Гидравлическая система инженерной машины
HYDRAULIC SYSTEM OF ENGINEERING MACHINE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к инженерным машинам.
Известна многофункциональная гидросистема [1], содержащая регулируемый насос и объемно замкнутые с ним один или более одноштоковых гидроцилиндров, вспомогательный насос, к нагнетательной магистрали которого подключены предохранительный клапан и подпиточные клапаны редукционного типа, выход каждого из которых соединен с рабочей магистралью гидросистемы, а к нагнетательной магистрали вспомогательного насоса подключен гидрораспределитель, выход которого подведен к сливной полости подпиточного клапана, соединенного с рабочей магистралью, связанной со штоковыми полостями одноштоковых гидроцилиндров. Существенным недостатком упомянутой гидросистемы является наличие в ней вспомогательного насоса, не выполняющего полезной работы и предназначенного только для восполнения утечек рабочей жидкости из замкнутого объема "насос-гидромотор" и питания механизма управления основного насоса. Это приводит к потере мощности, равной потребляемой мощности вспомогательного насоса, а следовательно – к соответствующему понижению КПД гидросистемы.
Известна гидравлическая система инженерной машины [2], выбранная в качестве прототипа, содержащая, в частности, гидробак, контур экскаваторного оборудования, контур сошника-бульдозера, контур перекоса бульдозера. Рабочая жидкость в контуры подается от двух гидронасосов.
Существенным недостатком данной конструкции является то, что при кратной разнице потребляемой мощности конкретных контуров неизбежной окажется ситуация, когда для подачи рабочей жидкости в контур малой мощности (например, контур перекоса бульдозера) будет использоваться гидронасос с номинальной мощностью в несколько раз выше потребной, так как повышенная мощность этого гидронасоса будет необходима для другого контура (например, для контура экскаваторного оборудования). Это приводит к необходимости использования максимально мощных (выше мощности наиболее нагруженного контура) и пропорционально этому более дорогих гидронасосов.
Кроме того, при реализации такой гидравлической системы инженерной машины в изделиях, использующихся для работы на заминированной местности, к примеру в инженерной машине разграждения, наличие только двух гидронасосов влечет за собой низкую надежность, так как при минном подрыве велик риск повреждения таких прецизионных составных частей как гидронасосы, а выход из строя одного из двух гидронасосов в упомянутой конструкции лишает машину 50% функциональности, что критически снижает вероятность выполнения боевого задания.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание гидравлической системы инженерной машины свободной от вышеуказанных недостатков, а также расширение ее функциональности в части обеспечения привода минного трала.
Указанная задача решается тем, что в гидравлическую систему инженерной машины, содержащую гидробак, контур экскаваторного оборудования, контур сошника-бульдозера, контур перекоса бульдозера, дополнительно включен контур привода трала, состоящий из двух гидроцилиндров с поршневой и штоковой полостями, четырех дроссельных обратных клапанов, предохранительного клапана, подпиточного клапана, трехпозиционного гидрораспределителя с двумя рабочими отводами, причем один из рабочих отводов трехпозиционного гидрораспределителя соединен с предохранительным клапаном и через дроссельный обратный клапан с поршневыми полостями гидроцилиндров, а второй рабочий отвод соединен с подпиточным клапаном и через дроссельный обратный клапан со штоковыми полостями гидроцилиндров, кроме того, в гидравлическую систему включены раздаточный редуктор с шестью гидронасосами, шесть обратных клапанов, шесть электроуправляемых двухпозиционных гидрораспределителей, шесть управляемых предохранительных клапанов с напорной и сливной полостями, а также полостью управления, причем каждый гидронасос соединен с напорной полостью одного из управляемых предохранительных клапанов и через обратный клапан с каждым контуром, сливная полость каждого управляемого предохранительного клапана соединена с гидробаком, а полость управления каждого управляемого предохранительного клапана через один из электроуправляемых двухпозиционных гидрораспределителей соединена с гидробаком.
Заявленные технические признаки существенны, так как они влияют на достигаемый технический результат.
При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное техническое решение не были выявлены. Это позволяет сделать вывод о том, что заявленное техническое решение обладает новизной и не следует явным образом из существующего уровня техники.
Предлагаемое техническое решение может быть применено при производстве инженерных машин разграждения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена гидравлическая система инженерной машины, на фиг. 2 детализирован контур привода трала.
В конкретном исполнении гидравлическая система инженерной машины содержит гидробак 1, контур 2 экскаваторного оборудования, контур 3 сошника-бульдозера, контур 4 перекоса бульдозера, дополнительный контур 5 привода трала, раздаточный редуктор 6 с шестью гидронасосами 7 (на фиг. 1 сноска выполнена на один гидронасос для удобства «чтения» схемы; то же относится к поз. 8, 9, 10), шесть обратных клапанов 8, шесть электроуправляемых двухпозиционных гидрораспределителей 9, шесть управляемых предохранительных клапанов 10 с напорной полостью 11, сливной полостью 12, а также полостью 13 управления.
Контур 5 привода трала состоит из двух гидроцилиндров 14 с поршневой полостью 15 и штоковой полостью 16, четырех дроссельных обратных клапанов 17, предохранительного клапана 18, подпиточного клапана 19, трехпозиционного гидрораспределителя 20 с первым рабочим отводом 21 и вторым рабочим отводом 22.
Каждый гидронасос 7 соединен с напорной полостью 11 одного из управляемых предохранительных клапанов 10 и через обратный клапан 8 с контурами 2, 3, 4 и 5, сливная полость 12 каждого управляемого предохранительного клапана 10 соединена с гидробаком 1, а полость 13 управления каждого управляемого предохранительного клапана 10 через один из электроуправляемых двухпозиционных гидрораспределителей 9 соединена с гидробаком 1.
Первый рабочий отвод 21 трехпозиционного гидрораспределителя 20 соединен с предохранительным клапаном 18 и через дроссельный обратный клапан 17 с поршневыми полостями 15 гидроцилиндров 14, а второй рабочий отвод 22 соединен с подпиточным клапаном 19 и через дроссельный обратный клапан 17 со штоковыми полостями 16 гидроцилиндров 14.
Работа гидравлической системы инженерной машины осуществляется следующим образом. Раздаточный редуктор 6 приводит в действие шесть гидронасосов 7, при этом они включаются в режиме минимальной мощности, поскольку гидронасосы 7 через управляемые предохранительные клапаны 10, изначально находящиеся в состоянии разгрузки, соединены с гидробаком 1. При включении одного из электроуправляемых двухпозиционных гидрораспределителей 9, соединение связанных с ним гидронасоса 7 и управляемого предохранительного клапана 10 с гидробаком 1 разрывается, при этом клапан 10 из состояния разгрузки переходит в состояние поддержания давления, а соответствующий ему гидронасос 7 из режима минимальной мощности переходит в режим установленной мощности и подает рабочую жидкость к контурам 2, 3, 4 и 5. Аналогичным образом могут быть задействованы другие гидронасосы 7. Функционирование контуров 2, 3, 4 и 5 происходит в соответствии с их гидравлической схемой. При этом для каждого контура может быть задействовано от одного до шести гидронасосов 7, что обеспечивает шестиступенчатое управление мощностью. Наличие обратных клапанов 8 не позволяет гидронасосам 7 передавливать друг друга подачей рабочей жидкости, а также не допускает обратный переток рабочей жидкости через незадействованные или вышедшие из строя гидронасосы 7, что обеспечивает функционирование гидравлической системы даже в частично поврежденном состоянии.
Работа контура 5 привода трала осуществляется следующим образом.
При включении трехпозиционного гидрораспределителя 20 в позицию опускания трала, рабочая жидкость от гидронасосов 7 через первый рабочий отвод 21 и дроссельные обратные клапаны 17 поступает в поршневые полости 15 гидроцилиндров 14. Из штоковых полостей 16 гидроцилиндров 14 рабочая жидкость через дроссельные обратные клапаны 17 и второй рабочий отвод 22 трехпозиционного гидрораспределителя 20 сливается в гидробак 1. Гидроцилиндры 14 вытягиваются, происходит опускание трала.
При включении трехпозиционного гидрораспределителя 20 в позицию подъема трала, рабочая жидкость от гидронасосов 7 через второй рабочий отвод 22 и дроссельные обратные клапаны 17 поступает в штоковые полости 16 гидроцилиндров 14. Из поршневых полостей 15 гидроцилиндров 14 рабочая жидкость через дроссельные обратные клапаны 17 и первый рабочий отвод 21 трехпозиционного гидрораспределителя 20 сливается в гидробак 1. Гидроцилиндры 14 втягиваются, происходит подъем трала.
В нейтральной позиции трехпозиционного гидрораспределителя 20 рабочие отводы 21 и 22 заперты, а гидроцилиндры 14 неподвижны. Однако при тралении грунта или при минном подрыве в гидроцилиндрах 14 могут возникать реактивные нагрузки, превышающие предел прочности элементов привода трала. В связи с чем, во избежание поломок, предохранительный клапан 18 настраивается на давление ниже предельной нагрузки. Если давление в поршневых полостях 15, вызванное реактивной нагрузкой, превысит давление настройки, то предохранительный клапан 18 открывается и сбрасывает часть рабочей жидкости в гидробак 1. Гидроцилиндры 14 под действием реактивной нагрузки стремятся втянуться, при этом в штоковых полостях 16 возникает вакуум, препятствующий втягиванию. Вакуум устраняется за счет перетекания рабочей жидкости из гидробака 1 через подпиточный клапан 19 в штоковые полости 16, в результате чего гидроцилиндры 14 втягиваются до момента уменьшения величины реактивной нагрузки ниже давления настройки, после этого предохранительный клапан 18 закрывается, а гидроцилиндры 14 останавливаются.
Наличие дроссельных обратных клапанов 17 обеспечивает плавность подъема и опускания трала и сглаживает броски давления при реактивных нагрузках за счет создания постоянного дроссельного подпора рабочей жидкости при ее сливе из каждой полости гидроцилиндров 14.
Таким образом, заявленное техническое решение позволит достичь заявленный технический результат, поскольку обладает новизной, достаточным изобретательским уровнем, перспективой практического использования,  позволяет использовать его в составе инженерной машины разграждения, а также обеспечивает оптимальное управление мощностью и повышает надежность при работе на заминированной местности, обеспечивает функционирование гидравлической системы даже в частично поврежденном состоянии.
Источники информации:
1. Маранцев М.А. и др. Многофункциональная гидросистема. Патент 2286494. Приоритет от 31.03.2005г. МПК F16H 39/02, F15B 15/02, F16D 31/02. Опубл. 27.10.2006г., бюлл. 30. Патентообладатель - ФГУП «ВНИИ «Сигнал», г. Ковров, Владимирской обл. Патент не действует.
2. Панченко С.Ф. и др. Гидравлическая система инженерной машины. Патент 2704700. Приоритет от 24.07.2018г. МПК F41H 7/02. Опубл. 30.10.2019г., бюлл. 31. Патентообладатель - РФ, от имени которой выступает Мин. обороны РФ. Патент действует.