Гидравлический привод вращательного действия с клапанным распределением и регулированием скорости вращения
ROTATIVE ACTION ALLHYDRAULIC DRIVE WITH VALVE DISTRIBUTION AND SPEED CONTROL

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в гидросистемах, имеющих в качестве исполнительных гидродвигателей гидромоторы вращательного действия с регулированием скорости вращения преимущественно для привода механизмов грузоподъемных машин.
Известен гидравлический привод, содержащий исполнительный двигатель с подключенными к нему подпорными дросселями (см. книгу В.И. Мелик-Гайказов и др. «Гидравлический привод тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов». Машиностроение, М.: 1968, с. 135, рис. 84). Указанный гидравлический привод не обеспечивает возможности регулирования скорости в требуемом диапазоне.
Известен регулируемый гидравлический привод вращательного действия, содержащий исполнительный гидромотор, подпорные устройства, гидроцилиндр тормоза, регулятор расхода (см. книгу В.И. Мелик-Гайказов и др. «Гидравлический привод тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов». Машиностроение, М.: 1968 г., с. 168, рис. 103).
Недостатком известного гидравлического привода вращательного действия с регулированием скорости вращения является неплавность страгивания и неплавность движения на малых скоростях, особенно в случае клапанного распределения, что уменьшает диапазон регулирования по скорости, что, в свою очередь, ведет к снижению точности и плавности выполнения операций по перемещению груза.
Технической задачей изобретения является создание эффективного гидравлического привода вращательного действия с регулированием скорости вращения и расширение арсенала гидравлических приводов вращательного действия с регулированием скорости вращения.
Техническим результатом при использовании заявляемого технического решения является увеличение плавности работы исполнительного гидромотора (ГМ) при его страгивании с места и движении с малой скоростью, а также снижение самой величины этой минимальной скорости. Указанный результат обусловлен тем, что параллельно подпорным клапанам установлены дроссели (дроссельные решетки), которые при работе на малой (ползучей) скорости снижают противодавление в отдающей полости гидромотора. Как показала экспериментальная отработка, при таких условиях гидромотор страгивается и вращается более плавно.
Сущность изобретения заключается в том, что гидравлический привод содержит насос с гидролинией нагнетаний, подключенной через регулятор расхода к сливу, реверсивный гидромотор с рабочими гидролиниями подъема и опускания груза, кинематически связанный с исполнительным механизмом, снабженным гидроуправляемым тормозом, причем в каждой рабочей гидролинии гидромотора установлено подпорное устройство, включающее подпорный клапан, подключенный входом к одной из полостей гидромотора, и обратный клапан, подключенный выходом к этой полости гидромотора, подпорные устройства входами обратных клапанов и выходами подпорных клапанов соединены между собой через дополнительный обратный клапан и гидроуправляемый двухпозиционный нормально закрытый двухлинейный подпружиненный переключатель, гидролиния нагнетания насоса соединена с входом каждого из обратных клапанов подпорных устройств через один из параллельно установленных электроуправляемых двухпозиционных трехлинейных подпружиненных распределителей, соединенных каждый с гидролинией нагнетания и входом упомянутого регулятора расхода своей нормально закрытой гидролинией, при этом каждое подпорное устройство снабжено дросселем, включенным параллельно обратному и подпорному клапанам, а подпорное устройство в гидролинии подъема снабжено гидрозамком, установленным последовательно дросселю и подключенным полостью управления к гидролинии опускания, и связано через упомянутый дополнительный обратный клапан с камерой растормаживания гидроуправляемого тормоза.
Предпочтительно на входе подпорного клапана подпорного устройства в гидролинии подъема установить дополнительный дроссель, параллельно подпорному устройству в гидролинии подъема установлены два встречно включенных перепускных клапана, пружинная полость управления гидроуправляемого двухпозиционного двухлинейного переключателя подключена непосредственно к выходу подпорного устройства в гидролинии подъема, а его другая полость управления - к его обеим рабочим гидролиниям, каждый из электроуправляемых двухпозиционных трехлинейных подпружиненных распределителей выполнен с одной из гидролиний, соединенной с подпорным устройством, и с одной из гидролиний, соединенных со сливом, дроссели подпорных устройств выполнены в виде дроссельных решеток, гидроуправляемый тормоз выполнен нормально замкнутого типа с приводом от гидроцилиндра с камерой растормаживания, а регулятор расхода выполнен с возможностью ручного управления.
На чертеже изображена принципиальная схема гидравлического привода вращательного действия с регулированием скорости вращения.
Гидравлический привод содержит насос 9 с гидролинией 8 нагнетаний, подключенной через регулятор 12 расхода к сливу (бак), реверсивный гидромотор 1 с рабочей гидролинией 14 подъема и рабочей гидролинией 17 опускания груза, кинематически связанный с исполнительным механизмом (не изображен), снабженным гидроуправляемым тормозом, причем в рабочей гидролинии 17 гидромотора 1 установлено подпорное устройство 19, а в рабочей гидролинии 14 гидромотора 1 - подпорное устройство 18. Подпорное устройство 18 включает подпорный клапан 2, подключенный выходом к гидролинии 14, а входом - к одной из полостей гидромотора 1, и обратный клапан 4, подключенный входом к гидролинии 14, а выходом - к той же полости гидромотора 1.
Подпорное устройство 19 включает подпорный клапан 3, подключенный входом к гидролинии 17 и к другой полости гидромотора 1, и обратный клапан 5, подключенный выходом к этой полости гидромотора 1.
Подпорные устройства 18, 19 входами обратных клапанов 4, 5 и выходами подпорных клапанов 2, 3 соединены между собой через последовательно включенные дополнительный обратный клапан 25 и гидроуправляемый двухпозиционный нормально закрытый двухлинейный подпружиненный переключатель 24, гидролиния 8 нагнетания насоса 9 связана с входом каждого из обратных клапанов 4, 5 подпорных устройств 18, 19 через один из двух параллельно установленных электроуправляемых двухпозиционных трехлинейных подпружиненных распределителей 10, 11, соединенных каждый с гидролинией 8 нагнетания и входом упомянутого регулятора 12 расхода своей нормально закрытой гидролинией.
При этом каждое подпорное устройство 18 и 19 снабжено дросселем 6 или 7, соответственно, включенным параллельно обратному клапану 4 (5) и подпорному клапану 2 (3). Подпорное устройство 18 в гидролинии 14 подъема снабжено гидрозамком 15, установленным последовательно дросселю 6 и подключенным полостью 16 управления к гидролинии 17 опускания, и связано через дополнительный обратный клапан 25 с камерой растормаживания гидроуправляемого тормоза.
На входе подпорного клапана 2 подпорного устройства 18 установлен дополнительный дроссель 20.
Параллельно подпорному устройству 18 в гидролинии 14 подъема установлены два встречно включенных перепускных клапана 22, 23. Гидролиния 21, получающая рабочую жидкость при опускании груза, дополнительно сообщена с гидролинией 14 через клапаны 22 и 23.
Пружинная полость управления (открывания) гидроуправляемого двухпозиционного двухлинейного переключателя 24 подключена непосредственно к выходу подпорного устройства 18 в гидролинии 14 подъема.
Каждый из электроуправляемых двухпозиционных трехлинейных подпружиненных распределителей 10, 11 выполнен с одной гидролинией, соединенной с подпорным устройством 18, 19, соответственно, и с одной гидролинией, соединенной со сливом.
Дроссели 5, 6 подпорных устройств 18, 19 выполнены в виде дроссельных решеток.
Гидроуправляемый тормоз выполнен нормально замкнутого типа с приводом от гидроцилиндра 13 с камерой растормаживания, связанной с гидролинией 14 подъема и входом дополнительного обратного клапана 25.
Регулятор 12 расхода выполнен с возможностью плавного ручного управления.
Гидравлический привод содержит исполнительный гидромотор 1, к полостям которого подсоединены подпорные клапаны 2 и 3 и обратные клапаны 4 и 5.
Параллельно указанным клапанам установлены дроссели (дроссельные решетки) 6 и 7. Гидромотор 1 подсоединен к гидролинии 8 нагнетания насоса 9 через распределители 10 и 11. К этой же гидролинии подсоединен регулятор 12 расхода. Исполнительный механизм снабжен тормозом нормально замкнутого типа с автоматическим приводом от гидроцилиндра 13. Для привода лебедки последовательно с дросселем 6 в гидролинии 14 подъема груза устанавливается гидрозамок 15, полость управления 16 которого подключена к гидролинии 17 опускания груза. Подпорные клапаны 2, 3, дроссели 6, 7, обратные клапаны 5, 6 и гидрозамок 15 конструктивно скомпонованы в виде подпорных устройств 18, 19. Устройство 18 снабжено дополнительной дроссельной шайбой 20 на входе в обратный клапан 4, установленной в гидролинии 21, получающей рабочую жидкость при опускании груза. Гидролиния 21 сообщена с гидролинией 14 через клапаны 22 и 23.
Гидравлический привод работает следующим образом.
В исходном состоянии груз удерживается автоматическим тормозом, полость ГМ 1 через дроссель 7 и распределитель 11 сообщена с баком. После переключения распределителя 10 и воздействия оператора на регулятор 12 расхода в режим подъема груза рабочая жидкость направляется в гидромотор 1 и одновременно в гидроцилиндр 13 тормоза. После размыкания тормоза гидромотор 1 начинает вращение со скоростью в соответствии с положением регулятора 12. В зависимости от скорости вращения давление в отдающей полости гидромотора 1 меняется от нуля до давления настройки подпорного клапана 3. После перевода регулятора 12 в нейтральное положение и отключения распределителя 10 давление в камере гидроцилиндра 13 тормоза падает и механизм затормаживается.
Работа гидравлического привода при опускании груза происходит аналогично вышеизложенному, при этом включается распределитель 11. Гидрозамок 15 при работе на опускание груза открывается и пропускает рабочую жидкость от ГМ 1 в бак. Дополнительная дроссельная шайба 20 создает стабилизирующий перепад давления при скорости, превышающей минимальную, где обычно возникают резонансные процессы. Излишний перепад давления на большой скорости, когда не требуется стабилизация, ограничивается перепуском рабочей жидкости клапанами 22, 23. После отключения операции гидрозамок 15 закрывается и исключает возможность запитывания гидроцилиндра 13 тормоза через дроссель (дроссельную решетку) 6, что предотвращает неконтролируемое опускание груза.
С целью стабилизации малой скорости возможно дополнительное увеличение настройки подпорных клапанов 2, 3 по условию удержания груза и его торможения.
Предложенное устройство гидравлического привода вращательного действия, содержащее гидромотор с подпорными клапанами и регулятором расхода и установленными параллельно подпорным клапанам дросселями (дроссельными решетками), использовано в гидравлический приводах механизмов поворота и лебедке грузоподъемного крана.
Первоначально была реализована схема согласно прототипу, однако такое исполнение не обеспечивало заданного предела регулирования скорости и плавности. В процессе испытаний подтверждено, что снижение давления в полости слива способствует более плавному вращению гидромотора 1 при малых (ползучих) скоростях. Установка дросселей 6, 7 и, при необходимости, некоторое увеличение настройки клапанов 2, 3 позволило стабилизировать минимальную скорость вращения, снизив ее устойчивый предел более чем в 4 раза. Диапазон регулирования был увеличен в 40…50 раз. Кроме того, подтверждена плавность трогания с места. Указанный привод прошел полный объем испытаний, подтвердивший работоспособность и эффективность предложенного решения.