Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления



Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления
Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2531117:

Тарасов Владимир Никитич (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин типа экскаваторов и погрузчиков. В предложенном способе уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования выполняют операцию приведения сил тяжести рабочего оборудования к штоку уравновешивающего цилиндра, производят уравновешивание приведенной силы на штоке давлением газа в поршневой полости, и операцию стабилизации давления сжатого газа. При этом дополнительно осуществляют герметизацию поршневой полости сжатого газа от атмосферы посредством соединения переменного объема штоковой полости, заполненного смазывающей жидкостью, с корпусом деформируемой пневмокамеры низкого давления. Операция стабилизации давления в газовой полости достигается за счет увеличения объема газовой полости высокого давления. Предложено устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин, включающее уравновешивающий цилиндр и газовый баллон. При этом уравновешивающий цилиндр со штоком и поршнем расположены внутри корпуса газового баллона, заряженного сжатым воздухом. Причем штоковая полость уравновешивающего цилиндра заполнена смазочной жидкостью и соединена с корпусом, в котором установлена пневмокамера низкого давления. При этом поршень и шток уравновешивающего цилиндра выполнены пустотелыми. Техническим результатом является снижение нагрузки на основных гидроцилиндрах стрелы и на валу двигателя и расхода топлива. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способам и устройствам уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых землеройных, погрузочно-транспортных машин циклического действия, а именно к одноковшовым фронтальным погрузчикам, экскаваторам.

Известен способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловой машины, реализованный в устройстве [см., например, патент РФ №2258115 С2, E02F 9/22, опубл. 10.08.2005, Бюл. №22], содержащем рабочее оборудование, основные и уравновешивающий гидроцилиндры, газовый баллон, соединенный с газовой полостью пневмогидроаккумулятора. Недостатком этого способа и устройства является сложность конструкции, обусловленная использованием пневмогидроаккумулятора, который увеличивает объем гидросистемы стреловой машины и ее сложность.

Из известных способов и технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ и устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловой машины [см., например, патент РФ №2236515 C1, 7E02F 9/22, опубликованный 20.09.2004, Бюл. №26], содержащее рабочее оборудование, основной и уравновешивающий цилиндры, газовый баллон, заряженный сжатым воздухом, соединенный с поршневой полостью уравновешивающего цилиндра, при этом уравновешивающий цилиндр расположен внутри газового баллона.

Недостатками известных способов и устройств является использование уравновешивающего цилиндра традиционной конструкции, рабочие полости которого соединены с гидробаком длинными магистралями, а также нерациональная конструкция уравновешивающего цилиндра с точки зрения использования металла и полезного использования объема, т.к. пустота в цилиндре заполнена дорогостоящей рабочей жидкостью.

Задача способа уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин, включающего операцию приведения сил тяжести стрелы и элементов рабочего оборудования к штоку уравновешивающего цилиндра, выполнение операции уравновешивания приведенных сил на штоке силой давления сжатого газа в поршневой полости уравновешивающего цилиндра, операцию стабилизации давления сжатого газа, при этом в способе дополнительно осуществляют операцию герметизации поршневой полости сжатого газа уравновешивающего цилиндра от атмосферы соединением переменного объема штоковой полости, заполненного смазывающей жидкостью, с корпусом деформируемой пневмокамеры низкого давления, при этом операция стабилизации давления в газовой полости достигается увеличением объема газовой полости высокого давления за счет выполнения штока и поршня уравновешивающего цилиндра пустотелыми, при этом корпус уравновешивающего цилиндра и газовый баллон представляют собой устройство, выполненное в одном корпусе.

Задача устройства уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин, включающего уравновешивающий цилиндр и газовый баллон, согласно изобретению содержит корпус уравновешивающего цилиндра со штоком и поршнем, которые расположены внутри корпуса газового баллона, заряженного сжатым воздухом; штоковую полость уравновешивающего цилиндра, заполненную смазочной жидкостью, которая соединена с корпусом, в котором установлена пневмокамера низкого давления, при этом поршень и шток уравновешивающего цилиндра выполнены пустотелыми.

Указанный технический результат в части способа уравновешивания заключается в осуществлении операции приведения сил тяжести к штоку уравновешивающего цилиндра, выполнении операции уравновешивания сил на штоке давлением сжатого воздуха в поршневой полости уравновешивающего цилиндра; использовании газовых полостей для стабилизации величины изменения давления газа при подъеме, опускании рабочего оборудования, при этом рациональное использование объема, занимаемого устройством, достигается соединением в одном устройстве функции уравновешивающего цилиндра и газового баллона.

Указанный технический результат в части устройства заключается в использовании уравновешивающего цилиндра, корпус которого располагается внутри газового баллона, в результате этого достигается эффективное использование объема и снижается объем используемой жидкости; соединение штоковой полости уравновешивающего цилиндра, заполненной смазывающей жидкостью с корпусом, в котором расположена деформируемая пневмокамера, заполненная сжатым воздухом под низким давлением, обеспечивает герметизацию объема газовой полости высокого давления от атмосферы.

Использование в изобретении в качестве рабочего тела сжатого газа вместо гидравлической рабочей жидкости позволяет повысить эффективность устройства за счет снижения внутренних потерь. При этом объем, занимаемый уравновешивающим цилиндром, может быть соизмерим с объемом гидроцилиндра традиционной конструкции.

Поставленная задача в части устройства уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования, включающего уравновешивающий цилиндр и газовый баллон, в котором согласно изобретению корпус уравновешивающего цилиндра со штоком и поршнем расположены внутри корпуса газового баллона; заряженного сжатым воздухом; штоковая полость уравновешивающего цилиндра, заполненная смазочной жидкостью, соединена с корпусом, в котором установлен пневмобаллон низкого давления, при этом поршень и шток уравновешивающего цилиндра выполнены пустотелыми.

Способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид экскаватора с уравновешивающим устройством; на фиг.2 показан фронтальный погрузчик с устройством уравновешивания; на фиг.3 показано устройство уравновешивания в сложенном состоянии при опущенной стреле; на фиг.4 изображено устройство уравновешивания с выдвинутым штоком при поднятой стреле. Устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования содержит: 1 - корпус уравновешивающего цилиндра; 2 - шток; 3 - поршень уравновешивающего цилиндра; 4 - проушина штока; 5 - уплотнения поршня; 6 - корпус газового баллона; 7 - проушина газового баллона; 8 - букса корпуса уравновешивающего цилиндра с соединительной резьбой; 9 - букса корпуса уравновешивающего цилиндра с уплотнениями штока и резьбой для корпуса пневмокамеры; 10 - уплотнения штока; 11 - корпус пневмокамеры низкого давления; 12 - пневмокамера; 13 - канал; 14 - штоковая полость; 15 - полость между корпусами; 16 - опора корпуса уравновешивающего цилиндра; 17 - отверстия в опоре корпуса; 18 - поршневая газовая полость высокого давления, заполненная сжатым воздухом; 19 - внутренняя полость поршня и штока, заполненные сжатым воздухом; 20 - основные гидроцилиндры стрелы (фиг.1, 2).

На фиг.1, 2 дополнительно показаны: T - сила в уравновешивающем цилиндре; Gс, Gр, Gк, Gг - силы тяжести соответственно стрелы, рукояти, ковша, груза в ковше. Сущность работы способа уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин заключается в реализации следующих операций. Приведение сил тяжести элементов рабочего оборудования к штоку уравновешивающего цилиндра осуществляются по уравнению

где Т - приведенная сила на штоке уравновешивающего цилиндра; Gi, hi - соответственно силы тяжести и их плечи относительно шарнира поворота стрелы на портале; h - плечо уравновешивающего цилиндра.

Операция уравновешивания приведенной силы тяжести давлением сжатого воздуха в поршневой полости цилиндра определяется выражением

где p - давление сжатого воздуха; D - диаметр штока.

Подъем стрелы экскаватора, погрузчика сопровождается некоторым увеличением объема газовой полости, при опускании стрелы объем газовой полости уменьшается.

Для стабилизации давления сжатого воздуха в газовой полости его объем принимается по условию

где VГ - объем полостей сжатого газа; VЦ - рабочий объем уравновешивающего цилиндра.

Сущность работы способа уравновешивания заключается в последовательности выполнения операций. Операция приведения сил тяжести рабочего оборудования позволяет сосредоточить распределенные силы тяжести рабочего оборудования экскаватора, погрузчика на штоке уравновешивающего цилиндра. Операция уравновешивания заключается в уравновешивании приведенной силы на штоке давлением газа на площадь сечения штока, операция стабилизации давления при подъеме, опускании обеспечивается выбором соответствующего объема газовой полости устройства уравновешивания. Операции подъема и опускания стрелы связаны с изменением объема штоковой смазывающей и герметизирующей полости 14, что обеспечивается сжатием при подъеме и расширением при опускании стрелы объема пневмокамеры 12, заряженной воздухом под низким давлением.

Уравновешивающее устройство, установленное на фиг.1, фиг.2 между основными гидроцилиндрами стрелы обеспечивает снижение давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах стрелы при подъеме ковша с грузом.

Устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования экскаватора, погрузчика работает следующим образом. При подъеме стрелы экскаватора, погрузчика основными гидроцилиндрами 20 и уравновешивающим цилиндром 1, у которого на штоке 2 создается постоянная сила, определяемая по формуле (2). Сила Т на штоке является дополнительной подъемной силой, которая остается практически постоянной в течение всего цикла подъема рабочего оборудования и обеспечивает снижение усилия и давления в основных гидроцилиндрах 20 стрелы. В процессе подъема стрелы уменьшается объем штоковой полости 14, которая заполнена смазывающей жидкостью и выполняет функцию герметизации полостей высокого давления от атмосферы. Смазывающая жидкость при подъеме стрелы выдавливается в корпус 11, в котором имеется пневмокамера 12 торообразной формы, заполненная воздухом под низким давлением. За счет деформации воздуха в пневмокамере 12 смазывающая жидкость из штоковой полости 14 перетекает в корпус 11. При опускании стрелы рассмотренный процесс совершается в обратной последовательности. В нижнем положении стрелы опора 16 корпуса цилиндра 1 не взаимодействует с поршнем 3.

Газовая полость 15 между корпусами 1, 6 имеет постоянный объем, который сообщен отверстиями 17 с газовым объемом 18. Поэтому все внутренние газовые объемы устройства заполнены сжатым воздухом и сообщены между собой.

Поршень 3 уравновешивающего цилиндра и шток 2 выполнены пустотелыми, при этом давление в полостях 15, 18, 19 во всех операциях работы одинаковые и равны давлению p зарядки устройства сжатым воздухом.

При опускании стрелы поршень со штоком заходит внутрь корпуса уравновешивающего устройства, при этом все явления, рассмотренные в процессе подъема стрелы, протекают в обратном порядке.

Рассмотренные способ и устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования являются многоцикловыми, позволяющими повысить КПД рабочего оборудования.

1. Способ уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин, включающий операцию приведения сил тяжести стрелы и элементов рабочего оборудования к штоку уравновешивающего цилиндра, выполнение операции уравновешивания приведенных сил на штоке силой давления сжатого газа в поршневой полости уравновешивающего цилиндра, и операцию стабилизации давления сжатого газа, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют операцию герметизации поршневой полости сжатого газа уравновешивающего цилиндра от атмосферы соединением переменного объема штоковой полости, заполненного смазывающей жидкостью, с корпусом деформируемой пневмокамеры низкого давления, при этом операция стабилизации давления в газовой полости достигается увеличением объема газовой полости высокого давления за счет выполнения штока и поршня уравновешивающего цилиндра пустотелыми, при этом корпус уравновешивающего цилиндра и газовый баллон представляют собой устройство, выполненное в одном корпусе.

2. Устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования стреловых машин, включающее уравновешивающий цилиндр и газовый баллон, отличающееся тем, что корпус уравновешивающего цилиндра со штоком и поршнем расположены внутри корпуса газового баллона, заряженного сжатым воздухом; штоковая полость уравновешивающего цилиндра, заполненная смазочной жидкостью, соединена с корпусом, в котором установлена пневмокамера низкого давления, при этом поршень и шток уравновешивающего цилиндра выполнены пустотелыми.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам гидравлического управления сельскохозяйственной или строительной техникой. Техническим результатом является снижение внутренних потерь давления и соответственно повышение кпд работы потребителя.

Предложенная группа изобретений относится к гидравлической системе управления рабочих машин. Техническим результатом является обеспечение опережающего регулирования для изменения подачи жидкости прежде, чем в этом возникнет необходимость.

Изобретение относится к способу эксплуатации гидравлической системы рабочей машины. Техническим результатом является обеспечение возможности модификации взаимосвязи скорости гидравлического привода на основе разной категории конфигураций рабочего оборудования.

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике, в частности к гидроприводам мобильных машин и гидравлических установок циклического действия с несколькими исполнительными механизмами.

Изобретение относится к разработке грунтов с помощью землеройных машин и может быть использовано в горном и строительном деле при прокладке каналов и линий связей в прочных и мерзлых грунтах и породах.

Изобретение может быть использовано для управления мощностью двигателя. Устройство содержит средства управления (СУ) и средства детектирования (СД).

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.

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.

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.

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

Изобретение относится к стреловым машинам, а именно к одноковшовым экскаваторам и фронтальным погрузчикам циклического действия. Техническим результатом является упрощение конструкции, исключение потери энергии при подъеме сил тяжести рабочего оборудования, снижение расхода энергии и топлива двигателем внутреннего сгорания. Предложено энергосберегающее устройство стреловой машины: энергосберегающий цилиндр, газовый баллон, гидрораспределитель, штоковую полость энергосберегающего цилиндра. При этом поршневая полость уравновешивающего гидроцилиндра соединена непосредственно через отверстие в стенке корпуса с полостью газового баллона, а штоковая полость энергосберегающего цилиндра соединена через гидрораспредитель со сливной магистралью. Причем суммарный объем газовой полости энергосберегающего цилиндра и газового баллона составляет более двух объемов рабочего хода энергосберегающего цилиндра. 5 ил.

Изобретение относится к стреловым машинам, а именно к экскаваторам, фронтальным погрузчикам. Технический результат заключается в получении энергосбережения при выполнении рабочего процесса машины за счет исключения бесполезной энергии, затрачиваемой на подъем сил тяжести всех элементов рабочего оборудования (стрелы, ковша, гидроцилиндров) и использовании этой энергии на повышение производительности машины. Энергосберегающее устройство содержит стрелу, основные гидроцилиндры стрелы, уравновешивающий цилиндр, газовый баллон, гидромагистрали, гидробак, насос, в котором согласно изобретению уравновешивающий цилиндр и газовый баллон выполнены в одном агрегате; уравновешивающий цилиндр расположен внутри газового баллона, заряженного сжатым воздухом давлением более 10 МПа, штоковая гидравлическая полость уравновешивающего цилиндра соединена гидролинией со сливной гидролинией гидрораспределителя; объем газовой полости устройства образован цилиндрическим кольцевым объемом V1 газового баллона и объемом V2 пустотелого штока и поршня; при этом объем газовой полости (V1+V2) составляет более двух объемов рабочего хода уравновешивающего цилиндра V1+V2>2Vp. 5 ил.

Устройство предназначено для подъема стрелы эксплуатируемой машины. Устройство содержит цилиндр (4) и аккумулятор (7), причем цилиндр (4) содержит верхнюю камеру (4a) и нижнюю камеру (4b), а также шток (2) поршня цилиндра, соединенный со стрелой (1), причем верхняя часть аккумулятора (7) заполнена газом, а нижняя часть аккумулятора (7) заполнена гидравлической жидкостью (19) и сообщена с нижней камерой (4b) цилиндра; регулировочный цилиндр (12), содержащий верхнюю камеру (12a) и нижнюю камеру (12b), а также шток (23) поршня, соединенный со стрелой (1); гидравлический насос (9), с помощью которого, при подаче гидравлической жидкости в верхнюю камеру (12a) регулировочного цилиндра, стрела (1) опускается таким образом, что вес стрелы давит на шток (2) поршня цилиндра для выдавливания гидравлической жидкости из нижней камеры (4b) цилиндра в нижнюю часть аккумулятора, для сжимания газа, находящегося в верхней части аккумулятора для регенерирования потенциальной энергии, а при подаче гидравлическим насосом гидравлической жидкости в нижнюю камеру (12b) регулировочного цилиндра стрела (1) поднимается, и при этом поднимается шток (2) поршня цилиндра таким образом, что сжатый газ из верхней части аккумулятора выдавливает гидравлическую жидкость (19) из нижней части аккумулятора в нижнюю камеру (4b) цилиндра, для высвобождения регенерированной потенциальной энергии, таким образом, выталкивая шток (2) поршня цилиндра для подъема стрелы. С помощью устройства обеспечиваются эффективная регенерация и повторное использование потенциальной энергии опускания стрелы, благодаря чему экономится энергия и повышается работоспособность стрелы. В настоящем изобретении также раскрыты эксплуатируемая машина с упомянутым выше подъемным устройством и способ подъема стрелы посредством использования упомянутого выше подъемного устройства. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к землеройно-транспортному машиностроению, а именно к гидроприводам рабочих органов скреперов. Техническим результатом является обеспечение последовательного управления тремя группами гидроцилиндров от одной секции гидрораспределителя. Предложенная гидравлическая система скрепера содержит трехсекционный гидрораспределитель, трубопроводы, три исполнительных гидроцилиндра и дополнительный двухсекционный гидрораспределитель, одна из секций которого управляет одним гидроцилиндром, а другая - несколькими. При этом к одной из секций дополнительного двухсекционного гидрораспределителя параллельно подключены две группы гидроцилиндров. Причем одна из них подключена бесштоковой полостью, а другая, включающая две группы гидроцилиндров, - штоковыми полостями. При этом одна из групп гидроцилиндров подключена через напорный клапан, после которого параллельно штоковым полостям этой группы гидроцилиндров установлен обратный клапан, открывающийся со стороны напорного клапана. 1 ил.

Изобретение относится к системам управления строительно-дорожной машины, в частности к гидравлическим приводам. Техническим результатом является повышение эффективности работы гидросистемы управления строительно-дорожной машины при выполнении рабочего цикла. Предложена гидросистема управления строительно-дорожной машины, содержащей регулируемый насос, гидрораспределитель, связанный гидролиниями с гидроцилиндрами потребителей (исполнительных рабочих органов), и регулятор для управления насосом, соединенный с гидрораспределителем с возможностью получения сигнала управления от потребителей. При этом регулятор для управления насосом, установленный в гидролинии управления регулируемого насоса, выполнен с возможностью гидравлического управления от джойстика одновременно с гидрораспределителем, а также с возможностью корректировки сигнала управления, поступающего от джойстика на управление регулируемым насосом. Причем указанный регулятор содержит золотник, размещенный в корпусе, выполненном с входным и выходным каналами, соединенными соответственно с блоком управления джойстиком и с управляющей системой регулируемого насоса, и сливным каналом, соединенным с гидробаком. При этом золотник выполнен с возможностью соединения выходного канала со сливным каналом и перекрытия входного канала при достижении определенного давления в напорной гидролинии насоса и поступлении управляющего сигнала в соответствующую полость управления регулятора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к рабочему устройству, в частности экскаватору или машине для погрузки, разгрузки и транспортировки материалов, с элементом, выполненным подвижным с помощью по меньшей мере одного рабочего привода. Предусмотрен по меньшей мере один цилиндр для рекуперации энергии движения подвижного элемента, содержащий наполненную газом камеру. Предусмотрено уплотнительное устройство для герметизации наполненной газом камеры, включающее в себя наполненное маслом кольцевое пространство, имеющее с одной стороны вентиляционную точку. Вентиляционная точка предпочтительно расположена в наиболее высоком месте кольцевого пространства. Технический результат - усовершенствование уплотнительной системы заполненной газом камеры. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к средствам привода для рабочего оборудования экскаватора или машины для погрузки. Техническим результатом является улучшение функционирования оборудования с цилиндром для рекуперации энергии. Предложено оборудование, в частности экскаватор или машина для погрузки, разгрузки и транспортировки материалов, с элементом, выполненным подвижным посредством по меньшей мере одного рабочего привода. При этом предусмотрен по меньшей мере один цилиндр для рекуперации энергии, который предназначен для рекуперации энергии движения подвижного элемента и который включает в себя камеру, заполненную газом, а также устройство для регулирования температуры цилиндра для рекуперации энергии. Причем устройство для регулирования температуры цилиндра для рекуперации энергии приводится в действие в зависимости по меньшей мере от одного рабочего параметра оборудования. Предложен также способ работы указанного оборудования. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх