РЕКУПЕРАТИВНЫЙ ГИДРОПРИВОД ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОГО АГРЕГАТА
REGENERATIVE HYDRAULIC DRIVE OF FORESTRY UNIT

Изобретение относится к лесному машиностроению, в частности к гидроприводам лесохозяйственных агрегатов.
Известно энергоэкономичное гидравлическое устройство, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (патент Германии DE №295212, F15B 1/02, 24.10.91).
Данная схема не обеспечивает надежной работы устройства при снижении или отсутствии давления в гидроаккумуляторе.
Известно устройство для восстановления энергии, содержащее гидроцилиндр, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак (международная заявка РСТ №9613669, F15B 11/064, 09.05.96).
Недостатком данного устройства является его достаточно сложная конструкция.
Из прототипа (патент №2338352, A01B 63/10, 20.11.2008 Бюл. №32) известен рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата, содержащий гидроцилиндры, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак.
Однако в указанном рекуперативном гидроприводе лесохозяйственного агрегата рекуперативная система навесного механизма трактора обладает достаточно сложной конструкцией, повышенной металлоемкостью и инертностью, что приводит к снижению эффективности гидропривода в целом.
Изобретение решает задачу снижения расхода топлива и повышения надежности лесохозяйственного агрегата.
Для решения этой задачи рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата, включающий гидроцилиндр предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия, сливную и напорную гидромагистрали, гидравлические амортизаторы ходовой части и гидравлический аккумулятор, гидрораспределитель, насос и гидробак, согласно изобретению дополнительно содержит дифференциальный гидроцилиндр навесного механизма трактора, связанный через один обратный клапан с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидравлическим аккумулятором, а через другой обратный клапан - со сливной гидромагистралью, через четырехпозиционный распределитель - с напорной гидромагистралью, сообщенной с гидравлическим аккумулятором, и через фильтр и обратный клапан - с гидробаком.
На чертеже изображена схема рекуперативного гидропривода лесохозяйственного агрегата.
Рекуперативный гидропривод лесохозяйственного агрегата состоит из рекуперативных систем 1, 2, 3; секции гидрораспределителя 4 и насосно-аккумуляторного узла 5. Рекуперативная система 1 предохранительного механизма рабочих органов почвообрабатывающего орудия включает гидроцилиндр 6, регулируемый дроссель 7, обратные клапаны 8 и 9. Рекуперативная система 2 ходовой части трактора включает гидравлический амортизатор 10, дроссель 11 и обратные клапаны 12, 13, 14, 15. Рекуперативная система 3 навесного механизма трактора состоит из дифференциального гидроцилиндра 16 и обратных клапанов 17, 18. Насосно-аккумуляторный узел 5 включает насос 19, гидробак 20, фильтр 21, обратный клапан 22, гидравлический аккумулятор 23, манометр 24 и разгрузочный автоматический клапан 25, который, в свою очередь, включает обратный клапан 26, четырехпозиционный распределитель 27 и предохранительный клапан 28. Все системы гидропривода соединены между собой напорной 29 и сливной 30 гидромагистралями.
Работа рекуперативного гидропривода лесохозяйственного агрегата основана на насосном эффекте и заключается в следующем. При движении лесохозяйственного агрегата на лесных объектах трактор под действием своей массы и неровностей опорной поверхности испытывает вертикальные перемещения, вследствие чего поршни гидравлических амортизаторов 10 совершают возвратно-поступательные движения. При этом движение поршня влево сопровождается вытеснением части рабочей жидкости из заштоковой полости амортизатора через дроссель 11 и обратный клапан 15 в напорную гидромагистраль 29, подзаряжая, таким образом, гидравлический аккумулятор 23. В это же время за счет разряжения штоковая полость амортизатора 10 заполняется рабочей жидкостью из гидробака 20 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 12. Аналогично, при движении поршня гидравлического амортизатора 10 вправо рабочая жидкость из штоковой полости вытесняется в гидравлический аккумулятор 23 через обратный клапан 13 и напорную гидромагистраль 29, а заштоковая полость за счет разряжения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 20 через сливную гидромагистраль 30 и обратный клапан 14.
В случае встречи почвообрабатывающего орудия с препятствием срабатывает предохранительный механизм и стойка с рабочими органами отклоняется вверх относительно рамы орудия. При этом поршень гидроцилиндра 6 предохранительного механизма вытесняет рабочую жидкость из заштоковой полости через обратный клапан 8 и частично через регулируемый дроссель 7 в напорную гидромагистраль 29 и гидравлический аккумулятор 23. После преодоления препятствия рабочие органы возвращаются в исходное положение давлением рабочей жидкости в напорной гидромагистрали, поступающей в гидроцилиндр 6 через регулируемый дроссель 7. При резком возвращении рабочих органов в исходное положение под действием собственной массы в заштоковой полости гидроцилиндра 6 в начальный момент возможно образование разряжения рабочей жидкости. Для его устранения служит обратный клапан 9.
При движении лесохозяйственного агрегата навесное почвообрабатывающее орудие в транспортном положении создает значительные по величине знакопеременные моменты относительно шарниров крепления к раме трактора звеньев навесного механизма, вызывая колебания орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Снижение нагрузок на элементы конструкции навесного механизма трактора и аккумулирование энергии в этом случае осуществляются с помощью дифференциального гидроцилиндра 16 и обратных клапанов 17 и 18. При этом колебания орудия посредством звеньев навесного механизма трактора передаются на поршневую группу его дифференциального гидроцилиндра 16, причем поршневая группа, несмотря на запертые золотниковым устройством гидрораспределителя 4 полости дифференциального гидроцилиндра 16, также совершает незначительные колебания. Величина этих колебаний обеспечивается за счет сжимаемости рабочей жидкости в полостях и гибких рукавах дифференциального гидроцилиндра 16 навесного механизма трактора. При движении поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 вниз рабочая жидкость из заштоковой полости со стороны меньшего диаметра поршневой группы вытесняет сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 17 и напорную гидромагистраль 29 в гидравлический аккумулятор 23. При движении поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 вверх образующееся при этом разряжение в заштоковой полости со стороны меньшего диаметра поршневой группы устраняется с помощью обратного клапана 18.
При переводе из транспортного положения в рабочее навесное почвообрабатывающее орудие под действием своей массы опускается с некоторым ускорением вниз. В этот момент рабочая жидкость из штоковой полости поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16 навесного механизма трактора вытесняется в сливную гидромагистраль через золотниковое устройство гидрораспределителя 4, а также в заштоковую полость со стороны меньшего диаметра поршневой группы дифференциального гидроцилиндра 16. Как и в предыдущем случае, поршневая группа перемещается вниз и вытесняет сжатую рабочую жидкость через обратный клапан 17 и напорную гидромагистраль 29 в гидравлический аккумулятор 23.
В периоды полной зарядки гидравлического аккумулятора 23 срабатывает разгрузочный автоматический клапан 25, предназначенный для автоматического перевода насоса в режим холостого хода, когда отсутствует потребление энергии гидросистемой, и подзарядки гидравлического аккумулятора 23 при понижении давления в нем до определенной величины.
В процессе работы лесохозяйственного агрегата защита рекуперативного гидропривода от превышения заданной величины давления, при полностью заряженном гидравлическом аккумуляторе 23, осуществляется с помощью предохранительного клапана 28.
Таким образом, рекуперативный гидропривод обеспечивает снижение расхода топлива лесохозяйственного агрегата за счет аккумулирования в гидравлических амортизаторах и возвращения в гидросистему агрегата непроизводительно теряемой при его работе на лесных объектах части энергии от вертикальных перемещений подрессоренной массы трактора, срабатывания гидравлического предохранительного механизма почвообрабатывающего орудия, а также за счет демпфирования рабочей жидкости в дифференциальном гидроцилиндре навесного механизма трактора в транспортном положении орудия при движении трактора и при опускании навесного орудия в рабочее положение. Кроме этого, вследствие существенного снижения максимальных "пиковых" значений давлений в рекуперативном гидроприводе за счет использования в нем гидравлического аккумулятора, соответственно, снижаются нагрузки на элементы конструкции при работе лесохозяйственного агрегата и тем самым повышается его надежность.