ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ПРИВЕДЕНИЕ В ДЕЙСТВИЕ СКОЛЬЗЯЩЕЙ КАРЕТКИ
HYDRAULIC ACTUATION OF SLIDING CARRIAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гидравлическому приведению в действие скользящей каретки, направляемой для перемещения вдоль линейного пути.
Предпосылки создания изобретения
Обратная лопата является корпусом экскаваторного оборудования, содержащим землеройный ковш на конце шарнирной руки, состоящей из двух частей, называемых основная стрела и ковш. Обратные лопаты обычно устанавливаются сзади транспортного средства, такого как трактор или передний погрузчик, и могут быть использованы, например, для рытья траншей.
В европейском патенте 0692579 раскрыто шарнирное соединение нижнего конца руки стрелы обратной лопаты с основной стойкой, что позволяет осуществлять поворотные перемещения основной стрелы вокруг вертикальной оси от одной стороны к другой стороне от центральной линии транспортного средства. Основная стойка установлена на направляющую и имеет возможность перемещения вдоль направляющей в направлении, поперечном центральной оси транспортного средства. Гидравлический привод установлен между основной стойкой и точкой крепления на транспортном средстве, так что выдвижение или отвод гидропривода вызывает перемещение основной стойки вдоль направляющей.
Настоящее изобретение касается гидравлической системы, которая может использоваться для гидравлического цилиндра, описанного в указанном патенте, но может быть альтернативно использована для перемещения каретки, которая направляется для перемещения вдоль линейного пути.
Существует несколько критериев, которые необходимо принять во внимание при конструкции такого гидравлического привода. Первый критерий - это размер привода, который должен быть расположен внутри пути перемещения каретки и не должен ограничивать перемещение каретки. Второй критерий заключается в том, что сам привод необходимо удерживать подходящим образом для обеспечения соосности его поршневого штока и оси цилиндрического корпуса даже под нагрузкой. Дополнительно следует иметь в виду, что необходимо обеспечить защиту для любого выдвинутого поршневого штока, так как существует риск его повреждения в грязной окружающей среде, в которой работает тяжелое оборудование, такое как обратная лопата.
Два решения, предложенные в европейском патенте 0692579, включают в себя размещение цилиндрического корпуса гидравлического цилиндра относительно направляющей или относительно каретки. Таким образом, максимальное смещение каретки определяется ходом гидравлического цилиндра. Однако при работе в грязной окружающей среде ни один из вариантов осуществления, описанных в данном патенте, не предлагает решение, удовлетворяющее вышеописанным критериям.
Фиг.1 и 2 сопроводительных чертежей показывают различные положения гидравлической системы, описанной в европейском патенте 1264938, который представляет собой наиболее близкий аналог настоящего изобретения и включен в настоящее описание посредством ссылки. Эта система использует только гидроцилиндры для перемещения основной стойки обратной лопаты от одного концевого положения до другого. Система использует два гидроцилиндра, расположенных последовательно. В результате суммарное возможное смещение каретки равно сумме ходов отдельных цилиндров. Показанная конструкция является предпочтительной по сравнению с другим вариантом осуществления, описанным в данном патенте, который использует цилиндр с телескопически убирающимися поршневыми штоками, потому что это обеспечивает направление цилиндрического корпуса таким образом, чтобы удерживать поршневые штоки и цилиндры соосно, когда они находятся под нагрузкой.
Показанная на фиг.1 и 2 скользящая каретка 10 состоит из основной стойки, на которую шарнирно установлена мачта стрелы обратной лопаты. Каретка 10 направляется для скольжения вдоль стационарной опорной рамы 12, установленной поперечно на корпусе машины, так что каретка может перемещаться от крайнего левого положения, показанного на фиг.1, до крайнего правого положения, показанного на фиг.2. Каретка 10 перемещается посредством двух гидравлических цилиндров 14 и 16, расположенных последовательно друг с другом. Цилиндрические корпусы 14а и 16а двух гидравлических цилиндров прикреплены друг к другу и к направляющей планке 18 с прорезями, в которую вставлен палец 20, прикрепленный к каретке 10 посредством фиксирующей скобы (не показана). Конец поршневого штока 14b верхнего гидравлического цилиндра 14 соединен с опорной рамой 12 посредством шарнирного пальца 22, а свободный конец штока 16b гидравлического цилиндра 16 соединен со скобой 26, выступающей из правой стороны каретки 10, посредством шарнирного пальца 24.
Настоящее изобретение предлагает улучшенную гидравлическую систему, которая устраняет некоторые недостатки системы, показанной на фиг.1 и 2, поясненные ниже.
Как видно из фиг.2, в своем правостороннем положении каретка 10 останавливает укорачивание правостороннего конца рамы 12 за счет выступающей скобы 26. Укорачивание скобы 26 не решает проблему, потому что тогда необходимо будет уменьшать длину двух гидравлических цилиндров 14 и 16 для достижения кареткой левостороннего конечного положения, и это будет уменьшать ход двух гидравлических цилиндров.
Расстояние между шарнирными пальцами 22 и 24 в положении на фиг.2 равно полной ширине направляющей рамы 12. Следовательно, когда прилагается давление для перемещения каретки в это положение, сила, стремящаяся отогнуть поршневые штоки от положения выравнивания с цилиндрами, является максимальной. Кроме того, палец 20 в этом правом положении каретки 10 расположен на самом конце цилиндрического корпуса верхнего гидравлического цилиндра 14, так что палец 20 имеет малое влияние на предотвращение отгибания поршневого штока 14b от положения выравнивания с цилиндрическим корпусом 14а.
Дополнительная проблема возникает, когда прилагается давление для перемещения каретки 10 от правого концевого положения, показанного на фиг.2. Гидравлические цилиндры 14 и 16 не обладают одинаковой эффективностью в обоих направлениях, потому что каждый из их поршней имеет большую площадь поверхности на одной стороне и меньшую площадь поверхности на стороне, соединяемой с поршневым штоком. Поверхности поршней, используемые для возвращения каретки в положение, показанное на фиг.1, являются меньшими круговыми поверхностями. При перемещении каретки влево, как показано, гидравлические цилиндры могут прилагать достаточно силы для преодоления динамического трения на каретке 10, но со временем они не смогут преодолевать статическое трение. Другими словами, гидравлические цилиндры могут заставлять каретку перемещаться влево, но иногда они не могут инициировать перемещение, когда каретка находится в положении, показанном на фиг.2.
Сущность изобретения
Для преодоления, по меньшей мере, некоторых вышеупомянутых недостатков согласно настоящему изобретению создана гидравлическая система для перемещения каретки, направляемой для перемещения вдоль линейного пути посредством опорной рамы, содержащая два гидравлических цилиндра, каждый из которых имеет цилиндрический корпус и поршневой шток, при этом цилиндрические корпусы двух гидравлических цилиндров соединены друг с другом, причем конец поршневого штока одного гидравлического цилиндра соединен с опорной рамой и конец поршневого штока другого гидравлического цилиндра соединен с кареткой, отличающаяся тем, что два поршневых штока выступают из одной и той же стороны соединенных цилиндрических корпусов, в каждом концевом положении каретки поршневой шток соответствующего одного из гидравлических цилиндров полностью выдвинут, в то время как поршневой шток другого гидравлического цилиндра полностью отведен.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения два гидравлических цилиндра имеют разную длину хода и второй поршневой шток соединен со стороной каретки, которая находится ближе к стороне рамы, к которой присоединен первый поршневой шток.
Предпочтительно соединенные цилиндрические корпусы имеют выступающий палец, введенный в щель в направляющей, имеющей возможность перемещения с кареткой для предотвращения нарушения выравнивания между осями поршневых штоков и цилиндрическими корпусами, когда они находятся под нагрузкой.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано далее с помощью примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 и 2 показывают гидравлическую систему, описанную в европейском патенте 0692579, и
фиг.3, 4 и 5 показывают гидравлическую систему согласно настоящему изобретению в различных положениях каретки.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Для того чтобы избежать ненужного повторения, компоненты на фиг.3-5, имеющие такие же функции, которые были описаны со ссылкой на фиг.1 и 2, обозначены одинаковыми ссылочными номерами с серией 100 и не описаны во второй раз.
Вместо использования двух гидравлических цилиндров с одинаковой длиной хода и с поршневыми штоками, выступающими из их соответствующих цилиндрических корпусов в противоположных направлениях, в гидравлической системе, показанной на фиг.3-5, использованы два гидравлических цилиндра 114, 116 с различной длиной хода и с их соответствующими поршневыми штоками 114b и 116b, выступающими в одинаковом направлении из цилиндрических корпусов 114а и 116а. Конец поршневого штока 114b более длинного силового цилиндра 114 соединен с рамой 112 посредством шарнирного пальца 122, в то время как конец поршневого штока 116b более короткого силового цилиндра 116 соединен посредством шарнирного пальца 124 со скобой 126, прикрепленной к каретке 110. Следует отметить, что палец 124 расположен с левой стороны каретки 110, то есть со стороны, более близкой к стороне рамы 112, соединенной с поршневым штоком 114b.
Направляющая пластина 118, прикрепленная к каретке 110, имеет щель, в которую введен палец 120, прикрепленный к соединенным цилиндрическим корпусам 114а и 116а ближе к концу цилиндрического корпуса 116а, из которого выступает поршневой шток 116b. Можно прикрепить направляющую пластину 118 к цилиндрическим корпусам 114а, 116а и палец - к каретке 110, как в гидравлической системе, показанной на фиг.1 и 2.
На фиг.3 каретка 110 расположена в своем левом положении в раме 112 с поршневым штоком 114b, полностью отведенным, и поршневым штоком 116b, полностью выдвинутым.
Для перемещения каретки в промежуточное положение, показанное на фиг.4, гидравлическая жидкость воздействует на большую поверхность поршня гидравлического цилиндра. Если необходимо, сила может быть увеличена посредством воздействия жидкостью под давлением на меньшую круговую поверхность поршня гидравлического цилиндра 116. Общая сила является достаточной для начала перемещения каретки 110 направо, и это может продолжаться до полного выдвижения поршневого штока 114b, как показано на фиг.4. Продолжающееся воздействие жидкости под давлением на меньшую поверхность поршня гидравлического цилиндра 116 может обеспечивать силу, достаточную для преодоления динамического трения и продолжения перемещения каретки до ее достижения правого крайнего положения, показанного на фиг.5. В этом втором концевом положении поршневой шток 114b полностью выдвинут, а поршневой шток 116b полностью отведен.
Для возвращения каретки 110 в ее крайнее левое положение на фиг.3 вышеописанный процесс происходит в обратном порядке. Сначала давление прикладывается к большей поверхности поршня гидравлического цилиндра 116 и, если необходимо, к меньшей поверхности поршня гидравлического цилиндра 114 для преодоления статического трения и инициирования перемещения каретки 110. По достижении положения, показанного на фиг.4, в котором поршневой шток 116b полностью выдвинут, меньшая поверхность поршня гидравлического цилиндра 114 используется для преодоления динамического трения и сохранения перемещения каретки 110 влево.
Как видно из вышеописанного, гидравлическая система (фиг.3-5) преодолевает все вышеописанные недостатки предшествующего уровня техники.
Во-первых, поскольку скоба 126 не выступает за сторону рамы, она не пересекается с кареткой, достигающей какого-либо из ее конечных положений.
Во-вторых, максимальное расстояние между концами поршневых штоков, как показано на фиг.5, меньше полной ширины опорной рамы каретки 110. Следовательно, уменьшается тенденция цилиндрических корпусов 114а, 116а перемещаться вверх и вниз в плоскости фигур или перемещаться в направлении, перпендикулярном к плоскости фигур. Кроме того, во всех положениях каретки цилиндрические корпусы 114а, 116а удерживаются в одинаковом центральном положении, соответствующем положению пальца 120.
В-третьих, для начала перемещения каретки в любом направлении гидравлическая жидкость всегда действует на большую поверхность поршня одного из двух гидравлических цилиндров. Следовательно, всегда имеется достаточная сила для преодоления статического трения и для начала перемещения каретки. Кроме того, в отличие от предшествующего уровня техники эта же сила доступна для перемещения каретки в любое из своих конечных положений.
Гидравлическая система может быть установлена над кареткой, где она наименее подвержена загрязнению. Кроме того, можно установить защитный экран на раму 12 для защиты поршневого штока 114b, когда он выдвинут. Другой защитный экран может быть закреплен снизу части гидравлического цилиндрического корпуса 114а, который выступает за цилиндрический корпус 116а, для защиты поршневого штока 116b, когда он выдвинут.