ГИДРОНАВЕСНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к гидрообъемным передачам технологических машин, преимущественно к приводу рабочих органов навесного оборудования технологических машин.
Известна гидронавесная система технологической машины, содержащая два насоса с постоянной производительностью, напорные магистрали которых связаны через блоки гидравлических распределителей с рабочими полостями гидравлических цилиндров позиционирования технологического оборудования [1].
Известная двухпоточная система привода технологической машины (экскаватора) обеспечивает привод агрегатов технологического оборудования экскаватора от насоса трактора и дополнительного насоса.
Недостатком известной гидронавесной системы технологической машины является сложность. Так, привод дополнительного насоса требует наличия ряда механизмов, усложняющих технологическое оборудование.
Известна гидронавесная система технологической машины, содержащая гидробак, три насоса технологического оборудования, напорная магистраль каждого из которых связана через механизм деления потока рабочей жидкости, состоящий из делителя потока, и
блок гидрораспределителей с гидравлическими моторами технологического оборудования [2].
Известная гидронавесная система технологической машины позволяет наращивать число потоков каждого насоса, и, соответственно, увеличивать число, приводимых в действие насосом, агрегатов технологического оборудования, за счет применения механизмов деления потока рабочей жидкости, состоящих из делителей потока, для каждого насоса.
Недостатком известной гидронавесной системы технологической машины являются ограниченные функциональные возможности и высокая сложность конструкции. Это объясняется тем, что применение дроссельных делителей потока, возможно только при формировании потоков рабочей жидкости к приводам малой энергоемкости, из-за низкого КПД делителей потока. Применение данных делителей потока не позволяет наращивать число потоков рабочей жидкости к приводам высокой энергоемкости при формировании гидронавесной системы технологической машины, что ограничивает функциональные возможности гидронавесной системы технологической машины. Создание гидронавесной системы многофункциональной технологической машины требует использования нескольких насосов и их механических приводов, что существенно усложняет конструкцию системы.
Задачей, предлагаемой полезной модели, является расширение функциональных возможностей и упрощение конструкции гидронавесной системы технологической машины.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в гидронавесной системе технологической машины, включающей гидробак, насос управления, насос технологического оборудования, напорная магистраль которого связана через механизм деления потока, состоящий из делителя потока, и блок гидрораспределителей с
гидравлическими моторами технологического оборудования в качестве насоса технологического оборудования использован насос переменной производительности. Механизм деления потока, которых может быть более двух последовательно подсоединенных к насосу технологического оборудования, дополнительно включает двухпозиционный гидрораспределитель включения и трехпозиционный гидрораспределитель переключения, торцевые управляющие полости которых, связаны, соответственно, через двухпозиционные и трехпозиционные гидрораспределители с электромагнитным управлением с гидробаком и напорной магистралью насоса управления. Напорная магистраль насоса технологического оборудования связана с гидравлическими моторами технологического оборудования через первый, подключенный к насосу технологического оборудования, механизм деления потока, а через последующие механизмы деления потока - с гидравлическими моторами привода независимого вала отбора мощности и активных рабочих органов технологического оборудования.
Делитель потока выполнен двухпоточным, и состоящим из корпуса, в подшипнике скольжения которого размещен ротор, приводимый во вращение механизмом привода ротора, закрепленным на корпусе делителя потока. На наружной поверхности ротора изготовлены, связанные между собой и подводящим каналом в подшипнике скольжения и в корпусе делителя потока, кольцевая канавка и группа равномерно расположенных продольных пазов. На поверхности подшипника скольжения образованы две группы, равномерно расположенных и смещенных по длине подшипника скольжения и углу внутри каждой группы и по группам друг относительно друга, продольных пазов, с числом пазов в каждой группе равным числу продольных пазов ротора, и кольцевые канавки, полости которых связаны с продольными каналами, также выполненными на
наружной поверхности подшипника скольжения. Причем полости продольных пазов ротора связаны с полостями кольцевых канавок подшипника скольжения и отводящими каналами в корпусе делителя потока.
В качестве механизма привода ротора могут быть использованы, например, гидромашина или электрический двигатель.
Торцевая управляющая полость двухпозиционного гидрораспределителя включения и напорная магистраль гидромашины (механизма привода ротора делителя потока) связаны с гидробаком и насосом управления в первой и второй позициях двухпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением.
Подводящий канал делителя потока связан с отводящими каналами в первой позиции двухпозиционного гидрораспределителя включения.
Отводящие каналы делителя потока одновременно связаны с одним из механизмов деления потока в первой и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя переключения.
Торцевые управляющие полости трехпозиционного гидрораспределителя переключения связаны с гидробаком во второй, и насосом управления в первой и третьей позициях трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением.
На фиг.1 представлена гидравлическая схема гидронавесной системы технологической машины; на фиг.2 - продольный разрез механизма деления потока; на фиг.3 - разрез А-А; на фиг.4 - разрез Б-Б; на фиг.5 - разрез В-В; на фиг.6 - продольный разрез механизма деления потока (гидроагрегаты условно разделены).
Гидронавесная система технологической машины (фиг.1) включает: гидробак 1, насос управления 2, насос технологического оборудования переменной производительности 3 с трехпозиционным гидрораспределителем следящего действия с электромагнитным
управлением 4, гидромотор 5 привода независимого вала отбора мощности, блок гидрораспределителей 6 привода гидромоторов навесного технологического оборудования, механизмы деления потока рабочей жидкости 7 и 8.
Насос управления 2 и насос технологического оборудования 3 приводятся в действие от двигателя внутреннего сгорания (не показан). Управление положением блока цилиндров насоса технологического оборудования 3 осуществляется гидроцилиндром, поршень которого образует полости, связанные через трехпозиционный гидрораспределитель следящего действия с электромагнитным управлением 4 с напорной магистралью насоса управления 2 и гидробаком 1.
В напорных магистралях насосов управления 2 и технологического оборудования 3 установлены фильтры. В магистрали насоса управления 2 установлены предохранительные клапаны (линии питания, линии управления блоком цилиндров насоса технологического оборудования 3), дроссель, ограничивающий подвод рабочей жидкости к трехпозиционному гидрораспределителю следящего действия с электромагнитным управлением 4, и создающий нагрузку в гидролинии управления при второй позиции этого гидрораспределителя.
Каждый из механизмов деления потока рабочей жидкости 7 и 8 включает делитель потока 9, который выполнен двухпоточным, двухпозиционный гидрораспределитель включения 10 и трехпозиционный гидрораспределитель переключения 11.
Делитель потока 9 (см. фиг.2, фиг.6) состоит из корпуса 12, ротора 13, установленного в подшипнике скольжения 14 корпуса 12. Ротор 13 приводится во вращение механизмом привода ротора 15, который крепится на корпусе делителя потока 9. В качестве механизма
привода ротора могут быть использованы, например, гидромашина или электродвигатель.
На наружной поверхности ротора 13 делителя потока 9 (см. фиг.3, фиг.4, фиг.5) изготовлены кольцевая канавка 16 и группа равномерно расположенных продольных пазов 17, связанных между собой и подводящим каналом 18 в подшипнике скольжения 14 и в корпусе делителя потока 12.
На наружной поверхности подшипника скольжения 14 образованы две группы, равномерно расположенных и смещенных по длине подшипника скольжения 14 и углу внутри каждой группы и по группам друг относительно друга, продольных каналов 19 и 20, с числом каналов в каждой группе равным числу продольных пазов 17 ротора 13, и кольцевые канавки 21 и 22, полости которых связанны с продольными каналами 23 и 24, также выполненными на наружной поверхности подшипника скольжения 14. Причем полости продольных пазов 17 ротора 13 связаны с полостями кольцевых канавок 21 и 22 подшипника скольжения 14 и отводящими каналами 25 и 26 в корпусе делителя потока 9.
Делитель потока 9 оснащен системой дренажа.
Двухпозиционный гидрораспределитель включения 10 состоит из корпуса 27, закрепленного на корпусе 12 делителя потока 9, втулки 28 и золотника 29. Во втулке 28 образованы три камеры 30, 31 и 32. Полость камеры 31 связана с подводящим каналом 33 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 и подводящим каналом 17 делителя потока 9.
Полости камер 30 и 32 связаны каналами 34 и 35 с полостями кольцевых канавок 21 и 22 делителя потока 9. Золотник 29 оснащен кулачками 36, 37, 38 и 39 и подпружинен пружиной 40, фиксирующей первую позицию золотника 29. Кулачок 39 образует торцевую управляющую полость 41. В первом положении золотника 29 полости
камер 30 и 32 связаны с полостью камеры 31 и подводящим каналом 33. Во втором положении золотника 29 кулачки 37 и 38 запирают полости камер 30 и 32, взаимодействуя с поясками втулки 28.
Трехпозиционный гидрораспределитель переключения 11 состоит из корпуса 42, закрепленного на корпусе 12 делителя потока 9, втулки 43 и золотника 44. Золотник 44 оснащен кулачками 45, 46 и 47 и подпружинен пружинами 48, фиксирующими среднюю (вторую) позицию золотника 44. Кулачки 45 и 47 образуют торцевые управляющие полости 49 и 50. Во втулке 43 образованы две камеры 51 и 52. Полости камер 51 и 52 связаны, соответственно, с отводящими каналами 25 и 26 делителя потока 9, и, посредством радиальных каналов 53, с полостями кольцевых канавок 54 и 55, образованных на наружной поверхности втулки 43. Полости кольцевых канавок 54 и 55 связаны с отводящими каналами 56 и 57 в корпусе 42 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11.
Во втором (исходном) положении золотника 44 камеры 51 и 52 разделены кулачком 46. Полость камеры 51 связана с отводящим каналом 56, а полость камеры 52 - с отводящим каналом 57. В каждом из крайних положений золотника 44 радиальные каналы 53 запираются кулачком 45 или 47. Соответственно полости камер 51 и 52 соединяются с отводящими каналами или 57, или 56.
Напорная магистраль насоса технологического оборудования 3 подключена через фильтр к подводящему каналу 33 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 7 рабочей жидкости.
Один из отводящих каналов (например, 56) трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 7 рабочей жидкости подключен к напорной магистрали блока гидрораспределителей 6.
Второй отводящий канал (соответственно 57) трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 7 подключен к подводящему каналу 33 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8.
Аналогично, один из отводящих каналов (56 или 57) трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 8 подключают к напорной магистрали гидромотора 5 привода независимого вала отбора мощности. А второй отводящий канал трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 8 подключают к блоку разрывных муфт 58 включения гидромотора привода рабочего органа технологического оборудования. В напорной магистрали гидромотора 5 привода независимого вала отбора мощности и напорной магистрали блока разрывных муфт 58 устанавливают предохранительные клапаны.
Торцевые управляющие полости 41 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизмов деления потока 7 и 8 связаны через двухпозиционные гидрораспределители управления с электромагнитным управлением 59 с гидробаком 1 и напорной магистралью насоса управления 2 в первой и второй позициях.
Торцевые управляющие полости 49 и 50 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизмов деления потока 7 и 8 связаны через трехпозиционные гидрораспределители управления с электромагнитным управлением 60 с гидробаком 1 и напорной магистралью насоса управления 2.
Напорная магистраль механизма привода ротора 15 двухпоточного делителя потока 9 механизмов деления потока 7 и 8 подключена к торцевой управляющей полости 41 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10. Сливная магистраль механизма привода ротора 15 подключена к гидробаку 1.
Гидронавесная система технологической машины работает следующим образом.
Включается двигатель технологической машины и механизм привода насосов управления 2 и технологического оборудования 3 (не показаны). Рабочая жидкость из гидробака 1 подается насосом управления 2 в полости трехпозиционного гидрораспределителя следящего действия с электромагнитным управлением 4, и сливается во второй позиции трехпозиционного гидрораспределителя следящего действия с электромагнитным управлением 4 в гидробак 1.
Для включения гидронавесной системы технологической машины, трехпозиционный гидрораспределитель следящего действия с электромагнитным управлением 4 переводится в первую позицию, и рабочая жидкость сливается в гидробак 1. Блок цилиндров насоса технологического оборудования 3 выводится из нейтрального положения и рабочая жидкость по напорной магистрали поступает через подводящий канал 33 (см. фиг.2, фиг.6) в камеру 31 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 7.
При необходимости включения только блока гидрораспределителей 6 привода гидромоторов навесного технологического оборудования (как правило, гидрораспределитель устанавливается на базовой машине) трехпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 60 (подсоединенный к механизму деления потока 7) переводится в третью позицию. Рабочая жидкость насосом управления 2 подается в торцевую управляющую полость 50 (см. фиг.2, фиг.6) трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 7 рабочей жидкости. Торцевая управляющая полость 49 соединяется со сливом в гидробак 1. Кулачок 47 запирает радиальные каналы 53, и полости камер 51 и 52 соединяются с полостью кольцевой канавки 54.
При этом, двухпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 59 (подсоединенный к механизму деления потока 7) остается в первой позиции. Делитель потока 9 механизма деления 7 рабочей жидкости не включается. От насоса технологического оборудования 3 рабочая жидкость из камеры 31 поступает в камеры 30 и 32, и далее, через каналы 34 и 35, в кольцевые канавки 21 и 22 на наружной поверхности подшипника скольжения 14 делителя потока 9. Из полостей кольцевых канавок 21 и 22 рабочая жидкость поступает в камеры 51 и 52 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11. Через канал 56 поток рабочей жидкости поступает в напорную магистраль блока гидрораспределителей 6, и далее в рабочие полости гидромоторов технологического оборудования (не показаны). Необходимая производительность насоса технологического оборудования 3 достигается посредством изменения положения его блока цилиндров. Необходимый уровень давления рабочей жидкости в данном контуре достигается регулировкой предохранительного клапана.
Для включения отбора мощности на привод технологического оборудования от независимого вала отбора мощности (технологическая машина оснащена своей гидростанцией), без использования блока гидрораспределителей 6 привода гидромоторов навесного технологического оборудования базовой машины, трехпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 59 (подсоединенный к механизму деления потока 7) переводится в первую позицию. Насос управления 2 подает рабочую жидкость в торцевую управляющую полость 49 (см. фиг.1, фиг.6) трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 7 рабочей жидкости. Торцевая управляющая полость 50 соединяется со сливом в гидробак 1. Кулачок 45 запирает радиальные каналы 53, и полости камер 51 и 52 соединяются с полостью кольцевой канавки 55.
Поток рабочей жидкости через отводящий канал 57, подводящий канал 33 (см. фиг.1, фиг.6) двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8 поступает в камеру 31 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10.
При необходимости получения двух потоков мощности (привод гидромотора 5 независимого вала отбора мощности и подключения иных потребителей к блоку разрывных муфт 58) включается делитель потока 9 механизма деления потока 8 рабочей жидкости. Для этого двухпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 59 (подсоединенный к механизму деления потока 8) переводится во вторую позицию. Насос управления 2 подает рабочую жидкость в торцевую управляющую полость 41 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8 рабочей жидкости. Золотник 29 перемещается, и кулачки 37 и 38 запирают камеры 30 и 32. Одновременно рабочая жидкость поступает в напорную магистраль механизма привода ротора 15 механизма деления потока 8 рабочей жидкости, работающего в режиме гидромотора, и приводит во вращение ротор 13 делителя потока 9. Во второй позиции трехпозиционного гидрораспределителя следящего действия с электромагнитным управлением 4 нагрузка в напорной магистрали насоса управления 2 поддерживается дросселем.
Рабочая жидкость насоса технологического оборудования 3 из камеры 31 через подводящий канал 18 в подшипнике скольжения 14 поступает в полость кольцевой канавки 16 и полости группы продольных пазов 17 на роторе 13. Из полостей продольных пазов 17 рабочая жидкость периодически поступает к продольным каналам 19 и 20, образованных на наружной поверхности подшипника скольжения 14 делителя потока 9. Из полостей продольных каналов 19 и 20 рабочая жидкость поступает в полости кольцевых канавок 21 и 22, также образованных на наружной поверхности подшипника скольжения 14, и
далее, через продольные каналы 23, 24 и отводящие каналы 25, 26, в камеры 51, 52 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 8. Рабочая жидкость поступает в рабочую полость гидромотора 5 привода независимого вала отбора мощности, и к блоку разрывных муфт 58 включения гидромотора навесного технологического оборудования. Необходимый уровень давления в контурах достигается регулировкой предохранительных клапанов.
Для выключения одного из механизмов деления потока (например, 8) рабочей жидкости, поступающей от насоса технологического оборудования 3, трехпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 60 переводится в первую или третью позиции. При этом делитель потока 9 выключается посредством перевода двухпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением 59 механизма деления потока 7 в первую позицию. Так, при переводе трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением 60 механизма деления потока 8 в первую позицию, рабочая жидкость от насоса управления 2 поступает в торцевую управляющую полость 49 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11. Торцевая управляющая полость 50 соединяется со сливом в гидробак 1. Весь поток рабочей жидкости, поступающий через подводящий канал 33 в камеру 31 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8 рабочей жидкости поступает к блоку разрывных муфт 58. При переводе трехпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением 60 механизма деления потока 8 во вторую позицию, рабочая жидкость от насоса управления 2 поступает в торцевую управляющую полость 50 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11. Торцевая управляющая полость 49 соединяется со сливом в гидробак 1. Весь поток рабочей жидкости, поступающий
через подводящий канал 33 в камеру 31 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8 рабочей жидкости поступает в напорную магистраль гидромотора 5 привода независимого вала отбора мощности.
При питании одновременно блока гидрораспределителей 6 привода гидромоторов навесного технологического оборудования, блока разрывных муфт 58 включения гидромотора навесного технологического оборудования и привода гидромотора 5 привода независимого вала отбора мощности включается делитель потока 9 механизма деления потока 7 рабочей жидкости. Двухпозиционный гидрораспределитель с электромагнитным управлением 59 механизма деления потока 7 переводится во вторую позицию. Рабочая жидкость подается в торцевую управляющую полость 41 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10, и золотник 29 переводится во вторую позицию. Кулачки 37 и 38 запирают камеры 30 и 31. Одновременно, рабочая жидкость от насоса управления 2 поступает в напорную магистраль гидромашины (при использовании в качестве механизма привода ротора 15 гидромашины, работающей в режиме гидромотора), которая приводит во вращение ротор 13 делителя потока 9. При использовании в качестве механизма привода ротора 15 электродвигателя, питание обмотки электродвигателя происходит при подаче электрического сигнала на катушку электромагнита двухпозиционного гидрораспределителя с электромагнитным управлением 59 механизма деления потока 7.
Рабочая жидкость от насоса технологического оборудования 3 из камеры 31 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 через подводящий канал 18 в подшипнике скольжения делителя потока 9 поступает в полость кольцевой канавки 16 и в полости продольных пазов 17 на роторе 13. Из полостей продольных пазов 17 рабочая жидкость периодически поступает к группам продольных каналов 19 и
20, образованных на наружной поверхности подшипника скольжения 14. Из полостей продольных каналов 19 и 20 рабочая жидкость поступает в полости кольцевых канавок 21 и 22, и далее, через продольные каналы 23, 24 и отводящие каналы 25, 26 в камеры 51 и 52 трехпозиционного гидрораспределителя переключения 11 механизма деления потока 7. Рабочая жидкость поступает в подводящий канал 33 двухпозиционного гидрораспределителя включения 10 механизма деления потока 8 и в напорную магистраль блока гидрораспределителей 6 привода гидромоторов навесного технологического оборудования.
Необходимый скоростной режим гидромоторов технологического оборудования, питаемых насосом технологического оборудования 3, поддерживается изменением положения блока цилиндров посредством изменения положения поршня.
При необходимости количество потребителей может наращиваться. Так, например, при установке второго контура отбора мощности (передний, либо боковой вал отбора мощности, при наличии заднего) в напорной магистрали может быть установлен следующий механизм деления потока рабочей жидкости с гидрораспределителями управления. Использование насоса технологического оборудования переменной производительности позволит обеспечить необходимый скоростной режим гидромоторов отбора мощности при изменении их количества.
Возможность привода широкой гаммы гидравлических агрегатов технологического оборудования от одного насоса технологического оборудования расширяет функциональные возможности гидронавесной системы технологической машины. Также существенно упрощается гидронавесная система за счет исключения сложной системы механических приводов нескольких насосов.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает расширение функциональных возможностей и упрощение конструкции гидронавесной системы за счет формирования структуры гидронавесной системы многофункциональной технологической машины на основе применения одного насоса технологического оборудования и деления потока рабочей жидкости его необходимым образом посредством применения предложенных механизмов деления потока рабочей жидкости.
Источники информации:
1. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т.1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог / А.В.Раннев, В.Ф.Корелин, А.В.Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э.Н.Кузина. - 5-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1991. - 496 с, (рис.1.10. Гидравлическая схема экскаватора ЭО-2621 В, стр.25).
2. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи: Учеб. пособие для вузов / А.Ф.Андреев, Л.В.Барташевич, Н.В.Богдан и др.; Под ред. В.В.Гуськова. - Мн.: Выш. шк., 1987. - 310 с., (рис.14.12. Гидравлическая система отбора мощности с источником постоянного расхода).