МОДУЛЬНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ, ИМЕЮЩИЙ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВА БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ДВУХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ
MODULAR DISTRIBUTOR WITH AT LEAST TWO UNITS FOR CONTROLLING THE OPERATION OF AT LEAST TWO HYDRAULIC ACTUATORS OF AN EARTH-MOVING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к блоку управления работой гидравлического исполнительного механизма, соединенного с землеройной машиной. В частности, настоящее изобретение относится к модульному распределителю, имеющему, по меньшей мере, два блока управления работой, по меньшей мере, двумя гидравлическими исполнительными механизмами землеройной машины.
Предпосылки создания изобретения
Землеройные машины обычно используют несколько гидравлических исполнительных механизмов для приведения в действие одного или нескольких рабочих орудий. Одним из примеров такой землеройной машины является гусеничный трактор, имеющий бульдозерный отвал и рыхлитель в качестве установленных на нем рабочих орудий. В таких машинах, в результате приведения в действие оператором рукояти управления, также используется распределитель для многофункционального управления, перемещением по более чем одной оси каждого из гидравлических исполнительных механизмов для позиционирования рабочего орудия в ходе работы.
Пример такого устройства раскрыт в патенте США 9 631 644. Однако конструкция обычных распределительных систем, включая систему по патенту '644, может быть громоздкой, по меньшей мере, частично из-за недостаточно оптимального расположения клапанов и исполнительных механизмов, которые используются для создания распределителя, помимо требования увеличения трубной обвязки для достижения требуемой функциональности. Следовательно, изготовление таких обычных устройств является затратным. Кроме того, в машине может потребоваться дополнительное пространство для установки и эксплуатации таких обычных устройств
Следовательно, существует потребность в распределителе, который преодолеет вышеупомянутые недостатки.
Краткое изложение существа изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения, предлагается блок управления работой гидравлического исполнительного механизма, соединенного с землеройной машиной. Блок управления имеет корпус. Корпус содержит золотниковую камеру и канал измерения нагрузки, соединенный с золотниковой камерой. Корпус также содержит золотник, расположенный в осевом направлении, и, по меньшей мере, частично в камере золотника. Золотник подпружинен торцевой крышкой, расположенной на первом торце корпуса. Корпус также содержит пару электрогидравлических приводов золотника, расположенных на втором торце корпуса, и предназначенных для осевого смещения золотника внутри золотниковой камеры. Пара приводов золотника расположена параллельно и рядом друг с другом. Корпус также содержит впускную камеру, расположенную параллельно золотниковой камере и избирательно сообщающуюся по текучей среде с золотниковой камерой через впускной канал золотника. Впускная камера формирует впускное отверстие, а также имеет гидростат компенсации давления и нагрузочный обратный клапан. Гидростат компенсации давления имеет запорный элемент, перемещаемый между положением перекрытия потока и положением открытия потока текучей среды из впускного отверстия в результате разности давлений текучей среды между впускным каналом золотника и каналом измерения нагрузки. Запорный элемент также смещается первой пружиной, которая расположена между первым торцом запорного элемента и первой заглушкой, расположенной в торцевом отверстии впускной камеры. Нагрузочный обратный клапан смещается в осевом направлении ко второму торцу запорного элемента второй пружиной, зажатой между несущей поверхностью нагрузочного обратного клапана и второй заглушкой, расположенный в другом торцевом отверстии впускной камеры. Другое торцевое отверстие впускной камеры расположено в направлении, противоположном первому торцевому отверстию впускной камеры.
В другом аспекте настоящего изобретения, предлагается модульный распределитель для управления работой, по меньшей мере, двумя гидравлическими исполнительными механизмами, соединенными с землеройной машиной. Модульный распределитель содержит, по меньшей мере, два блока управления, соответствующих, по меньшей мере, двум гидравлическим исполнительным механизмам машины. По меньшей мере, два блока управления располагаются рядом друг с другом и сообщаются по текучей среде. Каждый блок управления имеет корпус. Корпус содержит золотниковую камеру и канал измерения нагрузки, соединенный с золотниковой камерой. Корпус также содержит золотник, расположенный в осевом направлении, и, по меньшей мере, частично в золотниковой камере. Золотник подпружинен торцевой крышкой, расположенной на первом торце корпуса. Корпус также содержит пару электрогидравлических приводов золотника, расположенных на втором торце корпуса, и предназначенных для осевого смещения золотника внутри золотниковой камеры. Пара приводов золотника расположена параллельно и рядом друг с другом. Корпус также содержит впускную камеру, расположенную параллельно золотниковой камере и избирательно сообщающуюся по текучей среде с золотниковой камерой через впускной канал золотника. Впускная камера имеет впускное отверстие, а также имеет гидростат компенсации давления и нагрузочный обратный клапан. Гидростат компенсации давления имеет запорный элемент, перемещаемый между положением перекрытия потока и положением открытия потока текучей среды из впускного отверстия в результате разности давлений текучей среды между впускным каналом золотника и каналом измерения нагрузки. Запорный элемент также смещается первой пружиной, которая расположена между первым торцом запорного элемента и первой заглушкой, расположенной в торцевом отверстии впускной камеры. Нагрузочный обратный клапан смещается в осевом направлении ко второму торцу запорного элемента второй пружиной, зажатой между несущей поверхностью нагрузочного обратного клапана и второй заглушкой, расположенный в другом торцевом отверстии впускной камеры. Другое торцевое отверстие впускной камеры расположено в направлении, противоположном первому торцевому отверстию впускной камеры.
В еще одном аспекте настоящего изобретения, предлагается способ управления, по меньшей мере, двумя гидравлическими исполнительными механизмами землеройной машины. Способ включает формирование, по меньшей мере, двух блоков управления таким образом, что, по меньшей мере, два блока управления имеют пару корпусов, расположенных рядом друг с другом. Способ дополнительно включает формирование в каждом корпусе золотниковой камеры, имеющей соединенный с ней канал измерения нагрузки, и впускной камеры, параллельной золотниковой камере, и избирательно сообщающейся по текучей среде с золотниковой камерой через впускной канал золотника. Способ дополнительно включает формирование золотника в каждом корпусе таким образом, что золотник располагается в осевом направлении и, по меньшей мере, частично, внутри золотниковой камеры, причем торцевая крышка на первом торце каждого корпуса выполняется таким образом, что торцевая крышка имеет пружину для смещения золотника в сторону от торцевой крышки, а пара электрогидравлических приводов золотника на втором торце каждого корпуса выполняется таким образом, что пара приводов золотника располагается параллельно и рядом друг с другом. Способ дополнительно включает: формирование в каждом корпусе впускного отверстия таким образом, что впускное отверстие сообщается по текучей среде с впускным каналом золотника; формирование первого и второго выпускного отверстия, таким образом, что первое и второе выпускные отверстия находятся в избирательном и независимом сообщении по текучей среде с золотниковой камерой в зависимости от положения золотника внутри золотниковой камеры; а также формирование впускного питающего отверстия контура управления и выпускного отводящего отверстия контура управления таким образом, что впускное питающее отверстие контура управления и выпускное отводящее отверстие контура управления сообщаются по текучей среде с парой электрогидравлических приводов золотника через подающий трубопровод контура управления и отводящий трубопровод контура управления, соответственно.
Другие признаки и варианты осуществления настоящего изобретения станут очевидными на основе последующего описания и прилагаемых рисунков.
Краткое описание рисунков
На рис. 1 представлена схема примерной землеройной машины, имеющей первое рабочее орудие, второе рабочее орудие и гидравлические исполнительные механизмы для управления перемещением первого рабочего орудия и второго рабочего орудия, соответственно, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На рис. 2 представлен вид в перспективе сзади примерного варианта осуществления первого рабочего орудия, управление которым осуществляется независимой работой двух исполнительных механизмов наклона и двух исполнительных механизмов подъема машины, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На рис. 3, 4 и 5 представлены изображения модульного распределителя в перспективе, в поперечном сечении и схематично, показывающие четыре блока управления, которые управляют перемещением гидравлических исполнительных механизмов, соединенных с парой рабочих орудий, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
На рис. 6 и 7 представлены изображения модульного распределителя в перспективе и схематично, имеющего пять блоков управления перемещением гидравлических исполнительных механизмов, соединенных с парой рабочих орудий, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На рис. 8 представлена блок-схема, изображающая этапы способа управления, по меньшей мере, двумя гидравлическими исполнительными механизмами землеройной машины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Номера позиций, встречающиеся более чем на одном из рисунков, указывают на одинаковые или соответствующие детали на каждом из них. Ссылки на элементы в единственном числе также могут толковаться как относящиеся к множественному числу и, наоборот, без ограничения объема изобретения точным числом или типом таких элементов, если явно не указано в прилагаемой формуле изобретения.
На рис. 1 представлен пример землеройной машины 100, далее именуемой «машина 100». Как показано, машина 100 представляет собой трактор. Однако в других вариантах осуществления, машина 100 может представлять собой другие виды или типы землеройных машин, известные специалистам в данной области техники.
Машина 100 включает в себя раму 102 и пару элементов 104 зацепления с грунтом, которые удерживаются на раме 102 и способны выполнять вращение. Хотя только один элемент 104 зацепления с грунтом виден на виде сбоку на рис. 1, однако аналогичный элемент зацепления с грунтом присутствует на машине 100 и располагается дистально от элемента 104 зацепления с грунтом, видимого на рис. 1. Элементы 104 зацепления с грунтом способны выполнять вращение относительно рамы 102 для приведения машины 100 в движение по рабочей поверхности 106, например, на месте работы. Как показано, пара элементов 104 зацепления с грунтом может представлять собой гусеницы. Однако специалисты в данной области техники признают, что настоящее изобретение не ограничивается типом элементов 104 зацепления с грунтом, т.е. гусеницами, раскрытыми в данном документе. Другие типы элементов зацепления с грунтом, например колеса, могут использоваться для формирования элементов 104 сцепления с землей вместо гусениц, раскрытых в данном документе.
Машина 100 может содержать первое рабочее орудие 108, которое подвижно удерживается на передней части рамы 102. Как показано, один конец толкающей балки 109 соединен с рамой 102 шарнирным соединением 111, а другой конец толкающей балки 109 шарнирно соединен с установленным на ней рабочим орудием 108. Как показано на рис. 1, первое рабочее орудие 108 представляет собой отвал бульдозера для перемещения грунта, а для простоты первое рабочее орудие 108 в дальнейшем будет называться «отвал 108».
Как показано на рис. 1, а более подробно показано на рис. 2, машина 100 содержит пару гидравлических исполнительных механизмов 112, 114 подъема, в дальнейшем именуемых «исполнительными механизмами 112, 114 подъема», которые удерживаются рамой 102 и соединены с обращенной назад средней частью отвала 108. Исполнительные механизмы 112, 114 подъема в ходе работы поднимают или опускают отвал 108 относительно рабочей поверхности 106. Кроме того, машина 100 также содержит пару гидравлических исполнительных механизмов 116, 118 наклона, в дальнейшем называемых «исполнительными механизмами 116, 118 наклона», которые расположены на противоположных сторонах машины 100 между толкающими балками 109 и отвалом 108 для наклона и/или опрокидывания отвала 108 относительно рамы 102.
Дополнительно, необязательно, машина 100 содержит другое рабочее орудие, т.е. второе рабочее орудие 110, подвижно удерживаемое на задней части рамы 102. Как показано на схеме на рис. 1, второе рабочее орудие 110 представляет собой рыхлитель, и для простоты второе рабочее орудие 110 в дальнейшем будет называться «рыхлителем 110». Кроме того, машина 100 также содержит пару исполнительных механизмов 120 подъема рыхлителя и пару исполнительных механизмов 122 наклона рыхлителя, каждый из которых расположен на противоположных сторонах машины 100 и удерживается рамой 102. Исполнительные механизмы 120 подъема рыхлителя выполнены таким образом, чтобы быстро управлять, т.е. поднимать или опускать рыхлитель 110 относительно рамы 102 или, иначе говоря, относительно рабочей поверхности 106. Исполнительные механизмы 122 наклона рыхлителя выполнены таким образом, чтобы быстро изменять угол встречи рыхлителя 110 с рабочей поверхностью 106 или, иначе говоря, изменять направление оси рыхлителя 110 относительно рамы 102.
В этом случае «наклон» отвала 108 представляет собой действие по перемещению отвала 108 касательно горизонтально расположенной продольной оси XX’ (см. рис. 2), которая по существу перпендикулярна отвалу 108, тогда как «опрокидывание» отвала 108 представляет собой действие по перемещения отвала 108 касательно горизонтально расположенной поперечной оси YY’, которая по существу параллельна отвалу 108. Однако в отношении второго рабочего орудия, т.е. рыхлителя 110, термины «наклон» и «подъем» описывают угол и высоту рыхлителя 110, соответственно, относительно рамы 102 машины 100 или рабочей поверхности 106. Кроме того, хотя здесь раскрыта одна схема компоновки исполнительных механизмов 112, 114 подъема, исполнительных механизмов 116, 118 наклона и исполнительных механизмов 120, 122 подъема и наклона рыхлителя, специалисты в данной области техники признают, что варианты осуществления настоящего изобретения могут аналогичным образом применяется для других типов машин, в которых альтернативные схемы компоновки исполнительных механизмов 112, 114 подъема, исполнительных механизмов 116, 118 наклона и/или исполнительных механизмов 120, 122 подъема и наклона рыхлителя могут рассматриваться для использования управлением перемещением одного или нескольких рабочих орудий относительно рамы 102.
В дополнение к вышеупомянутым функциям, расширенные функциональные возможности могут быть связаны с одним или обоими рабочими орудиями 108, 110, например, с отвалом 108. Настоящее описание частично раскрывает конкретную конструкцию аппаратного обеспечения гидравлического управления, которая в рабочем состоянии способна поддерживать потребности в подаче текучей среды одним или несколькими исполнительными механизмами, например, во время типичного события регенерации, в ходе которого может потребоваться более быстрое перемещение гидравлических исполнительных механизмов подъема и/или наклона, или в ходе которого отвал 108 необходимо установить в плавающее состояние, в котором отвал 108 подвержен влиянию только силы тяжести и в ходе, которого нагруженный или ненагруженный отвал 108, обычно останавливается на рабочей поверхности 106. Следует понимать, что конкретное аппаратное обеспечение гидравлического управления, раскрытое в данном документе, предназначено для поддержки этих потребностей, среди других расширенных функциональных возможностей рабочих орудий 108, 110, которые обычно известны специалистам в данной области техники.
Как показано на рис. 1, для машины 100 предлагается модульный распределитель 300 или 600, который схематично показан на рис. 5 и 7, соответственно, в соответствии с настоящим изобретением. На рис. 3 и 5 представлен модульный распределитель 300, содержащий четыре блока управления 302, 304, 306 и 308, которые соответствуют восьми гидравлическим исполнительным механизмам 112-122 машины 100. Блоки управления 302, 304, 306 и 308 выполнены для управления работой исполнительных механизмов 112, 114 подъема, исполнительных механизмов 116, 118 наклона, исполнительных механизмов 120 подъема рыхлителя и исполнительных механизмов 122 наклона рыхлителя, соответственно. Хотя разъяснение будет даваться в отношении модульного распределителя 300, подобное объяснение применимо также к распределителю 600, если иное явно не указано в этом раскрытии.
В представленных вариантах осуществления, блоки управления 302, 304, 306 и 308 расположены рядом друг с другом последовательно. Кроме того, корпуса отдельных блоков управления 302, 304, 306 и 308, которые можно отсоединять, крепятся с помощью одного или нескольких крепежных элементов 310, например, болтов с шестигранной головкой, установленных с механизмами или без механизмов уплотнения текучей среды, в одном или нескольких монтажных сквозных отверстиях 320, выполненных в корпусах 312-318 блоков управления 302, 304, 306 и 308. Кроме того, после закрепления, расположенные рядом блоки управления 302, 304, 306 и 308 сообщаются по текучей среде друг с другом через взаимно выровненные отверстия, как будет объяснено ниже, для облегчения совместного использования потока текучей среды между отдельными блоками управления 302, 304, 306 и 308, причем каждый блок управления 302, 304, 306 и 308, присутствующий в распределителе 300, приспособлен для подачи текучей среды с оптимальным удельным давлением (ми) исходя из эксплуатационных характеристик, например, динамически изменяющихся режимов нагрузки на исполнительные механизмы, соединенные с рабочими орудиями 108, 110, или, другими словами, динамически изменяющейся гидравлической нагрузки на систему перекачки текучей среды (не показана) машины 100, например, насос переменной производительности и/или другие гидравлические контуры машины 100, которые могут быть соединены с распределителем 300. Эти модификации специфичны для отдельных блоков управления 302, 304, 306 и 308, соответственно, как будет разъяснено ниже. Однако следует отметить, что такие модификации не следует рассматривать как ограничивающие объем этого изобретения. Скорее следует иметь в виду, что такие модификации способны обеспечить гибкость при использовании набора блоков управления, например, блоков управления 302, 304, 306 и 308, чтобы сформировать единый, но модульный распределитель 300, который способствует разделению потока текучей среды между отдельными блоками управления 302, 304, 306 и 308, в свою очередь, позволяя отдельным блокам управления 302, 304, 306 и 308 распределителя 300 одновременно поддерживать изменяющиеся требования нагрузки для каждого гидравлического исполнительного механизма 112-122, присутствующего на машине 100.
На рис. 4 представлен вид в разрезе модульного распределителя 300, в частности, блока управления 304, вдоль секущей плоскости AA’, изображенного на рис. 3, а на рис. 5 представлено схематическое изображение модульного распределителя 300. Для упрощения, дальнейшее разъяснение будет сделано в отношении блока управления 304 модульного распределителя 300. Однако следует отметить, что такое разъяснение, по аналогии, применимо к трем другим блокам управления 302, 306 и 308 распределителя 300, если иное явно не указано в этом описании.
На рис. 4 представлен корпус 314, который содержит золотниковую камеру 402 и канал 404 измерения нагрузки, соединенный с золотниковой камерой 402. Корпус 314 также содержит золотник 406, расположенный в осевом направлении, и, по меньшей мере, частично в золотниковой камере 402. Золотник 406 подпружинен торцевой крышкой 408, расположенной на первом торце 410 корпуса 314. Кроме того, в показанном варианте осуществления, ход, т.е. расстояние перемещения золотника 406, может задаваться одним или несколькими стопорными элементами, например двумя стопорными элементами 412, 414, которые показаны в качестве примера внутри торцевой крышки 408. Кроме того, как показано в этом варианте осуществления, пружина 416 устанавливается внутри торцевой крышки 408 и размещается между парой стопорных элементов 412, 414 для смещения золотника 406 в сторону от торцевой крышки 408.
Корпус 314 также содержит впускную камеру 418, расположенную параллельно золотнику 406 и избирательно сообщающуюся по текучей среде с золотником 406 через впускной канал золотника 420. Впускная камера 418 корпуса 314 имеет впускное отверстие 422 и соединенный с ним гидростат 424 компенсации давления, а также нагрузочный обратный клапан 426. Как показано, гидростат 424 может представлять собой ввинчиваемый клапанный узел патронного типа или вставной клапанный узел патронного типа. Гидростат 424 имеет запорный элемент 428, перемещаемый между положением перекрытия потока и положением открытия потока текучей среды из впускной камеры 418 в результате разности давлений текучей среды между впускным каналом 420 золотника и каналом 404 измерения нагрузки.
Запорный элемент 428 также смещается первой пружиной 430, которая расположена между первым торцом 432 запорного элемента 428 и первой заглушкой 434, расположенной в торцевом отверстии 436 впускной камеры 418. Нагрузочный обратный клапан 426 смещается в осевом направлении ко второму торцу 438 запорного элемента 428 второй пружиной 440, зажатой между несущей поверхностью 442 нагрузочного обратного клапана 426 и второй заглушкой 444, расположенный в другом торцевом отверстии 446 впускной камеры 418. Как показано, другое торцевое отверстие 446 впускной камеры 418 расположено в направлении, противоположном первому торцевому отверстию 436 впускной камеры 418.
Далее корпус 314 имеет первое выпускное отверстие 448 и второе выпускное отверстие 450, которые избирательно и независимо сообщаются по текучей среде с впускным каналом 420 золотника через золотниковую камеру 402, в зависимости от положения золотника 406 внутри золотниковой камеры 402. В некоторых вариантах осуществления, первое и второе выпускные отверстия 448, 450 могут выполняться с возможностью выборочного сообщения по текучей среде от впускного канала 420 золотника до поршневой камеры и штоковой камеры (не показано) гидравлического исполнительного механизма, соответственно. В других вариантах осуществления, первое и второе выпускные отверстия 448, 450 могут выполняться с возможностью выборочного сообщения по текучей среде от впускного канала 420 золотника до дополнительного клапанного узла (не показан), который соединен с одним из гидравлических исполнительных механизмов. Например, первое и второе выпускные отверстия 448, 450 блоков управления 306, 308 могут соединяться с поршневой камерой и штоковой камерой исполнительных механизмов 120 подъема рыхлителя и исполнительных механизмов 122 наклона рыхлителя, в то время как первое и второе выпускные отверстия 448 450 блоков управления 302, 304 могут соединяться с клапаном ускоренного опускания и клапаном восстанавливающего контура (не показано), которые соединены с исполнительными механизмами 112, 114 подъема и исполнительными механизмами 116, 118 наклона машины 100, соответственно.
Корпус 314 также содержит пару электрогидравлических приводов 452, 454 золотника, расположенных на втором торце 456 корпуса 314, и предназначенных для осевого смещения золотника 406 внутри золотниковой камеры 402. Пара приводов 452, 454 золотника расположена параллельно и рядом друг с другом. В представленных вариантах осуществления, пара приводов 452, 454 золотника может управляться пропорциональным электромагнитным клапаном. Следовательно, золотник 406 может рассматриваться как редукционный с пружинным возвратом в среднее положение 3-путевой или 4-путевой гидрораспределитель, зависящий от конкретной конструкции оборудования для каждого блока управления 302, 304, 306 и 308, соответственно. Например, как показано на рис. 5, золотник 406, используемый в блоке 302 управления, выполняется как 4-х путевой гидрораспределитель, в то время как золотник 406, используемый в соответствующих блоках управления 304, 306 и 308, может выполняться как 3-х путевой гидрораспределитель. Хотя золотник 406, соединенный с корпусами 312-318 блоков управления 302, 304, 306 и 308, и описан здесь как 3-путевой или 4-путевой гидрораспределитель, однако специалисты в данной области техники могут рассмотреть возможность реализации других схем компоновки золотника 406 в зависимости от одного или нескольких режимов подачи текучей среды в каждый гидравлический исполнительный механизм 112-122 машины 100.
Кроме того, в представленных вариантах осуществления, гидростат 424 может представлять собой вставной клапанный узел патронного типа, который может просто устанавливаться внутрь корпуса 314 блока управления 302, как показано на рис. 4. Хотя здесь и раскрывается вставной клапанный узел патронного типа, однако можно отметить, что способ установки гидростата 424 компенсации давления во впускную камеру 418 корпуса 314 блока управления 302 является примерным по своей природе и, следовательно, его не следует рассматривать ограничивающим объем этого изобретения. Для реализации гидростата 424 могут использоваться другие типы клапанных узлов, например, ввинчиваемый клапанный узел патронного типа, вместо раскрытого здесь вставного клапанного узла патронного типа.
Корпус 314 также имеет первое отверстие 458, сообщающееся по текучей среде с первым выпускным отверстием 448 через первый канал 460, и второе отверстие 462, сообщающееся по текучей среде со вторым выпускным отверстием 450 через второй канал 464. Кроме того, первое отверстие 458 избирательно сообщается по текучей среде с золотником 406 через третий канал 466, а второе отверстие 462 избирательно сообщается по текучей среде с золотником 406 через четвертый канал 468. Также в представленных вариантах осуществления, канал 404 измерения нагрузки находится в избирательном и независимом сообщении по текучей среде с третьим и четвертым каналами 466, 468. Канал 404 измерения нагрузки выполняется способным генерировать импульс давления текучей среды для смещения первого торца 432 запорного элемента 428 в сторону от первого торца 410 корпуса 314 для регулировки потока текучей среды от впускного отверстия 422 к впускной камере 418, например, при возникновении режимов мгновенной нагрузки в поршневой камере или штоковой камере исполнительного механизма, например, исполнительного механизма 122 наклона рыхлителя.
В представленных вариантах осуществления, каждый блок управления 302, 304, 306 и 308 может дополнительно содержать, по меньшей мере, первый обратный клапан 510, первый перепускной клапан 470 с управляющим золотником и третью заглушку 506, расположенную в первом отверстии 458 корпуса 314. Например, как показано на схеме на рис. 5, первый обратный клапан 510 может размещаться в первом отверстии 458 каждого из блоков управления 302, 306, третья заглушка 506 может размещаться в первом отверстии 458 блока управления 304, а первый перепускной клапан 470 с управляющим золотником может размещаться в первом отверстии 458 блока управления 308. Кроме того, в представленных вариантах осуществления, каждый блок управления 302, 304, 306 и 308 может также содержать второй перепускной клапан 472 и четвертую заглушку 512, размещенные во вторых отверстиях 462 корпусов 312-318 соответствующих блоков управления 302-308. Например, как показано на схеме на рис. 5, четвертая заглушка 512 может размещаться во втором отверстии 462 каждого из блоков управления 302, 304 и 308, а второй перепускной клапан 472 может размещаться во втором отверстии 462 блока управления 308.
Как показано на схеме на рис. 5, корпус 312-318 одного из блоков управления 302, 304, 306 и 308, например, корпус 312 блока управления 302 может выполняться иным образом, чем корпус 314 блока управления 304, поскольку корпус 312 блока управления 302 может выполняться для размещения в нем электрогидравлического клапана 502 управления подачей. В ходе работы клапан 502 управления подачей может запитываться таким образом, чтобы обеспечить управление подачей текучей среды из источника текучей среды, например, насоса (не показан) через подающий трубопровод 504 контура управления в один или оба трубопровода приведения в действие золотника, соединенных с парой электрогидравлических приводов 452, 454 золотника. В результате подачи питания на первый привод 452 золотника и/или второй привод 454 золотника от пары электрогидравлических приводов 452, 454 золотника, один или оба торцевых привода 528, 530, соединенных с золотником 406, т.е. распределитель с пропорциональным управлением перемещает золотник 406 в одно из многих заранее определенных положений золотника 406 по отношению к золотниковой камере 402, позволяя подавать текучую среду от источника текучей среды, т.е. насоса, в подающий трубопровод 508 насоса, чтобы вызвать или предотвратить смещение исполнительного механизма исходя из взаимного расположения золотника 406 и золотниковой камере 402.
Далее, как показано на схеме на рис. 5, после соединения блоков управления 302, 304, 306 и 308, распределитель 300 формирует отводящий трубопровод 518 контура управления, сообщающийся по текучей среде с выпускным отверстием 524 контура управления. Отводящий трубопровод 518 контура управления выполнен для возврата текучей среды контура управления от торцевых приводов 528, 530 золотника 406 через пару приводов 452, 454 золотника и соединенные с ними отводящие каналы 520 контура управления в выпускное отверстие 524 контура управления, когда один или оба привода 452, 454 золотника обесточены.
Далее, как показано на схеме на рис. 5, после соединения блоков управления 302, 304, 306 и 308, распределитель 300 формирует подающий трубопровод 508 насоса, сообщающийся по текучей среде с впускным отверстием 422 каждого из блоков управления 302, 304, 306 и 308. Подающий трубопровод 508 насоса может избирательно сообщаться по текучей среде с золотниковой камерой 402 через запорный элемент 428 гидростата 424, который схематично изображен как двухпозиционный управляемый впускной клапан. Кроме того, как показано, впускной клапан 428 выполняется таким образом, чтобы избирательно сообщаться по текучей среде от подающего трубопровода 508 насоса к нагрузочному обратному клапану 426, расположенному вниз по потоку от впускного клапана 428.
Как показано на схеме на рис. 5, каждый блок управления 302, 304, 306 и 308 имеет cливное отверстие 521, которое избирательно сообщается по текучей среде с первым отверстием 458 и вторым отверстием 462 через дренажную линию 523. Сливное отверстие 521 также избирательно сообщается по текучей среде с впускным отверстием 422 через канал 534 сброса давления, в котором расположен главный предохранительный клапан 532 управляемый золотником. Главный предохранительный клапан 532 управляемый золотником способен стравливать текучую среду из впускного отверстия 422 в сливное отверстие 521 через подающий трубопровод 508 насоса и канал 534 сброса давления в зависимости от давления питания насоса на впускном отверстии 422, превышающем давление нагрузки.
Кроме того, распределитель 300 также содержит трубопровод 514 измерения нагрузки, который избирательно сообщается по текучей среде с каналом 404 измерения нагрузки через управляемый золотником двунаправленный селективный клапан 516. Кроме того, как показано, канал 404 измерения нагрузки, соединенный с золотником 406, также гидравлически соединен с гидростатом 424, т.е. с двухпозиционным управляемым впускным клапаном 428. Следовательно, в представленных вариантах осуществления, давление нагрузки, созданное в канале 404 измерения нагрузки, передается на насос через селективный клапан 516 и трубопровод 514 измерения нагрузки, а также гидростат 424 для изменения производительности насоса и для изменения расхода текучей среды от впускного клапана 428 во впускную камеру 418 блоков управления 304, соответственно.
Во время работы, когда давление в золотниковой камере 402 увеличивается из-за срабатывания одного из приводов 452, 454 золотника, происходит соответствующее увеличение давления, пропорциональное росту давления в золотниковой камере 402 и в канале 404 измерения нагрузки блока управления 304. Это увеличение давления в канале 404 измерения нагрузки воздействует на первый торец 432 запорного элемента 428 гидростата 424, вызывая перемещение запорного элемента 428 в направлении положения блокировки потока по отношению к корпусу 314 блока управления 304, т.е. ограничивает поток текучей среды между впускной камерой 418 и впускным каналом 420 золотника (см. рис. 4).
Как показано на рис. 4, когда равнодействующая сила на запорном элементе 428 равна нулю, т.е. разность давлений между первым и вторым торцами 432, 438 запорного элемента 428 равна нулю, запорный элемент 428 перемещается в положение открытия потока текучей среды из впускной камеры 418 в промежуточную камеру 419, расположенную между запорным элементом 428 и нагрузочным обратным клапаном 426. В зависимости от давления текучей среды между запорным элементом 428 и нагрузочным обратным клапаном 426 (т.е. давления текучей среды в промежуточной камере 419), преодолевающим усилие смещения второй пружины 440 нагрузочного обратного клапана 426, нагрузочный обратный клапан 326 может открываться для направления текучей среды из промежуточной камеры 419 в золотниковую камеру 402 через впускной канал 420 золотника.
В представленных вариантах осуществления, описанных в данном документе, отмечается, что монтажные сквозные отверстия 320 в корпусах 312-318 соответствующих блоков управления 302, 304, 306 и 308 выровнены по оси, чтобы соответствовать друг другу для облегчения вставки в них крепежных элементов 310. Кроме того, впускные отверстия 422, сливные отверстия 521, впускные питающие отверстия 522 контура управления, выпускные отводящие отверстия 524 контура управления и отверстия 526 измерения нагрузки отдельных блоков управления 302, 304, 306 и 308 также выровнены по оси, чтобы соответствовать друг другу, и чтобы при закреплении корпусов 312-318 соответствующих блоков управления 302, 304, 306 и 308 впускные отверстия 422, сливные отверстия 521, впускные питающие отверстия 522 контура управления, выпускные отводящие отверстия 524 контура управления и отверстия 526 измерения нагрузки отдельных блоков управления 302, 304, 306 и 308 могли сообщаться по текучей среде с впускными отверстиями 422, сливными отверстиями 521, впускными питающими отверстиями 522 контура управления, выпускными отводящими отверстиями 524 контура управления и отверстиями 526 измерения нагрузки примыкающих блоков управления 302, 304, 306 и 308 через подающий трубопровод 508 насоса, дренажную линию 523, подающий трубопровод 504 контура управления, отводящий трубопровод 518 контура управления и трубопровод 514 измерения нагрузки, соответственно.
На рис. 6-7 представлен вид в перспективе и схема модульного распределителя 600 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано в варианте осуществления на рис. 6 и 7, модульный распределитель 600 сдержит пять блоков управления 602, 604, 606, 608 и 610 и один блок 612 сброса давления, который располагается между блоками управления 608 и 610 и сообщается по текучей среде с набором блоков управления 602-608 и блоком управления 610, соответственно. В этом варианте осуществления отдельные блоки управления 602 и 608 соответствуют обоим исполнительным механизмам 112, 114 подъема, присутствующим на машине 100, в то время как блоки управления 604, 606 и 610 управления соответствуют исполнительным механизмам 120 подъема рыхлителя, исполнительным механизмам 122 наклона рыхлителя и паре исполнительных механизмов наклона 116, 118, соответственно. Схема компоновки распределителя 600, то есть двух блоков управления 602 и 608 распределителя 600, в частности, может быть реализована для управления одной парой гидравлических исполнительных механизмов, т.е. в данном случае исполнительных механизмов 112, 114 подъема в вариантах, когда машина 100 больше обычных габаритов. Например, большой трактор обычно имеет более высокие требования к подаче текучей среды по сравнению с тракторами обычных размеров. Следовательно, следует понимать, что в представленных вариантах осуществления, могут быть предусмотрены два или более блоков управления, которые соответствуют паре гидравлических исполнительных механизмов, выполняющих ту же функцию, например, паре исполнительных механизмов подъема 112, 114, как описано со ссылкой на рис. 7.
Кроме того, в этом варианте осуществления, корпуса отдельных блоков управления 602, 604, 606, 608 и 610 выполнены таким образом, чтобы формировать впускные отверстия 422, сливные отверстия 521, впускные питающие отверстия 522 контура управления, выпускные отводящие отверстия 524 контура управления и отверстия 526 измерения нагрузки. Однако из-за более высоких требований к подаче текучей среды в машину 100 большего размера, чем обычно, расположенные дистально впускные отверстия 422 пары блоков управления 602 и 610, обозначенные цифрами с буквами 422a и 422b, соответственно, могут использоваться для создания потока текучей среды от пары насосов (не показано) в подающие трубопроводы 508а и 508b насоса, соответственно. Кроме того, как показано, блок 612 сброса давления содержит обратный клапан 616, который позволяет текучей среде от одного из двух насосов, т.е. насоса, подключенного через впускное отверстие 422b, поступать в подающий трубопровод 508а насоса, через подающий трубопровод 508b насоса, как дополнительный поток текучей среды, когда распределитель 600 испытывает повышенные требования к нагрузке.
Как показано на схеме на рис. 7, первый трубопровод 514a измерения нагрузки из набора блоков управления 602-608, расположенный на одной стороне блока 612 сброса давления, выполнен таким образом, чтобы оканчиваться на блоке 612 сброса давления. Этот первый трубопровод 514a измерения нагрузки имеет первое отверстие 526a измерения нагрузки, выполненное в расположенном дистально блоке 602 управления. Кроме того, блок 610 управления имеет второе отверстие 526b измерения нагрузки, сообщающееся со вторым трубопроводом 514b измерения нагрузки, который также выполнен таким образом, чтобы оканчиваться на блоке 612 сброса давления. Кроме того, блок 612 сброса давления формирует канал 534 сброса давления, в котором расположен предохранительный клапан 614 управляемый золотником. Кроме того, главный предохранительный клапан 614 управляемый золотником выполнен таким образом, чтобы выборочно осуществлять стравливание избыточной текучей среды из подающих трубопроводов 508а и 508b насоса через сливные отверстия 521 и основное сливное отверстие 620 блока 612 сброса давления, когда насос создает давление, превышающее давление нагрузки набора блоков управления 602-608 и/или блока управления 610.
Таким образом, в этом варианте осуществления, блок 612 сброса давления может выполняться таким образом, чтобы формировать третий канал 526c измерения нагрузки, который вместе с первым и вторым отверстиями 526a, 526b измерения нагрузки совместно обеспечивает совокупное давление нагрузки для пары насосов для изменения их производительности. Такая схема компоновки первого, второго и третьего отверстий 526a, 526b и 526c измерения нагрузки способна улучшить отклик распределителя 600 на динамически изменяющиеся нагрузки, связанные с гидравлическими исполнительными механизмами 112-122 машины 100.
Кроме того, в этом варианте осуществления гидростат 424 компенсации давления исключен из набора блоков управления 602, 604, 606, 608 и 610, и только один блок управления, т.е. блок управления 610, имеет расположенный в нем гидростат 424 компенсации давления. Кроме того, двунаправленный селективный клапан 516 соединен только с тремя блоками управления, т.е. блоками управления 602, 604 и 606 распределителя 600, в то время как нагрузочные обратные клапаны 426 соединены с каждым из блоков управления 602, 604, 606, 608 и 610 присутствующими в распределителе 600. Следует отметить, что в представленных вариантах осуществления, двунаправленный селективный клапан 516, гидростат 424 компенсации давления и нагрузочный обратный клапан 426 могут выборочно размещаться в каждом из блоков управления 602, 604, 606, 608 и 610 в зависимости от требований к дозированию подачи текучей среды, связанных с соответствующими гидравлическими исполнительными механизмами, т.е. исполнительными механизмами 112, 114 подъема, исполнительными механизмами 116, 118 наклона, исполнительными механизмами 120 подъема рыхлителя и исполнительными механизмами 122 наклона рыхлителя, соответственно.
Следует отметить, что в представленных вариантах осуществления контроллер соединяется с распределителями в соответствии с настоящим изобретением. Контроллер может представлять собой автономный контроллер или может выполняться для взаимодействия с существующим электронным блоком управления (ЭБУ) (не показано) машины 100. Кроме того, контроллер 376 может содержать один микропроцессор или несколько микропроцессоров. Многочисленные, имеющиеся в продаже, микропроцессоры могут использоваться для выполнения функций контроллера 376, раскрытого в данном документе. Следует понимать, что контроллер 376 встраивается простым образом в обычный микропроцессор машины и способен управлять многочисленными функциями машины. Контроллер 376 также может иметь память и любые другие программы для запуска приложения. К контроллеру 376 можно присоединять различные схемы, например, схему источника питания, схему преобразования сигнала, схему привода соленоида и другие типы схем. Кроме того, в контроллере 376 могут храниться различные последовательности команд, алгоритмы и/или программы для управления работой клапана 502 управления подачей и парой приводов 452, 454 золотника для управления перемещением и/или позиционированием рабочих орудий 108, 110 относительно рамы 102 или рабочей поверхности 106 на основании, по меньшей мере частично, текущего положения рабочих орудий 108, 110, которое определяется и выводится одним или несколькими датчиками положения (не показано), соединенными с ними.
На рис. 8 представлен способ 800 управления, по меньшей мере, двумя гидравлическими исполнительными механизмами 112-122 землеройной машины 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Хотя способ 800 и раскрывается со ссылкой на распределитель 300, изображенный на рис. 3-5, однако способ 800 может быть аналогичным образом применим для формирования распределителя 600 без отклонения от сущности настоящего изобретения. Как показано на этапе 802 на рис. 8, способ 800 включает формирование, по меньшей мере, двух блоков управления, т.е. блоков управления 302-308, таким образом, что, по меньшей мере, два блока управления 302-308 имеют пару корпусов, расположенных рядом друг с другом. На этапе 804 способ 800 дополнительно включает формирование в каждом корпусе 312-318 золотниковой камеры 402, имеющей соединенный с ней канал 404 измерения нагрузки, и впускную камеру 418, параллельную золотниковой камере 402, и избирательно сообщающуюся по текучей среде с золотником 406 через впускной канал 420 золотника.
На этапе 806 способ 800 дополнительно включает формирование золотника 406 в каждом корпусе 312-318 таким образом, что золотник 406 располагается в осевом направлении и, по меньшей мере, частично, внутри золотниковой камеры 402, причем торцевая крышка 408 на первом торце 410 каждого корпуса 312-318 выполняется таким образом, что торцевая крышка 408 имеет пружину 416 для смещения золотника 406 в сторону от торцевой крышки 408, а пара электрогидравлических приводов 452, 454 золотника на втором торце каждого корпуса 312-318 выполняются таким образом, что пара приводов 452, 454 золотника располагаются параллельно и рядом друг с другом.
На этапе 808, способ 800 дополнительно включает: формирование в каждом корпусе 312-318, впускного отверстия 422 таким образом, что впускное отверстие 422 сообщается по текучей среде с впускным каналом 420 золотника; формирование первого и второго выпускного отверстия 448, 450, таким образом, что первое и второе выпускные отверстия 448, 450 находятся в избирательном и независимом сообщении по текучей среде с золотниковой камерой 402 в зависимости от положения золотника 406 внутри золотниковой камеры 402, а также формирование впускного питающего отверстия 522 контура управления и выпускного отводящего отверстия 524 контура управления таким образом, что впускное питающее отверстие 522 контура управления и выпускное отводящее отверстие 524 контура управления сообщаются по текучей среде с парой электрогидравлических приводов 452, 454 золотника через подающий трубопровод 504 контура управления и отводящий трубопровод 518 контура управления, соответственно.
Кроме того, в представленных вариантах осуществления, описанных в данном документе, способ 800 также включает формирование в каждом корпусе 312-318 первого отверстия 458 таким образом, что первое отверстие 458 сообщается по текучей среде с первым выпускным отверстием 448 через первый канал 460 и избирательно сообщается по текучей среде с золотниковой камерой 402 через третий канал 466, а второе отверстие 462 формируется таким образом, что второе отверстие 462 сообщается по текучей среде со вторым выпускным отверстием 450 через второй канал 464 и избирательно сообщается по текучей среде с золотниковой камерой 402 через четвертый канал 468. Кроме того, способ 800 также включает формирование канала 404 измерения нагрузки в каждом корпусе 312-318 таким образом, что канал 404 измерения нагрузки находится в избирательном и независимом сообщении по текучей среде с третьим и четвертым каналами 466, 468.
Кроме того, в представленных вариантах осуществления, способ 800 также включает формирование в каждом корпусе 312-318 сливного отверстия 521 таким образом, что сливное отверстие 521 избирательно сообщается по текучей среде с первым и вторым отверстиями 458, 462 через дренажную линию 523, а также избирательно сообщается по текучей среде с впускным отверстием 422 через канал 534 сброса давления. В этом варианте осуществления, способ 800 также включает формирование главного предохранительного клапана 532 управляемого золотником в канале 534 сброса давления таким образом, что главный предохранительный клапан 532 управляемый золотником выполняется для стравливания текучей среды из впускного отверстия 422 в сливное отверстие 521 через канал 534 сброса давления в зависимости от давления питания насоса на впускном отверстии 422, превышающем давление нагрузки.
Различные варианты осуществления, раскрытые в данном документе, следует рассматривать в иллюстративном и пояснительном смысле и никоим образом не следует рассматривать как ограничивающие объем настоящего изобретения. Все ссылки на соединение (напр., связанные, предоставленные, подключенные, соединенные и т. п.) используются только для облегчения понимания читателем настоящего изобретения и не могут создавать ограничений, особенно в отношении положения, ориентации или использования блоков управления, раскрытых здесь систем и/или способов. Следовательно, ссылки на соединение, если таковые имеются, следует толковать в широком смысле. Более того, такие ссылки на соединение не обязательно означают, что два элемента напрямую соединены друг с другом.
Кроме того, все числовые величины, например, не ограничиваясь, «первый», «второй» или любые другие обычные числовые величины, также должны использоваться только как идентификаторы, чтобы помочь читателю понять различные элементы настоящего изобретения и не создают никаких ограничений, в частности, в отношении порядка или предпочтения любого элемента относительно другого элемента или над другим элементом.
Следует понимать, что отдельные признаки, показанные или описанные для одного варианта осуществления, могут быть объединены с отдельными признаками, показанными или описанными для другого варианта осуществления. Вышеописанный вариант осуществления никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения. Следовательно, следует понимать, что хотя некоторые признаки показаны или описаны для иллюстрации использования настоящего изобретения в контексте функциональных сегментов, такие признаки могут быть исключены из объема настоящего изобретения без отступления от сущности настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
Промышленная применимость
При реализации раскрытых здесь вариантов осуществления, производители землеройных машин могут просто и быстро установить распределители 300/600 для управления перемещением, по меньшей мере, двух гидравлических исполнительных механизмов машины. Распределители, в соответствии с настоящим изобретением, также помогут производителям сократить объем трубной обвязки, необходимый для передачи жидкой среды в машине. Следовательно, распределители также помогают производителям и пользователям землеройных машин повысить эффективность цепочки создания стоимости при одновременном сокращении времени, затрат и усилий, которые были связаны с установкой и эксплуатацией общеизвестных установок гидравлической передачи, и которые обычно требовали больших объемов трубной обвязки.
Более того, в случае использования вариантов осуществления, раскрытых в данном документе, размещение компонентов, например, размещение впускной камеры 418 параллельно золотниковой камере 402, расположение приводов 452, 454 золотника на одном конце распределителя 300/600 и размещение приводов 452, 454 золотника рядом и параллельно друг другу способно сформировать для каждого распределителя 300/600 компактную схему компоновки, тем самым помогая производителям устанавливать эти распределители 300/600 в местах, которые обычно ограничены в пространстве.
Корпуса отдельных блоков управления могут формироваться из металлов, например ковкого чугуна, латуни или термопластичного полимера, например, полиэтилена высокой плотности (ПВП). Корпуса отдельных блоков управления также могут изготовляться с использованием общеизвестных технологических процессов, включая, не ограничиваясь, литье под давлением, механическую обработку, послойную печать или другие технологии, известные специалистам в данной области техники. Следовательно, изготовление корпусов может выполняться просто, быстро и экономично. За счет использования корпуса для заключения сборки вышеупомянутых компонентов, раскрытых в данном документе, корпуса отдельных блоков управления также способны предотвратить повреждение внутренних компонентов при работе в экстремальных или жестких условиях. Таким образом, распределители, в соответствии с настоящим изобретением, также помогают сократить время простоя, ранее связанное с машиной из-за частого технического обслуживания, ремонта или замены общеизвестных установок гидравлической передачи, которые подвергаются воздействию аналогичных рабочих сред.
Хотя аспекты настоящего раскрытия были подробно показаны и описаны со ссылкой на приведенные выше варианты осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что могут быть сделаны различные модификации раскрытых машин, систем и способов и технологий без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Такие варианты осуществления следует понимать подпадающими под объем настоящего изобретения, как определяется прилагаемой формулой изобретения и ее пунктами.