Автоматическая система управления работой скрепера

 

Союз Советских

Социалистимеския

Республик

<»646928

«««"иа« (61) Дополнительный к патенту— (22) ЗаЯвлЕио 08.06. 76(2l) 2370946/29-03 (Я) М. Кл.

Е 02 l: 3/64 (23) Приоритет (32) 22.09.75

Госудерстеенный комитет

СССР оо делам изооретеннй и открытий ()) 615249 (ЗЗ) США

Опубликовано 05,02 79 юллетеиь Ж 5

Дата опубликования описания 08 02 79 (53) УЙК 621.878 (088.8) «-

Иностранец

Ричарл Ф. Борсма (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

Фиат-Эллис Констракшн Машинери, Инк" (США ) (71) Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТ ЕМА УПРАВЛЕНИЯ

РАБОТОЙ CKPEllEPA

Изобретение относится к скреперам, в частности к их системам управления, имеющим гидравлический привод.

Известны скреперы, имеющие ковш с силовыми цилиндрами Его подъема и опускания, приводимый в действие двигателем, элеватор загрузки ковша, цилиндры подъема и опускания элеватора, выбрасыватель для разгрузки ковша и цилиндры выбрасывателя для его перемещения (l — 5).

Однако в данных скреперах оператор, управляя ковшом, элеватором и выбрасывателем, может получить неудовлетворительные результаты. Например, выбрасывание грунта посредством выбрасывателя непосредственно на элеватор, находящийся в. 15 своем нижнем положении, может привести к поломке элеватора. Далее, опускание ковша для глубокого копания без поднимания элеватора выше режущей кромки ковша для компенсации увеличенной нагрузки грунта может перегрузить или разрушить элеватор.

Известна, кроме того,автоматическая система управления работой скрепера, включающая источник гидравлической жидкости, гидравлические цепи управления с трубопроводами и приводами перемещения ковша, элеватора и выбрасывателя, соединенные с распределительными клапанами подачи"жидкости от источника, и клапанное средство (6).

Недостатком данной системы является ее сравнительно неудовлетворительная точность управления операциями копания, перемещения и отсыпки грунта скрепером, что отрицательно влияет на надежность работы скрепера.

Келью предлагаемого изобретения является повышение надежности скрепера путем увеличения точности управления операциямн копания, перемещения и отсыпки грунта.

Указанная цель достигается тем, что автоматическая система управления работой скрепера, включающая источник гидравлической жидкости, гидравлические цепи управления с трубопроводами и приводами перемещения ковша, элеватора и выбрасывателя, соединенные .с распределительными клапанами подачи жидкости от источника, и клапанное средство, снабжена запирающим цилиндром, кинематически взаимодействующим с пазом подвижного элемента распределительного клапана выбрасывателя.

646928

Данное выполнение системы управления работой скрепера позволило обеспечить та- 1

40

Указанная цель достигается также тсм, что клапанное средство системы выполнено из нормально закрытых и соединенных друг с другом эолотниковыми трубопроводами обратных клапанов, каждый из которых установлен на трубопроводе, соединяющем приводы перемещения элеватора и выбраывателя.

Указанная цель достигается также и тем, что первый обратный клапан системы соединен с трубопроводом, проходящим через второй обратный клапан, а второй обратный клапан соединен с трубопроводом, проходящим через первый обратный клапан. кую технологическую последовательность операций, что, если, например, во время цикла разгрузки в ковше нет грунта, то выбрасыватель может быть перемещен вперед до его конечного положения, в то время как элеватор остается опущенным; — если во время цикла разгрузки в ковше имеется грунт, то дополнительное сопротивление, оказываемое выбрасывателю при его движении вперед, заставляет элеватор автоматически подняться .и автоматически опуститься, когда выбрасыватель окажется втянутым; — если во время цикла разгрузки элеватор частично поднят, любое уменьшение сопротивления на выбрасывателе не допу-. стит автоматического опускания элеватора; — если элеватор встретит какое-либо препятствие, он может быть поднят, если это потребуется.

При этом элеватор может быть опущен независимо от других условий, в то время как выбрасыватель остается в переднем положении для очистки материала с поверхности выбрасывателя.

Подъем и управление элеватором во время выброса грунта автоматизированы и осуществляются посредством и в зависимости от давления в цепи выбрасывателя. Далее, элеватор может быть поднят автоматически и при увеличенной глубине копания. В обоих случаях возможность поломки элеватора уменьшается и обеспечиваются безопасность и простота управления машиной. Причем воэможность ручного управления сохраняется. Предлагаемая автоматическая система испальзует в большей части стандартные узлы и является экономичной в изготовлении, На фиг. 1 изображен самозагружающийся скрепер при поднятом ковше, втянутом выбрасывателе и поднятом элеваторе, вид сбоку; на фиг. 2 — схематичное изображение автоматической системы управления работой скрепера.

Автоматическая система управления, в частности ее исполнительные органы, устаноялена на скрепере, который содержит ковш 1, связанный с тяговой. рамой 2, име5

1О юн H на переднем коппс изогнутый участок

3, предназначенный для ее соедийения с 1ракторным устройством, тяговые рычаги 4, отходящие от изогнутого участка назад, колеса 5, находящиеся в контакте с землей и прикрепленные к задней части рамы 6.

Ковш 1 расположен между тяговыми рычагами 4 и шарнирно прикреплен к ним осями 7. Ковш, открытый у своего конца для приема и выгрузки грунта, имеет дно 8. снабженное у переднего конца зубьями 9. образующими режущую кромку. Передние кромки боковых сторон 10 ковша I снабжены боковыми резцами 1!. Привод перемещения ковша выполнен в виде гидроцилиндров 12, расположенных между каждым тяговым рычагом. Каждый гидроцилиндр 12 связан с боковым резцом l l, c которыми он посредством осей 13 и 14 и при выдвигании его штока служит для поворота ковша вокруг осей 7 и опускания режущей кромки ковша, а при втягивании — для ее поднимания.

Внутри ковша 1 помещен выбрасыватель 15, имеющий возможность совершать прямолинейное движение вперед для перемещения грунта из ковша и назад посредством привода, в частности гидроцилиндра

16. Задний конец гидроцилиндра 16 соединен осью 17 с задним участком рамы 6, а передний конец штока гидроцилиндра 16 соединен осью 18 с опорной плитой 19, жестКо связанной с задним концом выбрасывателя 15. Выбрасыватель показан (фиг. 1) в полностью отведенном назад или втянутом положении.

Кроме того, скрепер содержит элеватор

20, предназначенный для погрузки материала в ковш 1. Элеватор 20 содержит раму 21, пару нижних находящихся на расстоянии друг от друга в боковом направлении натяжных роликов 22 и пару находящихся на расстоянии друг от друга в боковом направлении звездочек 23. Звездочки приводятся в движение источником гидравлической жидкости, в частности гидродвигателем 24. Элеватор 20 содержит также пару бесконечных цепей 25, каждая из которых обегает ролик 22, ролик 26 и звездочку 23. Цепи 25 соединяются отстоящими друг от друга перемычками 27. Цепи 25 и перемычки 27 приводятся в движение двигателем 24 в направлении, указанном стрелкой 28.

Элеватор 20 установлен таким образом по отношению к ковшу 1, что он может перемещаться между крайним нижним и крайним верхним положениями (в крайнем верхнем положении он показан на фиг. 1).

Элеватор может занимать также любое промежуточное положение. Элеватор может быть опущен, когда выбрасыватель 15 находится в крайнем переднем положени4 для очистки поверхности выбрасывателя, и может быть поднят на требуемую высоту и во время операции загрузки для установления в»646928

6 личины реза. Верхний конец элеватора 20 опирается на пару верхних звеньев 29, каждое из которых присоединено с помощью осей 30 к раме 21 я к пластине 31, жестко прикрепленной к боковой стороне 10 ковша I.

Нижний конец элеватора 20 опирается на нару рычагов 32 и связан торсионным элементом 33. Каждый рычаг 32 присоединен осью 34 к раме 21 и осью 35 — к заднему концу соответствующего тягового рычага 4.

1lривод перемещения элеватора выполнен в виде пары гидравлических гидроцилиндров

1О

36 подъема элеватора и его опускания. Каждый гидроцилиндр 36 присоединен к пластине 31 на боковой стороне ковша посредством оси 37 и к пластине 38, жестко при- 15 крепленной на нижнем конце рычага 32

° посредством оси 39.

Автоматическая система управления скрепером, согласно настоящему изобретению, содержит источники гидравлической жидкости, в частности насосы 40 — 43, к кото20 рым подается гйдравлическая жидкость из резервуара 44. Насосы приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания 45.

Насосы, резервуар и двигатели установлены, в частности, на тягаче скрепера. Насос

40 подает гидравлическую жидкость к гидроцилиндрам 12 ковша через распределительный клапан 46 рамы подьемника и распределительный клапан 47 ковша; к подьемному гидроцилиндру 36 элеватора жидкость поступает - через распределительный клапан 46 рамы подьемника и, при определенных условиях, к гидроцилиндру 16 выбрасывателя. Насос 41 подает гидравлическую жидкость через распределительный клапан 48 двигателя элеватора к реверсивному гидродвигателю 24 элеватора. Насос 42 подает гидравлическую жидкость к рулевому распределительному клапану тягача, который на чертежах не показан,. Насос 43 подает гидравлическую жидкость через распределительный клапан 49 к гидро- 4О цилиндру 16 выбрасывателя.

Каждый из клапанов 46 — 49 является управляемым вручную, трехпозиционным (нейтральное положение, подъем, опускание), бесступенчато регулируемым, центрируем ым пружинои, гидравлическим рас45 пределительным клапаном известного типа.

Если это является предпочтительным, клапаны 46 и 47 могут быть смонтированы в общем корпусе. Насосы 40, 41 и 43 защищены ста ндартными предохранительными клапанами 50, 51 и 52, которые взаимодействуют с клапайамн, находящимися в кожухе 53,и с клапанами 48 н 49, соответственно.

Клапан 46 сообщен с насосом 40 посредством жидкостного трубопровода 5!. Клапан 4? сообщен с насосом 40 через клапан

46 посредством жидкостного трубопровода

55. Клапан 48 сооб цен с насосом 41 трубопроводом 56. Клапан 49 сообщен с насосом 43 трубопроводом 57. Клапаны 46—

49 сообщены с ре:и рнуарс>м 44 трубопроводами 58 — 61, соответственно. Рас редслительный кЛапан 46 рамы подъемника сообщен с гидроцилиндром 36 подъема элеватора трубопроводами 62, 62 А и 63. Рас. пределительный клапан 47 ковша сообщен с гидроцилиндрами 12 ковша и парой трубопроводов 64 и 65. Распределительный клапан 49 выбрасывателя сообщен с гидроци. линдром 16 выбрасывателя парой трубопро. водов 66 и 67. Распределительный клапан

48 двигателя элеватора сообщен с двигателем Иэлеватора парой трубопроводов 68 и 69.

Между. гидроцилиндром 16 и подьемным гидроцилиндром 36 элеватора находится управляемый золотником двойной обратный клапан 70. Более конкретно, клапан 70 содержит поджимаемый пружиной, нормально закрытый, действующий от золотника, обратный клапан 71, установленный на трубопроводе 72 между трубопроводом 66 для гидроцилиндра 16 выбрасывателя и трубопроводом 62 для подъемных гидроцилиндров 36 элеватора. Клапан 70 содержит, кроме того, поджимаемый пружиной, нормально закрытый, действующий от золотника, обратный клапан 73, установленный в трубопроводе

74 между трубопроводом 67 для гидроцилиндра 16 выбрасывателя и трубопроводом

63 для подъемных гидроцилиндров 36 элеватора. Обратный клапан 71 соединен трубопроводом 75 золотника с трубопроводом

74 и открывает его в соответствии с подьемом давления в последнем. Обратный клапан 73 соединен трубопроводом 76 золотника с трубопроводом 72 и открывает его в соответствии с ростом давления в послед.нем. В трубопроводе 74 имеется устройство ?7 регулировки потока для ограничения подачи жидкости к концам штоков подьемных гидроцилиндров 36 элеватора, когда открывается обратный клапан 73, чем регулируется скорость подьема или опускания элеватора.

Распределительный клапан 49 выбрасывателя снабжен средством удержания выбрасывателя во втянутом положении до тех пор; пока выбрасыватель 15 не переместится полностью вправо, как показано на фиг. 1, благодаря чему управляющий скрепером оператор освобождается от необходимости удерживать клапан в этом положении. Это средство содержит поджимаемый пружиной свободный от жидкости запирающий цилиндр 78 с за целкой 79, которая перемешается поршнем 80 в соответствии с усилием пружины 81 или в соответствии с давлением жидкости, подаваемой клапаном

82. Защелка 79 запирающего цилиндра 78 входит в паз 83 в левой стенке- исполнительного механизма 84 распределительного клапана 49 выбрасывателя. Впускное и выпускное отверстии клапана давления 82 соединеnbl с.трубопроводом 85. Выпускное от646928

J верстие клапана 82 также присоединено трубопроводом 86 к запирающему цилиндру

78. Когда распределительный клапан 49 выбрасывателя полностью отходит влево, защелка 79 запирающего цилиндра 78 вводится пружиной в паз 83 клапана 49 и удерживает распределительный клапан выбрасывателя во втянутом положении. Когда поршень гидроцилиндра 16 выбрасывателя перемещается в крайнее втянутое положение, подьем давления в трубопроводах 66 и 85 заставляет клапан давления 82 открыться и пропустить жидкость к запирающему цилиндру 78, благодаря чему втягивается защелка 79, что позволяет распределительному клапану 49 выбрасывателя вернуться в нейтральное положение.

Действующий от золотника, поднимаемый пружиной, нормально,закрытой„перекидной предохранительный . клапан 87 находится между жидкостным трубопроводом

62 для подъемных цилиндров элеватора и жидкостным трубопроводом 58 возврата от распределительного клапана подъема элеватора. Пополняющий обратный клапан 88 расположен между жидкостными трубопроводами 63 и 58, так что жидкость, вышедшая из правых камер цилиндров подъема

36, пополняется в левых камерах. Следовательно, перепускной предохранительный клапан 87 и пополняющий обратный клапан 88 взаимодействуют для подъема элеватора 20 при черезмерной нагрузке, вызванной ударом о встретившееся препятствие, а также для обеспечения постепенного подьема элеватора во время нагружения при глубоком копании или йри слишком твердом грунте для увеличения зазора между зубьями режущей кромки 9 и рабочими элементами элеватора.

Автоматическая система управления и, скрепер работают следующим образом.

Представим вначале (фиг. 2), что двигатель 45 работает и что все насосы 40—

43 действуют. Также представим, что клапаны 46 — 49 находятся в нейтральных положениях и что перепускные клапаны 50, 51, 82 и 87 закрыты. Далее, пусть (фиг. I и 2) ковш 1 максимально поднят, гидроцилиндры 12 его подъема полностью втянуты, элеватор 20 несколько поднят и его гйдроцилиндры 36 несколько выдвинуты, выбрасыватель 15 полностью втянут и его гидроцилиндр 16 полностью втянут, а двигатель 24 элеватора выключен..

При .этих условиях каждый из распределительных клапанов 46 — 49 может быть приведен в действие, независимо от других, вручную в любом йаправлении для выполнения характерных для него функций.

Следует отметить однако, что распределительный клапан 47 ковша не может быть применен для приведения в действие гидроцилиндра 12 ковша с целью подъема или опускания ковша, когда распределительный клапан 46 рамы элеватора переходит

55 том положении, не доходя до крайнего поднятого положения. Такая остановка происходит из-за того, что обратные клапаны 71 и ?3 закрываются и распределительный клапан 46 рамы элеватора, находясь в нейтральном положении, препятствует потоку жидкости из гидроцилиндра подъема элеватора в резервуар. Возможны однако подьем и опускание элеватора 20 оператором путем использования распределительного клапана 46 рамы элеватора, который обеспечивает поток жидкости к гидроцилиндру 36 подъема элеватора и от него. Скорость подьема и опускания элеватора 20 регулируются регулирующим поток ограничительным отверстием 77, находящимся в жидкостном трубопроводе гидроцилиндров 36 подъема элеватора.

При этом достигается автоматическое опускание элеватора 20 при возврате выбрасывателя 15 и втягивании гидроцилиндра 16. Это осуществляется действующим от золотника двойным обратным клапаном 70, который содержит клапаны 71 и 73.. При определенном давлении жидкости в трубопроводе 72 давление в золотниковом трубопроводе 76 откроет золотниковый обратный из нейтрального положения в положение иодьема или опускания элеватора, так как при этом трубопровод подачи 55 отсека тся и жидкость из насоса 40 переходит для приведения в действие цилиндров 36 подъема элеватора с целью подпимания или опускания элеватора 20. Теперь представим, что ковш I заполнен грунтом и что осуществляется цикл разгрузки. При этом распределительный кла10 пан 49 выбрасывателя перемещается (вправо от положения, показанного на фнг. 2), чтобы подать жидкость от насоса 43 гидроцилиндру выбрасывателя, то есть заставить его выдвинуться и посредством этого переместить выбрасыватель вперед (влево, если смотреть на фиг. I).

Во время цикла разгрузки увеличенное давление в переднем трубопроводе 67 выбрасывателя благодаря сопротивлению грунта в ковше 1 заставляет увеличенное дав20 ление в трубопроводе 74 открыть обратный клапан 73, обеспечивая течение потока жидкости из трубопровода 67 через трубопровод 74 в трубопровод 63 подьема элеватора. Давление жидкости в трубопроводе 74 и в золотниковом трубопроводе 75 застав ляет открываться обратный клапан 71, благодаря чему обеспечивается поток жидкости из цилиндра 36 через трубопровод 62 А и через обратный клапан 71 в трубопровод

72, а оттуда в трубопровод 66 и через трубопровод 61 — в резервуар 44. Это приводит к подъему элеватора 20 и перемещению выбрасывателя 15 вперед. В момент, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя не работает (находится в нейтральном положении), подъем элеватора 20 прекращается и он остается в любом подня646928 клапан 73 и пропустит жидкость от стороны поднятия элеватора подъемных гидроцилиндров 36 элеватора обратно в резервуар 44 через трубопроводы 74, 67, клапан 49 и трубопровод 6! . Установленное давление, необходимое для открывания золотникового обратного клапана 7), ниже, чем давление требуембе, для срабатывания защелки 79 эа п ирающего цилиндра 78.

Идея использовать действующий от золотника двойной обратный клапан70 в обоих трубопроводах гидравлической жидкости гидроцилиидра выбрасывателя, а также во взаимодействующих с ним трубопроводах гидравлической жидкости цилиндров 36элеватора является весьма ценной для оператора. На практике установлено, что оператору редко требуется приводить в дей ствие распределительный клапанЯэлеватора, так как элеватор 20 автоматически поднимается, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя находится в положении выбрасывания грунта. С другой стороны, элеватор 20 автоматически опускается, когда распределительный клапан 49 выбрасывателя находится в положении, соответствующем втягиванию гидроцилиндра 16 выбрасывателя. Кроме этого, элеватор 20 поднимается автоматически, если проводится загрузка больш6го груза или увеличивается глубина копания, Таким образом, данная автоматическая система управления работой скрепера повышает точность управления исполнительными органами скрепера при копании, перемещении и отсыпке (выгрузке) грунта. Это исключает поломки исполнительных органов, повышает надежность скрепера и упрощает работу оператора путем снижения количества операций управления скрепером, что, кроме того, улучшает условия труда.

Формула изобретения

1. Автоматическая система управления работой скрепера, включающая источник

r и д р а ил и ч ес к ? и ?h n. I h < )(и, г H jl 1? 3 f3 JI H n h n l цепи управления с трубопроводами и п1?ин<>дами перемещения ковша, элеватора и выбрасывателя, соединенные с распредели? санными клапанами подачи жидкости от источ. ника, и клапанное средство, отлцчающаяг» тем, что, с целью повышения надежности

ckpenepa путем увеличения точности управления операциями копания, перемещения и отсыпки грунта, она снабжена запирающим цилиндром, кинематически взаимодействующим с пазом подвижного элемента распределительного клапайа выбрасывателя.

2. Система по п. I, orëè÷àâùàÿñÿ тем, 15 что клапанное средство выполнено иэ нормально закрытых и соединенных друг с другом эолотниковыми трубопроводами обратных клапанов, каждый из которых установлен на трубопроводе, соединяющем приводы перемещения элеватора и выбрасывателя.

3. Система по п. 2, отличающаягя тем, что первый обратный клапан соединен с трубопроводом, проходящим через второй обратный клапан, а второй обратный клапан соединен с трубопроводом, "проходящим через первый обратный клапан.

Источи/?ки информации, принятые во внимание при экспертизе

196?6.

1968.

3. и 1971.

1974.

1976.

40 1972.

Патент США № 3258926, кл. 60--97, Патент США № 3386344, кл. 91 — 414, Патент США № 3581415, кл. 37/8, Патент США № 3820257, кл. 37/8

П атент С Ш А № 3965587, кл. 37/8.

Патент США № 3653132, кл. 37/8, Составитель Н. Туленинов

Редактор О. Иванова Техред О. Луговая Корректор Е. !1апп

Заказ 83/52 Тираж 776 Подпис нос!!НИИГ1И Государственного комитета СССР но делам изобретений. и открьяий

I I 3()35. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

<1>илиад П! !П Патента, r. Ужгород, ул. Г1роектная, 4