ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области машиностроения, а конкретно к дорожным, строительным и подъемно-транспортным машинам, имеющим гидравлические системы, повышения энергоэффективности землеройных машин, преобразовывающие энергию потока рабочей жидкости в механическую работу.
Известен насосно-аккумуляторный гидравлический привод поворотной платформы землеройной машины, включающий гидроаккумулятор, гидродвигатель поворота платформы, гидрораспределители, подпиточный насос, предохранительные и обратные клапаны. [Авторское свидетельство SU 1201427, МПК E02F 9/22, опубликовано 30.12.1985].
Недостатком изобретения являются неполное использование энергетического потенциала вращающегося объекта, сложность конструкции, наличие динамических нагрузок при торможении. Также к существенному недостатку можно отнести невозможность преобразования моментов инерции рабочего оборудования, сил сопротивления поворотной платформы в полезную работу машин и отсутствие механизма равномерного распределения усилий в контактных точках зацепления.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является Насосно-аккумуляторный гидравлический привод поворота платформы землеройной машины, содержащий регулируемый насос, два гидрораспределителя, один из которых установлен между регулируемым насосом и регулируемым гидромотором поворота платформы, предохранительные и обратные клапаны, гидроаккумулятор, реле-регулятор, соединенные между собой гидромагистралями. Второй гидрораспределитель обеспечивает распределение потока рабочей жидкости в накопительный пневмогидравлический аккумулятор. ((Авторское свидетельство SU №2460852, МПК E02F 9/22, опубликовано 10.09.2012. Бюл. №25), (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет) (Новочеркасский политехнический институт. Авторы: Губин А.В., Исаков В., Ерейский А.В.)).
Недостатком известного оборудования является невозможность автоматического управления циклической нагрузкой на кинематической паре «венец поворотного круга - приводная шестерня», возникающей в момент разгона и торможения, а так же невозможность максимального использования кинетической энергии вращающегося объекта и преобразования моментов и сил инерции в полезную работу.
Задачей полезной модели является повышение энергоэффективности гидропривода поворота платформы.
Заявленный технический результат достигается тем, что предложен энергосберегающий привод поворотной платформы землеройной машины, включающий низкомоментный гидромотор с планетарным редуктором, датчики угла поворота и крутящего момента, электроусилитель и ЭБУ, в технологической нише гидромотора установлен электроусилитель с приводной шестернею, на выходном валу которой размещен датчик крутящего момента, а между верхним и нижним радиально-сферичекими подшипниками гидромотора в корпусе редуктора поворота размещен датчик угла поворота, ЭБУ закреплен на раме платформы, при этом сигнал по линиям связи от датчика крутящего момента и датчик угла поворота передается на ЭБУ, анализируя угловые скорости и действующие моменты, ЭБУ передает сигнал на электродвигатель усилителя и предохранительный клапан гидравлического привода
Возможность достижения технического результата обеспечивается тем на поворотной платформе в свободном пространстве ниши гидромотора установлен электродвигатель (электроусилитель) который позволяет автоматически максимально эффективно распределить усилие, прилагаемое к поворотному кругу от редуктора платформы и снизить значение величины реактивных сил в механизме, а на выходном валу закреплена приводная шестерня, воспринимающая дополнительное усилие; рядом на раме платформы закреплен электронный блок управления (ЭБУ), принимающий сигнал с датчиков; на выходном валу между верхним и нижнем радиально-сферичекими подшипниками гидромотора установлен входной датчик угла поворота платформы, взаимодействующий с электронным блоком управления (ЭБУ) при передачи сигнала; в корпусе редуктора поворота изготовлено специально фрезерованное отверстие для датчика угла поворота; на валу приводной шестерне гидромотора установлен датчик крутящего момента, считывающий динамические нагрузки и крутящий момент от инерционных моментов и сил рабочего оборудования поворотной платформы.
На фиг. 1 представлена структурная схема энергосберегающего привода поворотной платформы, который преобразует крутящие и инерционные моменты в полезную работу через дополнительное усилие, создаваемое электроусилителем. Энергосберегающий привод поворотной платформы землеройной машины содержит низкомоментный аксиально-поршневой гидромотор 15 с двухступенчатым планетарным редуктором 22, увеличивающим крутящий момент и уменьшающим частоту вращения поворотной платформы.
На выходном валу гидромотора 15 жестко закреплена солнечная шестерня 16, находящаяся в постоянном зацеплении с сателлитами 11. Сателлиты обеспечивают вращение водила 10 и вала, расположенных в корпусе 20. Увеличение крутящего момента и уменьшение частоты вращения поворотной платформы осуществляет блок шестерен и сателлитов, содержащий солнечную шестерню 18, которая жестко закреплена на валу и находится в постоянном зацеплении с сателлитами 9, которые обкатываются по нижним внутренним зубьям зубчатого венца корпуса 19, приводя во вращение водило 8 и вал 24, имеющий повышенный крутящий момент. Вал 24 установлен в корпусе 22 на сдвоенных радиально-сферичеких подшипниках 4 и 7, обеспечивающих вращение вала 24 и распределение динамических нагрузок в проектной плоскости. На выходном валу между верхнем и нижнем радиально-сферичекими подшипниками гидромотора установлен датчик угла поворота платформы 5, имеющий герметичный корпус. Для вывода клеммы датчика изготовлено фрезерованное отверстие корпуса 22. Датчик крутящего момента 3, расположенный на валу 24 между нижним радиально-сферичеким подшипником 4 и шестерней 2, осуществляет контроль крутящего момента при возникающих динамических нагрузках.
На конце вала 24 жестко закреплена шестерня 2, которая, обкатываясь по внутреннему зубчатому венцу опорно-поворотного устройства 1. При значительной величине крутящего момента на шестерне 2, считываемого датчиками 3 и 5, срабатывает электроусилитель, содержащий электродвигатель 26 и приводную шестерню 25. В нише поворотной платформы для управления системой установлен ЭБУ 27.
Механизм работает следующим образом. В момент начала работы поворотной платформы экскаватора 1 в работу включается гидромотор 15. Гидромотор 15, преобразовывая кинетическую энергию потока рабочей жидкости во вращательное движение выходного вала, передает усилие на двухступенчатый планетарный редуктор 22, увеличивающий крутящий момент и уменьшающий частоту вращения поворотной платформы. Крутящие моменты передаются через сателлиты, которые обкатываются по верхним внутренним зубьям зубчатого венца корпуса 20, приводя во вращение водило 10 и вал.
С целью равномерного движения платформы и выравнивания тангенсальных скоростей на валу жестко закреплена солнечная шестерня 18, находящаяся в постоянном зацеплении с сателлитами 9, которые обкатываются по нижним внутренним зубьям зубчатого венца корпуса 20, приводя во вращение водило 8 и вал 24. При перемещении поворотной платформы 1 на определенный угол возникают угловые скорости (не одинаковые по значению в разный интервал времени), моменты инерции и силы сопротивления. Для максимально эффективного использования этих сил в работу включается система с электроусилителем 26.
При начале ускорения поворотной платформы возникает увеличенный крутящий момент на кинематической паре «венец поворотной платформы - шестерня планетарного редуктора», что сопровождается резким увеличением динамических нагрузок. Датчики 3 и 5 определяют изменения крутящего момента, возникающего так же от действия инерционных сил собственных масс оборудования при заданном угле поворота платформы 1. Далее сигнал по линиям связи от датчиков 3 и 5 передается на обрабатывающий их электронный блок управления 27. Анализируя угловые скорости и действующие моменты, ЭБУ 27 передает сигнал на электродвигатель усилителя 26 и предохранительный клапан 29 гидравлического привода. С целью понижения давления в гидромоторе 15 срабатывает предохранительный клапан 29. В этот момент включается электроусилитель 26 и перераспределяет усилие между приводными шестернями 2 и 25 редуктора 22 и усилителя 26 соответственно. Таким образом, в наиболее напряженные интервалы времени (разгон и торможение) в работу включается электроусилитель 26 распределяя дополнительное усилие преобразованное от моментов инерции собственных масс рабочего оборудования, считываемое датчиками 3 и 5. Датчики 3 и 5 обеспечивают регулирование оптимального диапазона усилий и угловых скоростей при эффективной работе платформы. Особенно эффективна работа усилителя в начале такта поворотной платформы, когда происходит резко нарастающее ускорение и в конце такта при резком замедлении. Система датчиков с электроусилителем обеспечивает равномерность хода в интервале времени такта, значительное снижение потерь энергии при разгоне и торможении платформы 1. Дальнейшая работа энергосберегающего механизма осуществляется аналогично работе гидропривода экскаватора.
Использование заявленного энергосберегающего механизма поворотной платформы обеспечивает максимальное использование кинетической энергии поворотной платформы, преобразование моментов инерции рабочего оборудования в механическую энергию и полезную работу, появление возможности автоматически регулировать распределение усилия на венце поворотного круга, что ведет к повышению энергоэффективности и долговечности всего гидропривода экскаватора.