Гидропривод рабочего оборудования строительной машины
HYDRAULIC DRIVE OF THE WORKING EQUIPMENT OF THE CONSTRUCTION MACHINE

Изобретение относится к строительным машинам, а именно к гидравлическим приводам рабочего оборудования. В гидроприводах многих современных строительных машин используются регулируемые гидронасосы, производительность которых изменяется в зависимости от загрузки. Недостатком регулируемых гидронасосов является сложность устройства и соответственно высокая стоимость изготовления и ремонта, а кроме того, вследствие сложности снижается надежность. Известны гидроприводы строительных машин, в которых вместо регулируемых гидронасосов используются нерегулируемые, так например, известен двухпоточный гидравлический привод одноковшового экскаватора (SU 1164376 E02F 9/22), содержащий первый нерегулируемый гидронасос, соединенный выходом с гидрораспределителем и второй нерегулируемый гидронасос, соединенный выходом через управляемый гидроклапан с гидрораспределителем. Использование в известном устройстве нерегулируемых гидронасосов, вместо регулируемых, упрощает гидропривод и уменьшает стоимость машины с одной стороны, однако с другой стороны существенно усложняется система управления, содержащая гидроуправляемый гидроклапан, гидроэлементы с логической функцией ИЛИ и гидроэлемент с логической функцией И. Это увеличивает стоимость гидропривода и снижает его надежность.
Известен другой двухпоточный гидропривод, принятый заявителем в качестве прототипа, содержащий первый нерегулируемый гидронасос, соединенный выходом с гидрораспределителем и второй нерегулируемый гидронасос, соединенный выходом одной гидролинией через обратный гидроклапан с гидрораспределителем и второй гидролинией, через управляемый гидроклапан с гидробаком (RU 2668413 E02F 9/22).
Второй известный гидропривод, также как и первый, содержит нерегулируемые гидронасосы, что снижает стоимость гидропривода и машины. Однако система управления гидронасосами не обеспечивает качественное управление рабочим процессом машины. Для пояснения рассмотрим рабочий процесс на примере широко применяемой в строительном производстве машины, приведенной в описании второго известного гидропривода, а именно бульдозера. С началом рабочего цикла машинист бульдозера должен заглубить отвал на величину, обеспечивающую вырезание стружки грунта, толщина которой создает сопротивление копанию близкое, но меньшее, чем реализуемое тяговое усилие. Для этого необходима высокая точность и соответственно уменьшенная скорость заглубления отвала. В известном гидроприводе в этот период рабочего цикла при небольшой внешней нагрузке скорость наоборот увеличена, поскольку автоматически включены первый и второй гидронасосы, что затрудняет управление рабочим процессом. Недостаток известного гидропривода заключается в том, что моменты соединения и отсоединения второго гидронасоса зависят от величины давления рабочей жидкости на выходе первого гидронасоса, которая определяется величиной внешнего силового воздействия на рабочий орган машины. Так на примере, приведенном в описании известного гидропривода, при увеличении нагрузки на отвал бульдозера во время копания грунта, увеличивается давление рабочей жидкости на выходе первого гидронасоса, что автоматически вызывает отключение второго гидронасоса и уменьшение скорости подъема отвала. А это противоречит логике управления рабочим процессом бульдозера. Дело в том, что заданная в начале рабочего цикла максимальная толщина вырезаемой стружки грунта оказывает большое силовое воздействие на отвал. К указанному силовому воздействию добавляется быстро увеличивающееся сопротивление перемещению призмы волочения, что вызывает увеличение буксования движителей вплоть до полной остановки машины. Поэтому машинисту необходимо возможно быстрее выглубить на некоторую величину отвал, чтобы восстановить превышение тягового усилия над суммарным сопротивлением внешних воздействий на рабочий орган. Однако в известном устройстве скорость в этом случае автоматически уменьшается. В результате усложняется управление рабочим процессом, увеличивается буксование движителей и связанные с этим лишние затраты энергии, а кроме того, увеличение коэффициента буксования уменьшает скорость бульдозера и его производительность.
При выполнении бульдозером планировочных работ нагрузка на рабочее оборудование резко, часто и хаотично изменяется, вследствие срезания случайных неровностей и явлений скола стружки, что вызывает частые и беспорядочные включения и выключения первого гидронасоса известного гидропривода. Поэтому машинист не знает, какая скорость установлена в данный момент времени, что усложняет управление рабочим процессом, утомляет машиниста и ведет к снижению производительности. Кроме того, частые включения первого гидронасоса, путем перекрытия гидроклапаном гидролинии, сообщающей гидронасос с гидробаком, вызывает скачки давления рабочей жидкости и гидроудары, ухудшающие качество управления рабочим процессом и снижающие надежность гидропривода.
Из описания рабочего процесса видно, что только машинист, непосредственно и неотрывно управляющий рабочим процессом, может определить рациональную скорость привода рабочего органа, учитывая вид выполняемой работы, состояние и свойства разрабатываемого грунта, обороты двигателя, буксование движителей и скорость базовой машины.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании простого устройства, обеспечивающего оптимальное управление рабочим процессом за счет возможности выбора машинистом необходимой скорости подъема-опускания рабочего органа, в соответствии с видом выполняемой работы, состоянием и свойствами разрабатываемого грунта, оборотами двигателя, буксованием движителей и скоростью базовой машины. Технический результат-повышение производительности и снижение затрат энергии за счет снижения буксования движителей, путем оптимизации управления гидроприводом рабочего оборудования.
Решение указанной технической задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что гидропривод рабочего оборудования строительной машины, включающий гидроцилиндр, первый нерегулируемый гидронасос, соединенный с входом гидрораспределителя и второй нерегулируемый гидронасос, соединенный выходом одной гидролинией, через обратный гидроклапан с входом гидрораспределителя и второй гидролинией, через управляемый гидроклапан, с гидробаком, снабжен гидроаккумулятором, регулируемым гидродросселем и электрическим включателем, а управляемый гидроклапан выполнен электроуправляемым и его катушка управления соединена электролинией с контактами включателя, встроенного в орган управления гидрораспределителя, при этом второй нерегулируемый гидронасос соединен гидролинией, через регулируемый гидродроссель, с гидроаккумулятором.
Предложенный гидропривод рабочего оборудования строительной машины отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так второй нерегулируемый гидронасос сообщен гидролинией с демпфером, предотвращающим возникновение гидроударов. Гидроклапан выполнен электроуправляемым с включателем, встроенным в рукоятку органа управления гидрораспределителя.
На фиг. изображен гидропривод рабочего оборудования строительной машины на примере бульдозера.
Гидропривод рабочего оборудования строительной машины на примере бульдозера 1, содержит гидроцилиндр 2, соединенный гидролиниями с гидрораспределителем 3. Гидрораспределитель 3 сообщен с гидробаком 4, а входной его канал сообщен одной гидролинией с выходом первого нерегулируемого гидронасоса 5 и второй гидролинией, через обратный гидроклапан 6, с выходом второго нерегулируемого гидронасоса 7. Выход второго нерегулируемого гидронасоса 7 также сообщен, через регулируемый гидродроссель 8, с гидроаккумулятором 9. Гидроаккумулятор 9 имеет небольшую емкость и совместно с регулируемым гидродросселем 8 образует демпфер, препятствующий возникновение скачков давления рабочей жидкости и появления гидравлических ударов при включении гидроклапана 10. Управляемый гидроклапан 10 установлен в гидролини, сообщающей выход второго неуправляемого гидронасоса 7 с гидробаком 4. Катушка управления гидроклапана 10 соединена электролинией через выключатель 11 с контактами включателя 12, встроенного в рукоятку 13 органа управления гидрораспределителем 3.
Гидропривод рабочего оборудования строительной машины действует следующим образом.
В исходном положении все элементы гидропривода занимают положения, изображенные на фиг. Золотник гидрораспределителя 3 находится в нейтральной позиции, контакты включателей 11 и 12 разомкнуты. С началом рабочего цикла, машинист бульдозера включателем 11 замыкает контакты и рукояткой 13 опускает золотник гидрораспределителя 3 в позицию, в которой штоковая полость гидроцилиндра 2 сообщается с гидробаком, а поршневая полость гидроцилиндра сообщается с гидронасосом 5 и через обратный гидроклапан 6 с гидронасосом 7. Машинист, включая гидрораспределтель 3 рукояткой 13 не замыкает контакты включателя 12, поэтому гидроклапан 10 остается в исходной позиции, и гидронасос 7 через обратный гидроклапан 6 подает рабочую жидкость в гидрораспределитель. Совмещенные потоки рабочей жидкости гидронасосов 5 и 7 обеспечивают быстрое опускание отвала на грунт и некоторое его заглубление. Затем машинист включает встроенный в рукоятку 13 включатель 12, переводя гидроклапан 10 в позицию, в которой выход гидронасоса 7 сообщается с гидробаком 4, что уменьшает скорость заглубления отвала. Уменьшенная скорость отвала повышает точность управления, что облегчает машинисту задание оптимальной толщины вырезаемой стружки грунта. Оптимальная толщина вырезаемой стружки должна быть такой, чтобы внешнее силовое воздействие на рабочий орган было несколько меньшим, чем реализуемое бульдозером тяговое усилие и не возрастало буксование движителей. По мере возрастания объема призмы волочения увеличивается суммарное сопротивление копания, вызывая буксование движителей и снижение скорости. В таких случаях, машинист, включая рукояткой 13 гидрораспределитель 3 на подъем отвала, не замыкает контакты включателя 12, поэтому гидроклапан 10 занимает исходную позицию, обеспечивая подачу гидронасосом 7 рабочей жидкости к гидрораспределителю, что обеспечивает быстрое выглубление отвала. Такие последовательные выглубления машинист осуществляет несколько раз до окончания набора грунта в призму волочения.
Таким образом, в отличие от прототипа, машинист, непосредственно управляя рабочим процессом, имеет возможность выбора оптимальной скорости движения отвала в каждом элементе рабочего цикла. Обеспечивается повышение качества управления, снижается буксование движителей, а это повышает производительность и снижает энергозатраты.