СИСТЕМА ПРОГРЕВА ГИДРОПРИВОДА СДМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАЛОГО ГИДРОБАКА
SYSTEM OF HYDRAULIC DRIVE HEATING OF ROAD AND CONSTRUCTION MACHINES USING SMALL HYDRAULIC TANK

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к гидробакам.
Опыт эксплуатации машин в условиях низких отрицательных температур, а также анализ статистических данных показывает, что около 70% всех отказов приходится на узлы и детали гидропривода [Мерданов Ш.М. и др. Исследование и разработка системы тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин // «Строительные и дорожные машины», 2013, №1], что объясняется возрастанием вязкости рабочей жидкости за время стоянки машин. Работа гидропривода машин, работающих в полевых условиях, обеспечивается при разогреве рабочей жидкости, а следовательно, при снижении вязкости.
В работе [Карнаухов Н.Н. Приспособление строительных машин к условиям Российского Севера и Сибири. - М.: Недра, 1994. - с. 352.] рассматривается система утилизации тепла отработавших газов двигателя внутреннего сгорания машины. В гидробак этой системы встроен теплообменник. Горячие газы, проходя через него, нагревают его стенки, которые в свою очередь передают тепло рабочей жидкости, находящейся в гидробаке.
Недостатком такой системы является то, что необходимо прогревать весь объем рабочей жидкости в штатном гидробаке, что достаточно энерго- и временно затратно.
Разогрев рабочей жидкости осуществляется как от внешних источников тепла, так и прямым дросселированием [Каверзин С.В. Работоспособность гидравлического привода самоходных машин при низких температурах. Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1986]. Дросселирование заключается в перекачивании рабочей жидкости из гидробака по напорному трубопроводу через насос, дроссель или другое гидравлическое сопротивление обратно в гидробак. При этом способе разогрева тепло от трения подвижных частей вышеуказанных элементов гидропривода передается рабочей жидкости - маслу. Однако при таком способе разогрева рабочей жидкости происходит повышенный износ подвижных частей насоса, дросселя, а также трубопроводов. А также в начале работы гидропривод работает под большими нагрузками.
Для обеспечения безотказной работы машины также оснащаются системами тепловой подготовки гидропривода.
Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода СДМ [Патент РФ №2258153, МПК F02N 17/06, опубл. 2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.
Недостатком указанной конструкции является необходимость прогрева всего объема рабочей жидкости в гидробаке, также наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем, что является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.
Задачей, на решение который направлено заявляемое техническое решение, является повышение надежности и сокращение затрат ресурсов на разогрев гидропривода машин, работающих в полевых условиях при низких отрицательных температурах путем добавления прогреваемого малого гидробака.
Технический результат предлагаемой конструкции малого гидробака заключается в сокращении времени тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин и увеличение ресурса элементов гидросистемы.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе прогрева гидропривода с использованием малого гидробака, содержащей контур тепловой подготовки гидропривода, включающий штатный гидробак, насос, гидрораспределитель, гидродвигатель, особенностью является то, что малый гидробак с теплообменником соединен двумя гидролиниями со штатным гидробаком, первая гидролиния имеет регулирующий вентиль и насос, вторая гидролиния имеет обратный клапан и насос, теплообменник малого гидробака соединен с выхлопной системой СДМ, в которой имеется заслонка для направления потока выхлопных газов в теплообменник малого гидробака, штатный гидробак и малый гидробак соединены с гидроцилиндром через золотник, насос и гидрораспределитель.
За счет заявляемого конструктивного выполнения сокращается времея на тепловую подготовку гидросистемы, что достигается за счет прогрева части рабочей жидкости, а не всего объема рабочей жидкости штатного гидробака.
Увеличение ресурса элементов гидросистемы достигается за счет того, что на них снижается нагрузка от вязкой, холодной рабочей жидкости, так как перед тем как заявляемая система обеспечивает пуск рабочей жидкости по элементам гидросистемы, она прогревается в малом гидробаке.
На чертеже представлена гидравлическая схема малого гидробака в системе гидропривода.
Система прогрева гидропривода содержит малый гидробак 1, который оснащен теплообменником 2 (малый гидробак 1 имеет двойное дно, теплообменник 2 представляет собой полость между верхним и нижним дном малого гидробака). В теплообменнике 2 имеются отверстия для входа и выхода выхлопных газов, которые соединены с выхлопной системой СДМ. Объем малого гидробака 1 составляет 10-20% от штатного гидробака 3. Малый гидробак 1 и штатный гидробак 3 соединены между собой двумя гидролиниями. Первая гидролиния имеет регулирующий вентиль 10 и насос 11 (например, пластинчатой или винтообразной конструкции) для перекачивания холодной, вязкой рабочей жидкости из штатного гидробака 3 в малый гидробак 1. Вторая гидролиния имеет обратный клапан 13 и насос 12 для предотвращения перегрева рабочей жидкости в малом гидробаке 1. Малый гидробак 1 и штатный гидробак 3 соединены гидролиниями с насосом 6 через золотник 5. Насос 6 соединен с гидродвигателем 8 (например, гидроцилиндром) через гидрораспределитель 7. Теплообменник 2 соединен с ДВС 4 через выхлопную систему с заслонкой 9.
Система прогрева гидропривода СДМ с использованием малого гидробака работает следующим образом.
После запуска ДВС 4 поток выхлопных газов направляется заслонкой 9 в теплообменник 2 малого гидробака 1. Вместе с этим открывается регулирующий вентиль 10, включается насос 11 и рабочая жидкость из штатного гидробака 3 поступает в малый гидробак 1 и одновременно переключается золотник 5 в положение забора рабочей жидкости из малого гидробака 1. После нагрева рабочей жидкости от теплообменника 2 включается насос 6, и теплая рабочая жидкость поступает к гидроцилиндру 8 через гидрораспределитель 7. Для предотвращения перегрева рабочей жидкости и более интенсивной циркуляции рабочей жидкости включается насос 13.
После завершения цикла разогрева гидросистемы, когда вся рабочая жидкость прогреется до необходимой температуры, заслонка 9 переходит в открытое положение, тем самым перестает направлять поток выхлопных газов ДВС 4 в теплообменник 2, а направляет его дальше, по элементам выхлопной системы. Запирается регулирующий вентиль 10, прекращая подачу рабочей жидкости в малый гидробак 1. Золотник 5 переходит в положение забора рабочей жидкости из штатного гидробака 3, отключается насос 13, после этого гидропривод считается полностью прогретым и начинает работать в обычном режиме.
Применение указанной системы прогрева гидросистемы позволяет увеличить ресурс использования элементов гидропривода и ускорить процесс тепловой подготовки гидропривода.