РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ГРУППЫ ЦИЛИНДРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МНОГОПРИВОДНОЙ МАШИНЫ

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно дифференциальным гидравлическим системам машин с многоприводным управлением.
В настоящее время на тракторах, автомобилях, строительно-дорожных, и других машинах широко используется гидравлическая система (далее ГС), обеспечивающая гибкую дистанционную передачу энергии к исполнительным гидравлическим цилиндрам (далее цилиндрам). В этой ГС каждый независимо работающий цилиндр управляется своим гидравлическим распределителем (далее распределитель), обеспечивающим его запирание или включение заданного режима работы. Например ГС мусоровоза кузовного КО-415А, установленного на базе автомобиля КАМАЗ, имеет в ГС 10 цилиндров, обеспечивающих механизацию загрузки кузова машины мусором из контейнеров и дальнейшей его разгрузки. Эти цилиндры управляются десятью распределителями. Так обстоит дело на всех многоприводных машинах. Распределитель является весьма сложным в изготовлении и дорогим элементом ГС. При изготовлении золотниковой пары распределителя на агрегатном заводе селективная сборка корпуса с золотником должна обеспечить зазор между ними в пределах 3-5 микрон, раздельная их замена в эксплуатации недопустима.
В 2015 году патентом на полезную модель №158521 была зарегистрирована дифференциальная гидравлическая система (далее ДГС), позволяющая значительно сократить количество распределителей для управления любым количеством независимо работающих цилиндров, сохраняя работоспособность ГС и при этом значительно снижая стоимость и вес машины. Это обеспечивается путем разделения функций управления присоединенной группой цилиндров между двумя распределителями. Первый распределитель, называемый распределителем группы, производит выбор одного из группы независимо работающих цилиндров, подключенных к нему, для включения его в работу, а второй, называемый распределителем режима, одновременно задает выбранному цилиндру нужный режим работы: «подъем», «опускание» или «плавающее». ДГС можно почти полностью скомплектовать и применить уже сегодня, используя гидроагрегаты, освоенные производством, не достает только распределителя группы, ранее не применяемого в ГС.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка оптимальной конфигурации золотниковой пары распределителя, выполняющего функцию управления группой цилиндров, где количество цилиндров Z более двух и является четным.
Техническое решение поставленной задачи заключается в разработке формул для расчета основных линейных размеров золотниковой пары распределителя группы, имеющего конфигурацию, обеспечивающую выполнение требований, предъявляемых к нему в связи с выполнением функции управления группой цилиндров. Кроме общепринятых требований отраслевых стандартов, которым должны соответствовать любые распределители ГС, распределители групп для подключения различного числа Z цилиндров должно отвечать следующим требованиям применительно к ДГС:
1) обеспечить сохранение оптимальной конфигурации золотниковой пары и коррекцию ее размеров в зависимости от количества Z присоединенных цилиндров группы;
2) обеспечить возможность выбора Z+1 позиций золотника;
3) обеспечить установку золотника рукояткой управления в Z фиксированных позиций, в каждой из которых осуществляется включение в работу одного из Z цилиндров, при сохранении запирания остальных Z-1 цилиндров группы и установку возвратной пружиной, при снятии внешнего воздействия, золотника в среднюю (нейтральную) позицию, в которой осуществляется запирание всех Z цилиндров группы.
При разработке золотниковой пары распределителя группы заявители использовали конструкцию, в которой корпус и золотник симметричны относительно оси симметрии, проходящей через их центры перпендикулярно их продольной оси. Следует отметить, что принятая симметричная конструкция и обуславливает подключение четного количества цилиндров в группе.
На фигуре изображен распределитель группы цилиндров ДГС, включающий рычаг и рукоятку управления 11, возвратную пружину 12, корпус 13, золотник 14. Количество маслопроводов в представленном варианте позволяет подключить к распределителю группу из четырех цилиндров (Z равно 4).
Золотник 14 находится в нейтральном положении. В этом положении конструкция золотниковой пары симметрична относительно оси симметрии 0-0, проходящей через середины корпуса и золотника. Обе симметричные половины корпуса имеют по одной широкой расточке 7 и по Z узких расточек 8. Расточки 8 расположены симметрично в количестве по Z/2 по обе стороны от расточки 7, имеют одинаковый размер и расположены на одинаковом расстоянии, равном их размеру, друг от друга, от расточки 7 и от края корпуса, образуя уплотняющие пояски равного размера, который заявители считают возможным принимать в диапазоне от 3 мм до 5 мм и назвали размером S. В центре каждой из расточек 8 расположены выводы к маслопроводам, подключенным к рабочими полостями цилиндров в следующем порядке: слева от расточки 7 с четными их номерами по возрастающей влево 2, 4 справа - с нечетными номерами по возрастающей вправо 1, 3. Маслопроводы одной половины корпуса 1, 2, 3, 4 соединены с поршневыми полостями цилиндров с номером, соответствующим номеру вывода, маслопроводы второй половины корпуса 1', 2', 3', 4' соединены со штоковыми полостями соответствующих цилиндров. В центре расточек 7 расположены отверстия выводов к основным магистралям гидравлической системы 5 и 6, каждая из которых может быть как напорной, так и сливной, в зависимости от выбранного режима работы цилиндра. Обе симметричные половины золотника имеют по две проточки 9 и 10, размер которых равен размеру расточек 8 корпуса. Проточки в каждой из половин золотника попарно соединены каналами.
В нейтральном положении золотника обеспечивается запирание всех цилиндров группы. Включение в работу выбранного цилиндра осуществляется осевым перемещением золотника из нейтрального положения относительно оси симметрии. Шаг перемещения золотника зависит от номера выбранного цилиндра. Перемещение золотника и установка его в фиксированное положение производится рычагом и рукояткой ручного управления 11. При этом рабочие полости включаемого в работу цилиндра через выводы в расточках 8, проточки 9 и 10, выводы 5 и 6 в расточках 7 подключаются к напорной и сливной магистралям системы. Полости остальных цилиндров остаются запертыми. При снятии внешнего воздействия перемещением рукоятки в нейтральное положение, золотник под воздействием возвратной пружины 12 возвращается в нейтральную позицию, запирая обе полости всех цилиндров группы. Всего число фиксированных позиций золотника в представленном случае равно пяти или Z+1.
Заявители провели проработку вариантов золотниковых пар распределителя группы с числом подключенных цилиндров Z в значаниях от четырех до восемнадцати, при четном значении Z, принимая размер уплотняющих поясков S равным от 3 мм до 5 мм. Результаты проработки показали возможность описать зависимость основных линейных размеров золотниковой пары распределителя группы от количества цилиндров группы Z и размера уплотняющих поясков S, мм:
размер расточек 8 равен
S, мм
размер расточек 7 равен
Z×S, мм
расстояние от оси симметрии до расточки 7 равно
Z×S+S/2, мм;
расстояние от оси симметрии до проточки золотника 9 равно
Z×S, мм;
расстояние между проточками 9 и 10 равно
Z×S, мм;
общая длина корпуса равна
Z×S×6+S×3, мм;
общая длина золотника равна
Z×S×8+S×3, мм.
Применительно к распределителю группы представленному на фигуре, для группы из четырех подключенных независимо работающих цилиндров (Z равно 4), принимая размер S равным 5 мм получаем значения основных линейных размеров золотниковой пары:
размер расточек 8: S=5 мм
размер расточек 7: Z×S=20 мм
расстояние от оси симметрии до расточки 7: Z×S+S/2=22,5 мм;
расстояние от оси симметрии до проточки золотника 9, а также расстояние между проточками 9 и 10: Z×S=20 мм;
общая длина корпуса: Z×S×6+S×3=135 мм;
общая длина золотника: Z×S×8+S×3=175 мм.
При изменении четного количества присоединенных цилиндров и при выборе другого значения размера S в предлагаемом заявителями диапазоне от 3 мм до 5 мм линейные размеры изменятся соответственно приведенным зависимостям, при этом сохраняется оптимальная конфигурация золотниковой пары.
Все пункты требований, предъявляемых к распределителю группы, данная конфигурация золотниковой пары выполняет.
Предлагаемый принцип построения золотниковой пары распределителя группы, основанный на симметрии конструкции с использованием линейных размеров золотниковой пары, величина которых находится в определенной зависимости от параметра Z, позволяет получить оптимальные габариты, а соответственно и оптимальный вес распределителя группы, задаваясь при этом только необходимым количеством управляемых цилиндров. Прочие элементы и размеры распределителя группы (крышки, пружина, рукоятка управления, диаметр золотника, глубина проточек, диаметры каналов и т.д.) принимаются в соответствии требованиям при конструировании обычных золотниковых распределителей.