Насосно-аккумуляторный энергосберегающий гидропривод рабочего оборудования погрузчика

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тарасик, В. П. Механизм управления фрикционом гидромеханической передачи / В. П. Тарасик, Р. В. Плякин // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. - 2007. - № 4. - С. 31-39.

2. Пат. 9916 РБ, МКИ7 F16 D 29/00, F 16 H 61/06. Механизм управления фрикционом / В. П. Тарасик [и др.] ; заявитель и патентообладатель Белорус.-Рос. ун-т. - № а20051023 ; заявл. 25.10.05 ; опубл. 30.10.07, Бюл. № 5. - 8 с. : ил.

3. Разработка перспективных систем автоматического управления гидромеханическими передачами мобильных машин / В. П. Тарасик [и др.] // Вестн. Белорус.-Рос. ун-т. - 2006. -№ 4. - С. 46-51.

4. Тарасик, В. П. Интеллектуальные системы управления транспортными средствами: монография / В. П. Тарасик, С. А. Рынкевич. -Минск : Технопринт, 2004. - 512 с. : ил.

Белорусско-Российский университет Материал поступил 09.06.2009

V. P. Tarasik, N. N. Gorbatenko,

R. V. Plyakin, A. N. Egorov Mechatronic system of hydromechanical transmission friction clutch proportioned control

Observed in the paper are the principles of operation of a mechatronic system of the hydromechanical transmission clutch proportioned control The design of the actuator of the clutches control of hydromechanical transmission developed for heavy-duty trucks BelAZ is offered. The description of the pressure control in the clutch hydraulic actuator is given. The results of bench testing of the prototype of the developed mechatronic control system by friction clutches of the hydromechanical transmission are presented.

УДК 621.878.6

А. М. Щемелев, канд. техн. наук, проф., А. Д. Бужинский

НАСОСНО-АККУМУЛЯТОРНЫЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ГИДРОПРИВОД РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОГРУЗЧИКА

Рассмотрены вопросы применения в строительно-дорожных машинах энергосберегающего гидропривода, построенного при помощи элементов микросхем, позволяющего сократить число насосов в гидросистеме машины, использовать потенциальную энергию рабочего оборудования, снизить затраты энергии на привод насосов.

Проблемы энергосбережения в Республике Беларусь последние 15 лет стоят достаточно остро, т. к. собственных запасов нефти в Беларуси почти нет, а топливо постоянно дорожает и уже в себестоимости продукции составляет 40... 60 %. Поэтому поиск технических решений, обеспечивающих снижение энергопотребления системами машин, является актуальным.

В работах ряда строительных и дорожных машин гидроцилиндры, обеспечивающие подъем и опускание рабочего оборудования, постоянно находятся под давлением от весовой нагрузки рабочего оборудования. Это погрузчики, экскаваторы, краны и др. машины. При опускании рабочего оборудования жидкость, находящаяся под давлением в гидроцилиндрах, через распределитель направляется на слив и энергия опускаемого рабочего оборудования не используется. Наоборот, во избежание падения рабочего оборудования и возникновения кавитации и, как следствие, повреждения элементов гидроаппаратуры в поршневой гидролинии устанавливают дроссель с обратным клапаном, который обеспечивает снижение энергопотерь при подаче жидкости в поршневую полость гидроцилиндров, управляющих положением рабочего оборудования. При этом приходится регулировать подачу жидкости в штоковую полость, т. к. несогласованность расхода жидкости через дроссель в гидролинии слива с потреблением жидкости штоковой полостью вызовет разряжение жидкости в гидролинии насос-штоковая полость гидроцилиндров или, наоборот, повышение

давления жидкости в поршневой полости этих цилиндров. На создание давления для преодоления сопротивления в дросселе дополнительно расходуется давление, а следовательно, затрачивается энергия на работу насосов.

Точно рассчитать расход дросселя и поступление жидкости в штоковую полость во время всего цикла опускания рабочего оборудования затруднительно, т. к. давление на входе в дроссель постоянно меняется из-за изменения положения центра тяжести рабочего оборудования и плеч действия сил. Поэтому гидросистему рассчитывают таким образом, чтобы в штоковой полости гидроцилиндров стрелы всегда было избыточное давление.

Использование закрытого контура, т. е. направление жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров стрелы в штоковую полость через насосы, невозможно из-за разности объемов штоко-вых и поршневых полостей гидроцилиндров стрелы.

Прохождение жидкости через дроссель вызывает кроме потерь энергии нагревание жидкости и ее старение. Жидкость из дросселя поступает в гидробак, где охлаждается и снова поступает на насос.

Авторы предложили насосноаккумуляторный энергосберегающий гидропривод рабочего оборудования фронтального погрузчика, позволяющий использовать энергию жидкости в гидроцилиндрах стрелы при работе гидросистемы и убрать из гидросистемы

дроссель как лишний энергопотребляю- Для упрощения понимания работы гид-

щий элемент. росистемы распределитель и гидроци-

На рис. 1 представлена эта схема. линдры ковша не показаны.

Рис. 1. Насосно-аккумуляторный энергосберегающий гидропривод рабочего оборудования погрузчика

Гидросистема состоит из насосной станции 1, машинного распределителя 2, гидроцилиндров стрелы 3. В гидросистему дополнительно установлены двухпозиционный распределитель 4 с электромагнитным управлением, блок гидроаккумуляторов 5, реле давления 6, редукционный клапан 7 и трехпозиционный распределитель 8 с электромагнитным управлением.

В гидросистеме имеется электронный блок управления 9, управляющий электромагнитами у1 двухпозиционного распределителя 4 и электромагнитами у2 и у3 распределителя 8. Сигналы на блок управления 9 поступают от датчиков. А - сигнал от датчика зарядки гидроаккумуляторов (реле давления 6), В - сигнал от датчика загрузки двигателя машины, С -сигнал от датчика включения распределителя подъема стрелы, Б - сигнал от

датчика включения распределителя стрелы на подъем рабочего оборудования. Все сигналы носят дискретный характер (сигнал да - логическая единица, сигнал нет - логический ноль).

Возможное сочетание сигналов от датчиков сведено в табл. 1.

Выходные сигналы у, которые выдаются на электромагниты у1, у2 и у3, обеспечивающие перемещение золотников распределителей 2 и 8, показаны в табл. 1 и для каждого электромагнита обозначаются логической единицей. Например, подача питания на электромагнит у1 возможна в четырех сочетаниях сигналов: в соответствии с логической единицей в столбце у1.

Аналогично поступаем с сочетанием и подачей сигналов у2 и у3.

Табл. 1. Таблица истинности

Сигнал датчика Выходной сигнал

А (реле) В (загр. ДВС) С (опус. раб. обор.) Б (подъем раб. обор.) у1 у2 у3

0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0

0 0 1 0 1 0 0

0 0 0 1 0 1 0

1 1 0 0 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0

1 0 0 1 0 1 0

0 1 1 0 1 0 0

0 1 0 1 0 0 0

0 0 1 1 1 0 0

1 1 1 0 0 1 0

1 1 0 1 0 0 1

1 0 1 1 1 0 0

0 1 1 1 1 0 0

1 1 1 1 0 0 0

В соответствии с правилами составления булевых выражений [1] составляем булевы выражения при соответствующих сигналах на электромагниты у 1, у2 и у3 от электронного блока управления:

А  В  С  3 + А  В  С  3 +

+А  В  С_-3 + А  В  С  3 +

+А  В  С  3 = у1;

А  В  С  3 + А  В  С  3 +

+А  В  С  3 = у 2;

А  В  С  3 = у3.

Для сокращения числа микросхем используем метод упрощения булева выражения при помощи карты Карно. В табл. 2-4 приведены карты Карно и сокращены рядом стоящие по горизонтали и вертикали единицы.

В результате сокращения выражений (1)—(3) получили вид:

А  С + А  С  3 + В  С • В = у1;

А  В  С  3 + В  С  3 = у2;

А  В  С  3 = у3.

Табл. 2. Карта Карно для сигнала у 1

А  В А  В А  В А  В

С  3 1 1 1

С  3

С  3

С  3 1 1

Табл. 3. Карта Карно для сигнала у2

A-B A-B A-B A-B

C-D

C-D l l

C-D

C-D l

Табл. 4. Карта Карно для сигнала у3

A-B A-B A-B A-B

C-D

C-D l

C-D

C-D

По полученным выражениям и строим электрические схемы для управления каждым электромагнитом.

Применение насосно-аккумуляторного энергосберегающего гидропривода рабочего оборудования погрузчика с использованием элементов микросхем позволяет:

- сократить число насосов, используемых в гидросистеме машины, в результате чего снижаются потери давления;

- использовать потенциальную энергию силы тяжести рабочего обору-

дования при работе насосов во время рабочего цикла машины;

- при работе насосов затрачивать меньшую энергию на их привод, т. к. во всасывающей магистрали создается давление и насосы начинают работать как насос-моторы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лысиков, Б. Г. Арифметические и логические основы ЭЦВМ / Б. Г. Лысиков. -Минск : Выш. шк., 1974. - 262 с.

Белорусско-Российский университет Материал поступил 06.04.2009

А. M. Schemelev, A. D. Buzhinski

Pump-storage energy-saving hydrodrive of a loader working equipment

Questions of application of the energy-saving hydrodrive in road-building machines made by using microcircuit elements enables to reduce the number of pumps in the hydrosystem, to use the potential energy of the working equipment, to lower expenses of energy on the pipe drive.

З9