ГИДРОСИСТЕМА ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ УПРАВЛЕНИЯ

Настоящая полезная модель относится к области гидравлических систем с электрогидравлическим приводом управления и может быть использована в грузоподъемном оборудовании, в частности, для грузоподъемного крана транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) передвижной установки реактивной системы залпового огня (РСЗО).
Для обеспечения заряжания реактивных снарядов в направляющие пусковых установок РСЗО применяются ТЗМ [1, 2], в состав оборудования которых входят грузоподъемные краны. При выставке реактивных снарядов для их досылания в направляющие пусковых установок требуются, в целях обеспечения безопасности заряжания, низкие регулируемые скорости перемещения рабочего органа грузоподъемного крана. С другой стороны, в целях сокращения времени заряжания для свободного от боеприпаса рабочего органа грузоподъемного крана требуются высокие скорости перемещения рабочего органа. Тем самым на ТЗМ (и подобных ей машинах) требуются, по меньшей мере, две рабочие скорости рабочего органа При этом заряжающий должен иметь возможность осуществлять процесс заряжания и управлять им с переносного пульта, перемещаясь по технологической площадке ТЗМ, а гидросистема управления должна способствовать заряжающему в обеспечении процесса заряжания.
Для изменения скоростей перемещения применяются гидравлические системы с регулируемым насосом. Однако, системы с регулированием насоса имеют более сложную конструкцию, значительно дороже гидросистем с нерегулируемым насосом, но имеют более низкий эксплуатационный ресурс и далее не рассматриваются.
Известны гидравлические системы грузоподъемных кранов с нерегулируемым насосом и управлением исполнительными механизмами из кабины, в частности гидравлическая система полноповоротного крана 8Т26 [3, 4]. Рабочее место оператора, осуществляющего управление гидроприводом и контроль над работой исполнительных механизмов, оборудовано в кабине с хорошей обзорностью. Для управления гидросистема грузоподъемного крана 8Т26 снабжена распределителем, имеющим рукоятки управления, общим дросселем с регулятором потока, имеющим педальное управление через рычаг; гидропанелью лебедки, имеющей лимб с рукояткой, а также гидропанелью стрелы, имеющей лимб с рукояткой. Каждая гидропанель представляет собой сочетание дросселя с регулятором и
обратным клапаном, выполненных в корпусах, при этом лимб с рукояткой установлен на приводном валу дросселя.
Недостатком известной системы является наличие значительного числа управляющих органов (рукояток и педалей) для механического воздействия на регулятор потока, требующих большого объема для их размещения, что исключает возможность применения такой системы для управления процессом заряжания и контроля за его проведением с переносного пульта, находясь на технологической площадке ТЗМ.
Известна гидросистема с гидравлическим контуром механизма подъема стрелы грузоподъемного крана с применением нерегулируемого насоса [5], содержащая упомянутый насос, исполнительный гидроцилиндр, предохранительные клапаны, гидрораспределитель, дроссель, редукционный клапан и односторонний гидрозамок. Гидросистема обеспечивает безкавитационную работу гидроцилиндра, управляющего положением стрелы, при опускании груза наводящей нагрузкой независимо от величины попутной нагрузки со скоростью, обеспечиваемой подачей рабочей жидкости в соответствующую полость гидроцилиндра (в тексте используется терминология в соответствии с источником информации [5, стр.27], согласно которой под наводящей нагрузкой понимаются нагрузки, развиваемые в гидроцилиндре рабочей жидкостью гидросистемы, а под попутной нагрузкой понимается нагрузка, развиваемая в гидроцилиндре действием сил тяжести опускаемого груза). При подъеме стрелы скорость гидроцилиндра регулируется гидрораспределителем.
Данное решение также неэффективно для применения в гидросистеме грузоподъемного крана ТЗМ, так как при управлении приводом грузоподъемного крана рассматриваемая гидросистема не может обеспечить регулирования величины потока для достижения нескольких скоростей опускания - подъема груза стрелы.
Известна гидросистема подъема стрелы грузоподъемного крана с приводом ее управления, описанная в изобретении по патенту №2179144 [6] и принятая за прототип по большинству существенных признаков.
Гидросистема подъема стрелы грузоподъемного крана [6] (рассматривается только ветвь подъема опускания стрелы) содержит нерегулируемый насос гидроцилиндры подъема - опускания стрелы, гидролинии нагнетания и слива, соединенные через установленные в гидролинии опускания стрелы дроссель с регулятором потока, гидрораспределители с электромагнитным управлением, гидрозамок, а также второй регулятор потока, соединяющий напорную гидролинию насоса с гидролинией слива. Управление обоими регуляторами потока обеспечивается механически от одной рукоятки управления, а управление электрогидравлическим распределителем осуществляется электромагнитным управлением с пульта управления.
Гидросистема за счет возможности механического изменения потока регуляторами потока позволяет бесступенчато регулировать скорости перемещения исполнительных органов грузоподъемного крана, и следовательно управлять скоростью перемещения груза, выбирая ее независимо от величины попутных нагрузок (весовых характеристик опускаемого груза)
Рассматривая данную гидросистему, применительно к ТЗМ, можно отметить, что механическое регулирование потока с выносного перемещаемого пульта для выбора скорости перемещения груза выполнить не представляется возможным из-за необходимости подвода (например, гибкими трубопроводами) рабочей жидкости к пульту, на котором, наряду с органами электромагнитного управления, должна будет размещаться рукоятка управления для регулирования потоков рабочей жидкости. В то же время при сохранении местоположения рукоятки управления в машине, и установки, например, кнопки на пульте для электромагнитного управления потоком, потребует размещения в машине специальных электромеханических устройств, что в целом нерационально из-за усложнения конструкции и снижения оперативности управления, поскольку все электромеханические устройства инерционны.
Тем самым, недостатки известной гидросистемы подъема стрелы [6] заключаются в ограниченных возможностях управления скоростью перемещения рабочего органа грузоподъемного крана с выносного пульта при необходимости перемещения оператора по машине.
Задачей настоящей полезной модели является создание гидросистемы, наделенной возможностью управления скоростью перемещения рабочего органа грузоподъемного крана с выносного пульта без существенного усложнения системы управления рабочим органом грузоподъемного крана.
Технический результат достигаемый полезной моделью заключается в обеспечении малоинерционного управляемого (электромагнитным управлением) двухскоростного режима работы рабочего органа грузоподъемного крана с выносного пульта
Поставленная задача решается тем, что в гидросистеме грузоподъемного крана с электрогидравлическим приводом управления, содержащей нерегулируемый насос, соединенный с гидролинией нагнетания, гидролинию слива, связанную с гидролинией нагнетания через регулятор потока, исполнительный гидроцилиндр, поршневая и штоковая полость которого через гидрозамок и регулятор потока связана с гидролинией нагнетания и слива гидросистемы, и управляющий гидрораспределитель, согласно полезной модели, параллельно первому насосу установлен второй насос, причем каждый насос подключен в гидролинию нагнетания через обратный клапан и разгрузочно-предохранительный блок с возможностью электромагнитного управления с выносного пульта, а в регуляторе потока
параллельно дросселю установлены гидрораспределитель с электромагнитным управлением с выносного пульта и дополнительный дроссель, при этом сливная линия гидрораспределителя соединена с управляющей полостью гидрозамка через обратный клапан, а дренажная полость гидрозамка соединена с гидролинией подключения регулятора потока к распределителю.
Анализ отличительных признаков показал, что:
- установка параллельно первому насосу второго насоса с подключением каждого насоса в гидролинию нагнетания через обратный клапан и разгрузочно-предохранительный блок с возможностью электромагнитного управления с выносного пульта позволяет наиболее просто обеспечить подачу рабочей жидкости в требуемом объеме для работы гидроцилиндра в двухскоростном режиме;
- установка в регуляторе потока гидрораспределителя с электромагнитным управлением с выносного пульта с возможностью подключения параллельно основному дросселю дополнительного дросселя позволяет регулировать (выбирать) с помощью электромагнитного управления с выносного пульта поток рабочей жидкости и, как следствие, одну из требуемых скоростей рабочего органа грузоподъемного крана (при работе с попутной нагрузкой) с одновременным обеспечением постоянства скорости рабочего органа при движении его в направлении попутной нагрузки, независимо от ее величины;
- соединение сливной линии гидрораспределителя с управляющей полостью гидрозамка через обратный клапан, а дренажной полости гидрозамка - с гидролинией подключения регулятора потока к распределителю позволяет упростить гидросистему, исключив необходимость выполнения между гидробаком, дренажной полостью гидрозамка и распределителем регулятора потока дополнительной протяженной гидролинии.
Полезная модель поясняется гидравлической схемой, на которой показана предлагаемая гидросистема подъема стрелы грузоподъемного крана с электрогидравлическим управлением.
Гидросистема подъема стрелы включает в себя параллельно подключенные нерегулируемые насосы 1 и 2 с предохранительно-разгрузочными устройствами 3 и 4, обратными клапанами 5 и 6 в линии питания, обратным клапаном 7, установленном в регуляторе потока 8, обратным клапаном 9, установленным параллельно регулятору потока 8, электрогидравлические распределители 10, 11 и гидрозамок 12. В качестве исполнительного органа используется гидроцилиндр подъема стрелы 13, подсоединенный в гидросистему рукавами высокого давления 15.
Гидрозамок 12 установлен в гидролинию16 питания гидроцилиндра со стороны поршневой полости «а» (со стороны попутной нагрузки) для удержания в любом промежуточном положении поршня, независимо от степени влияния
попутной нагрузки. Регулятор потока 8 установлен в гидролинию 17, соединяющую подклапанную полость «г» гидрозамка 12 с гидрораспределителем 11.
Предохранительный клапан 14, установлен в гидролинию 18, соединяющую гидрораспределитель 11 с полостью «б» гидроцилиндра 13 (обратной влиянию попутной нагрузки), настроен на давление достаточное для открывания гидорзамка 12. Полость «в» управления гидрозамком 12 связана гидролинией 19 с гидролинией 18 питания полости «б» гидроцилиндра 13. Дренажная полость «д» гидрозамка 12 соединена гидролинией 20 с гидролинией 21, соединяющей распределитель 11 и регулятор потока 8.
Регулятор потока 8 включает в себя редукционный клапан 22 и дроссель 23, ограничивающий поток рабочей жидкости со стороны попутной нагрузки. Редукционный клапан 22 и дроссель 23 совместно обеспечивают требуемый расход, соответствующий питанию насосом полости «б» гидроцилиндра для безкавитационной работы гидроцилиндра, подверженного влиянию попутной нагрузки при опускании стрелы. В регуляторе потока 8 гидролинией 24 параллельно основному дросселю 23 установлен дополнительный дроссель 25, который включается в работу двухпозиционным электоргидравлическим распределителем 10. Сливная линия 26, распределителя 10 через обратный клапан 7 связана с гидролинией 19 управления гидрозамком 12. Установка обратного клапана 7 в гидролинию 17 параллельно регулятору потока 8 служит запиранию рабочей жидкости со стороны гидрозамка 12 и свободному перепуску жидкости со стороны распределителя 11.
Насосы 1 и 2 через упомянутые обратные клапаны 5, 6 подключены к напорной гидролинии 27 трехпозиционного электрогидравлического распределителя 11. Агрегатные гидролинии 28, 29, распределителя 11 в нейтральном положении объединены и соединены со сливом 30 в бак 31 через фильтр 32.
В каждом предохранительно-разгрузочном устройстве 3 и 4 имеются электромагниты управления 33 и 34.
Следует отметить, что рассматриваемая гидросистема подъема стрелы грузоподъемного крана может представлять собой составную часть (ветвь) общего более сложного гидропривода, в котором исполнительные механизмы других ветвей, например поворота стрелы, подключаются к рассмотренной ветви параллельно, гидролиниями 35 и 36 с помощью дополнительных гидрораспределителей, аналогичных распределителю 11.
Гидросистема работает в характерных режимах опускания и подъема стрелы следующим образом.
При включении приводов насосов рабочая жидкость из гидробака 13 поступает в гидролинию 27 нагнетания распределителя 9 через обратные клапаны, 5 и 6 и, если операции подъема или опускания стрелы не выполняются, то рабочая
жидкость через предохранительно-разгрузочные клапаны 3 и 4 сливается в гидробак 31.
Гидросистема обеспечивает два режима работы: нормальный - при питании от одного из насосов и ускоренный - когда задействуются оба насоса. При работе гидросистемы в нормальном режиме электромагнит, например 33, одного из разгрузочно-предохранительных устройств включает его под нагрузку и рабочая жидкость от него поступает в гидролинию 27 нагнетания распределителя 11. При включении операции "подъем стрелы" рабочая жидкость поступает по гидролинии 21, открывая обратный клапан 9, в поршневую полость «а» гидроцилиндра 13. Из штоковой полости «б» гидроцилиндра 13 рабочая жидкость по гидролинии 18 сливается в гидробак. При включении ускоренного режима подъема стрелы включается электромагнит 34 другого разгрузочно-предохранительного устройства, включая под нагрузку следующий насос, тем самым обеспечивая ускоренное перемещение штока гидроцилиндра 13 подачей рабочей жидкости от двух насосов.
2
При включении операции "опускание стрелы" в нормальном режиме рабочая жидкость от одного из насосов поступает в штоковую полость «б» гидроцилиндра 13 по гидролинии 18 и, одновременно, по гидролинии 19 в управляющую полость «в» гидрозамка 12. Клапан гидрозамка 12 открывается и рабочая жидкость под влиянием давления в штоковой полости «б» и давления от попутной нагрузки Р на шток гидроцилиндра 13 поступает через гидрозамок и гидролинию 17 в регулятор потока 8, редукционный клапан 22 и дроссель 23 которого обеспечивают поток рабочей жидкости равный подаче насоса в штоковую полость независимо от величины попутной нагрузки. Предохранительный клапан 14 поддерживает давление в полости «в» управления гидрозамка 12, необходимое для открывания гидрозамка. Обычно оно не превышает 30 кгс/см.
При включении операции «опускание стрелы» для работы грузоподъемного крана в ускоренном режиме под нагрузку включается второй насос, и рабочая жидкость поступает в штоковую полость «б» от двух насосов. Одновременно с этим в регуляторе потока 8 электоргидравлическим распределителем 10 включается в работу дополнительный дроссель 25. В этом случае редукционный клапан 22 работает одновременно с двумя дросселями 23 и 25, поддерживая расход, соответствующий подаче от двух насосов также независимо от величины давления от попутной нагрузки Р.
Поскольку, как упоминалось ранее, давление в гидролинии 18, соответствующее настройке предохранительного клапана 14, невысокое, это позволяет обеспечить слив (перепуск дренажных утечек) рабочей жидкости из регулятора потока 8 через обратный клапан 7 в данную гидролинию. При этом обратный
клапан защищает регулятор 8 от возможных гидроударов в гидролинии штоковой полости.
В режиме «подъем стрелы» рабочая жидкость подается в поршневую полость «а» гидроцилиндра 13 от распределителя через гидролинию 21, обратный клапан 9 и гидрозамок 12, при этом дренажные утечки регулятора через обратный клапан 7 и гидролинию 19 сливаются в гидролинию 18 штоковой полости «б» гидроцилиндра 13, через которую также обеспечивается слив из штоковой полости в бак 31. Одновременно, в этом режиме рабочая жидкость подается через гидролинию 20 в дренажную полость «д» гидрозамка 12 и через обратный клапан гидрозамка 12 в поршневую полость «а» гидроцилиндра 13. При этом повышение давления в гидролинии, вызванное подъемом груза, не влияет на работу гидрозамка 12. Также не влияет на работу гидрозамка 12 при опускании стрелы крана незначительное давление слива, имеющееся в дренажной полости «д» гидрозамка 12.
Следует отметить, что оператором с выносного пульта управления подается только электрический сигнал на выбор режима работы, а управление гидравлическими потоками в гидросистеме осуществляется упомянутыми электрогидравлическими распределителями.
Таким образом, предложенное настоящей полезной моделью соединение дренажа регулятора потока и дренажа гидрозамка с гидролиниями питания поршневой и штоковой полости исполнительного гидроцилиндра позволило исключить общую дренажную гидролинию в бак без отрицательного влияния в целом на работу системы управления гидросистемой крана. При этом, совместной работой насосов и регуляторов расхода, управляемой с выносного пульта, обеспечен двухскоростной режим работы грузоподъемного крана.
Тем самым решена поставленная задача, а именно создана гидросистемы, наделенная возможностью управления скоростью перемещения рабочего органа грузоподъемного крана с выносного пульта без существенного усложнения системы управления рабочим органом.
Источники информации:
1. Патент №2194234 РФ на изобретение «Транспортно заряжающая машина» по заявке №2000122470/02 (023824) от 25.08.2000 г., кл. 7 F41F 3/00.
2. Свидетельство №18300 на полезную модель «Транспортно заряжающая машина» по заявке №2000131101/02 (033086) от 13.12.2000 г., кл. 7 F41А 9/35, F41А 9/87.
3. Кран 8Т26 "Техническое описание и инструкция по эксплуатации", Воениздат, МО СССР, М., 1965 г. стр.29-40.
4. Кран 8Т26 "Альбом рисунков к техническому описанию и инструкции - по эксплуатации", Воениздат, МО СССР, М., 1965 г., стр.32, рис 28.
5. "Гидравлическое оборудование строительных и дорожных машин», часть 1, каталог-справочник, М., издательство «МАШМИР», 1992 г., стр.26-34, рис.21.
6. Патент №2179144 РФ на изобретение «Устройство для управления электрогидравлическим приводом грузоподъемного крана» по заявке №0099116490/28 от 27.07.1999 г., кл. 7 В66С 13/18, В66С 13/42.