к рабочему механизму, в частности перемещаемому перегружающему механизму гидравлического экскаватора. Рабочий механизм содержит базовый механизм, кабину и шарнирно соединенный с базовым механизмом манипулятор кабины, предназначенный для изменения положения кабины относительно базового механизма. Причем манипулятор кабины посредством, по меньшей мере, одного гидравлического исполнительного органа выполнен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси относительно базового механизма. При этом кабина шарнирно соединена с манипулятором с возможностью поворота посредством гидравлического устройства регулировки наклона. Кроме того, рабочий механизм содержит систему аварийного спуска кабины, в которой установлен один аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона кабины, предназначенный для ориентирования кабины в нормальной позиции, в случае аварийного спуска. Предложенное изобретение обеспечивает надежную систему аварийного спуска кабины машиниста. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к объемным пневмо-гидроприводам мобильных строительных и дорожных машин. Предложен коллектор бульдозерного оборудования землеройной машины, содержащий корпус с радиальными отверстиями для подвода-отвода рабочей жидкости, соединенный с возможностью поворота и осевого перемещения с рамой отвала. Внутри корпуса расположена часть неподвижного сердечника, установленного с зазором в проушины рамы отвала и застопоренного другой частью от поворота в рычаге механизма подъема отвала. Кроме того, корпус снабжен поводковым элементом со сквозным пазом. Неподвижный сердечник выполнен с кольцевыми канавками для установки уплотнений и кольцевыми проточками, сообщенными с радиальными отверстиями корпуса и каналами подвода-отвода рабочей жидкости в рычаге механизма подъема отвала и осевыми каналами для передачи рабочей жидкости от рычага механизма подъема отвала к раме отвала. При этом, указанные осевые каналы закрыты заглушками с уплотнениями с торцевой стороны сердечника и поджаты фланцем на болтах. Соединение корпуса с рамой отвала осуществлено посредством ввернутого в раму отвала резьбового элемента, проходящего через центральное осевое отверстие, установленного в прорезной паз поводкового элемента, упора, выполненного в виде четырехгранного стержня с основанием в виде квадрата, с перпендикулярной его граням опорной площадкой. Между поводковым элементом и упором в радиальном направлении имеется зазор, величина которого больше суммарной величины зазоров между наружной поверхностью сердечника и внутренними поверхностями проушин рамы отвала. Высота от поверхности, стыкующейся с рамой отвала, до опорной площадки упора больше толщины поводкового элемента, а ширина упора меньше ширины паза поводкового элемента. Техническим результатом является повышение эксплуатационного ресурса коллектора за счет устранения прямой передачи нагрузок от подвижной части машины к неподвижной. 4 ил.

Изобретение относится к гидравлическим приводам рабочего оборудования одноковшовых фронтальных погрузчиков. Техническим результатом является исключение ударов поршня в крышку гидроцилиндра при установке стрелы погрузчика в положение начала черпания на уровне опорной поверхности. Предложен гидроцилиндр стрелы погрузчика, содержащий корпус, нижнюю и верхнюю крышки гидроцилиндра, тормозное устройство и обратный клапан. При этом обратный клапан выполнен в виде цилиндрического колпачка с пружиной внутри и входным штуцером, установленными в отдельном корпусе, закрепленном на корпусе гидроцилиндра. Причем указанный клапан сообщен с поршневой полостью гидроцилиндра посредством дополнительного отверстия, выполненного в корпусе гидроцилиндра. 1 ил.
Наверх