ГИДРОПРИВОД СТРЕЛЫ ЭКСКАВАТОРА
EXCAVATOR BOOM HYDRAULIC DRIVE

Изобретение относится к строительным машинам и может найти применение в одноковшовых экскаваторах. Одноковшовые экскаваторы являются наиболее распространенными машинами при выполнении земляных работ и широко используются в строительном производстве. При разработке грунта и погрузке его в транспортное средство необходимо производить в течение каждого рабочего цикла подъем ковша над транспортным средством. Вместе с грунтом поднимается тяжелое, консольно расположенное рабочее оборудование, содержащее стрелу, рукоять, ковш и гидроцилиндры привода, и на это затрачивается много энергии, учитывая большое количество циклов за смену, а это тысяча и более.
Известны технические решения, направленные на снижение затрат энергии, за счет рекуперации, путем использования потенциальной энергии силы тяжести рабочего оборудования экскаватора. Так, например, известен гидропривод одноковшового экскаватора (RU 2478546 C1, E02F 9/22), включающий гидронасос, гидробак, гидрораспределитель, гидроцилиндр подъема стрелы и аккумулятор. В известном гидроприводе потенциальная энергия силы тяжести рабочего оборудования преобразуется в сжатый воздух в газовом аккумуляторе с помощью пневматического цилиндра, установленного параллельно штатным гидроцилиндрам привода стрелы. Недостатки известного гидропривода заключаются в сложности его устройства и в необходимости иметь такой пневмоцилиндр, и в том, как его разместить в ограниченном подстреловом пространстве экскаватора. Диаметр пневмоцилиндра большой, учитывая большую массу рабочего оборудования и его консольное расположение. Величина давления воздуха в пневмоцилиндре и в газовом аккумуляторе ограничена вследствие сложности обеспечения герметичности. Очевидны неизбежные утечки воздуха и для их компенсации необходимо иметь на экскаваторе компрессор с приводом, что еще более усложняет гидропривод.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является принятый заявителем за прототип гидропривод стрелы экскаватора (RU 2095523 C1, E02F 9/22), содержащий гидронасос, гидробак, гидрораспределитель, гидроцилиндр подъема стрелы и гидроаккумулятор. Во втором известном гидроприводе потенциальная энергия рабочего оборудования запасается в гидроаккумуляторе, при опускании стрелы, с помощью одного из гидроцилиндров привода. Второй гидроцилиндр в это время сообщен с гидробаком и разгружен, а это вызывает перекос элементов рабочего оборудования и снижает его надежность. Подъем стрелы осуществляется двумя гидроцилиндрами, имеющими различные величины давления в полостях подъема, поскольку один из них соединен с гидронасосом, а второй с гидроаккумулятором, что также обусловливает перекос элементов рабочего оборудования и снижение надежности. Наличие дополнительного электроуправляемого гидрораспределителя и реле давления усложняет устройство и снижает надежность. Кроме того, второй известный гидропривод имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку может использоваться только в тех гидроприводах, в которых число гидроцилиндров два или более. Он не может быть реализован в приводе, имеющем один гидроцилиндр, хотя многие машины имеют приводы, содержащие по одному гидроцилиндру для подъема стрелы.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции гидропривода стрелы с рекуперацией энергии путем сокращения количества элементов его составляющих. Одновременно рассматривается возможность адаптации предлагаемого устройства к гидроприводам, имеющим один или несколько гидроцилиндров.
Техническим результатом является повышение надежности гидропривода стрелы экскаватора и расширение функциональных возможностей.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата достигается тем, что гидропривод стрелы экскаватора, включающий гидронасос, гидробак, гидрораспределитель, гидроцилиндр подъема стрелы и гидроаккумулятор, снабжен регулируемым редукционным гидроклапаном, манометром и вентилем. Причем гидрораспределитель выполнен с возможностью соединения полости подъема гидроцилиндра с гидроаккумулятором и полости опускания с гидробаком в одной из рабочих позиций золотника, и с возможностью соединения полости подъема с гидроаккумулятором и полости опускания с гидронасосом в другой рабочей позиции золотника. Гидроаккумулятор соединен одной гидролинией с манометром и через вентиль - с гидробаком, и другой гидролинией соединен с гидронасосом через регулируемый редукционный гидроклапан.
Предложенный гидропривод отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Обеспечивается упрощение конструкции и повышение надежности, а также приобретается возможность использования в приводах, имеющих один гидроцилиндр, с сохранением функции рекуперации потенциальной энергии силы тяжести рабочего оборудования при его опускании.
На фиг. 1 изображен одноковшовый экскаватор с гидроприводом стрелы.
Экскаватор 1 со стрелой 2 имеет гидропривод стрелы, включающий гидроцилиндр 3, сообщенный гидролиниями с гидрораспределителем 4, который также сообщен с гидронасосом, гидробаком и с гидроаккумулятором 5. Гидроаккумулятор 5 сообщен одной гидролинией с манометром 6 и через вентиль 7 с гидробаком, а второй гидролинией сообщен с гидронасосом через регулируемый редукционный гидроклапан 8.
Гидропривод стрелы экскаватора действует следующим образом.
С запуском двигателя для начала работы редукционный гидроклапан 8 обеспечивает зарядку гидроаккумулятора 5 на заданную величину давления, которая задается достаточной для поднятия стрелы с наполненным грунтом ковшом. Для поднятия стрелы золотник гидрораспределителя 4 включается в позицию, соединяющую полость подъема гидроцилиндра 3 с гидроаккумулятором 5, а полость опускания - с гидробаком. Происходит подъем стрелы под действием давления рабочей жидкости, поступающей из гидроаккумулятора. Для опускания стрелы золотник гидрораспределителя переводится в позицию, соединяющую полость подъема гидроцилиндра с гидроаккумулятором, а полость опускания - с гидронасосом. Происходит опускание стрелы с использованием энергии гидронасоса и потенциальной энергии силы тяжести стрелы. Рабочая жидкость из полости опускания гидроцилиндра вытесняется в гидроаккумулятор и заряжает его до первоначального уровня. Первоначальный уровень зарядки устанавливается с помощью вентиля 7 и манометра 6.
Таким образом, обеспечивается полное использование потенциальной энергии, силы тяжести тяжелого рабочего оборудования экскаватора. Снижаются затраты энергии на выполнение каждого рабочего цикла, коих может быть более тысячи в течение рабочей смены. В сравнении с прототипом, предложенный гидропривод стрелы существенно проще, с меньшим количеством гидравлических элементов, что повышает его надежность. Он может использоваться в приводах, имеющих любое количество гидроцилиндров, начиная с одного, что расширяет его функциональные возможности. Кроме того, необходимо отметить возможность использования предложенного гидропривода не только при создании новых экскаваторов, но и на существующих, без сложных конструктивных изменений.