СИСТЕМА АМОРТИЗАЦИИ, СОДЕРЖАЩАЯ ЕЕ РАБОЧАЯ МАШИНА И СПОСОБ АМОРТИЗАЦИИ ОРУДИЯ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ ПРИ ЕЕ ПЕРЕМЕЩЕНИИ
DAMPING SYSTEM, WORKING MACHINE WITH SAID SYSTEM AND METHOD OF MACHINE WORKING TOOL DAMPING IN MOTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе для рабочей машины, которая предназначена для амортизации движения груза при его перемещении. Система содержит по меньшей мере один гидравлический цилиндр для выполнения операций с грузом, аккумулятор и клапан, выполненный с возможностью управления потоком между гидравлическим цилиндром и аккумулятором. Изобретение относится также к рабочей машине, содержащей такую систему.
Кроме того, изобретение относится к способу амортизации орудия рабочей машины при ее перемещении.
Изобретение будет описано ниже на примере работы рабочей машины, представляющей собой колесный погрузчик. Это предпочтительный вариант применения, однако он никоим образом не ограничивает область применения изобретения. Изобретение может также применяться и для других типов рабочих машин (или самоходных погрузочно-разгрузочных машин), таких как экскаватор-погрузчик, экскаватор или сельскохозяйственная машина, такая как трактор.
Когда навесное рабочее орудие (ковш или захват для поддонов), установленное на колесном погрузчике, входит в контакт с грузом и поднимает его, оно предпочтительно жестко соединено с рамой погрузчика. Однако при транспортировке груза, особенно при перемещении машины по неровной поверхности, было бы желательно, чтобы навесное орудие могло перемещаться (качаться) относительно рамы. В этом случае повышается удобство работы оператора, и уменьшается рассыпание материала из рабочего орудия при транспортировке. Для этой цели в колесных погрузчиках используется амортизация грузовой стрелы. При такой амортизации подъемные цилиндры рабочей машины сообщаются с аккумулятором. При этом грузовая стрела становится подвижной относительно рамы. В результате имеются две перемещающиеся массы вместо одной.
В цикле погрузки-разгрузки обычно используется автоматическое включение и выключение амортизации грузовой стрелы. Например, может использоваться включение в зависимости от передачи, что означает, что амортизация грузовой стрелы включена все время, за исключением режима 1-й передней передачи. Первая передача включается непосредственно перед тем, как ковш упрется в материал (камни, гравий и т.п.), и амортизация грузовой стрелы, соответственно, выключается. Когда после этого колесный погрузчик должен отъехать от груды материала, включается задняя передача и амортизация грузовой стрелы, соответственно, снова включается.
В WO 99/16981 описывается система амортизации грузовой стрелы. Система содержит аккумулятор, который может сообщаться со стороной поршней подъемных цилиндров. Система содержит аккумулятор, который может сообщаться со стороной штоков поршней подъемных цилиндров. Система содержит несколько клапанов для управления режимом амортизации. Система, в частности клапаны, устроена таким образом, что выравнивание давления между стороной поршней подъемных цилиндров и аккумулятором осуществляется автоматически перед включением (приведением в действие) режима амортизации грузовой стрелы. В этом случае ранее возникшие колебания рабочего орудия при включении амортизации грузовой стрелы большей частью подавляются.
В известных конструкциях характеристика демпфирования обычно представляет собой постоянную величину, и она будет подходить для пустого ковша, полного ковша или частично заполненного ковша, что означает, что характеристика демпфирования не будет оптимальной для различных случаев загрузки ковша.
При подъеме особо тяжелых поддонов с использованием известных технических решений существует опасность, что колебания, возникшие при демпфировании, приведут к удару поддона о землю. Это может происходить, потому что не хватает времени для достаточной зарядки аккумулятора за тот короткий промежуток времени, который имеется перед включением режима амортизации.
Кроме того, при включении режима амортизации грузовой стрелы в соответствии с существующими техническими решениями имеется опасность тяжелого удара машины, когда открывается клапан, управляющий потоком между гидравлическим цилиндром и аккумулятором.
Кроме того, при включении режима амортизации грузовой стрелы в соответствии с существующими техническими решениями имеется опасность того, что аккумулятор будет заряжен до слишком высокого давления, что приводит к потерям энергии, когда происходит слив из аккумулятора в резервуар. Эта проблема особенно остра при погрузочно-разгрузочных работах с коротким циклом, когда загрузка и, соответственно, зарядка аккумулятора выполняются с большой частотой (два или три раза в минуту).
Раскрытие изобретения
Первой целью изобретения является создание системы, обеспечивающей амортизацию движения рабочего орудия при перемещении машины и создающей условия для удобной и эффективной, с точки зрения использования энергии, работы. Более конкретно, изобретение создает условия для решения по меньшей мере одной из вышеуказанных проблем.
Указанная цель достигается с помощью системы по п.1 формулы изобретения. Предлагаемая система содержит первый клапан управления, установленный на трубке, подсоединенной к стороне поршня гидравлического цилиндра, второй клапан управления, установленный на трубке, подсоединенной к стороне штока поршня гидравлического цилиндра, первый датчик давления для измерения (регистрации) давления нагрузки гидравлического цилиндра, второй датчик давления для измерения давления зарядки аккумулятора и блок управления, выполненный с возможностью приема сигналов, содержащих информацию о давлениях, измеренных датчиками давления, и формирования сигналов управления, соответствующих измеренным давлениям, для управления функцией амортизации.
При этом характеристика демпфирования может варьироваться, например, в зависимости от типа выполняемой работы. При движении с пустым ковшом желательно более мягкое демпфирование (или вообще отсутствие демпфирования) по сравнению с перемещением большого груза в ковше, когда желательна более жесткая амортизация. Характеристика демпфирования может варьироваться, например, путем регулирования степени открытия клапана, который управляет потоком между гидравлическим цилиндром и аккумулятором, в соответствии с измеренными уровнями давления.
Перед включением режима амортизации необходимо выровнять давление, чтобы при включении амортизации не возникли неконтролируемые движения. Таким образом, перед подсоединением аккумулятора в нем должно быть примерно такое же давление, что и в подъемном цилиндре (на стороне поршня). Благодаря тому что система содержит датчики давления для измерения давления нагрузки гидравлического цилиндра и давления зарядки аккумулятора, режим амортизации может быть включен, когда давление в аккумуляторе находится в заданном диапазоне (смещено) относительно давления в подъемном цилиндре. Это означает, что допускается ограниченное неуправляемое движение рабочего орудия вверх или вниз.
Благодаря тому что система содержит датчики давления для измерения давления нагрузки гидравлического цилиндра и давления зарядки аккумулятора, режим амортизации может быть включен (приведен в действие) в соответствии с заданными адаптивными алгоритмами, которые учитывают, выше или ниже давление в аккумуляторе по сравнению с давлением в подъемном цилиндре.
Что касается включения и выключения амортизации в автоматическом режиме, то применение изобретения создает условия для уменьшения времени включения. В известных технических решениях режим амортизации грузовой стрелы может быть выключен, когда давление в аккумуляторе низкое (пустой ковш) и включен, когда давление в подъемном цилиндре высокое. Для этого в аккумулятор необходимо было подать большое количество масла, и время включения амортизации могло быть достаточно большим. Одним из способов уменьшения этого времени является предварительное заполнение аккумулятора маслом до некоторого заданного уровня давления, когда выполняется подъем груза.
Кроме того, с этой системой для аккумулятора может быть установлен предел по максимальному давлению. Блок управления определяет давление в аккумуляторе с помощью связанных с ним датчиков давления. Когда это давление достигает определенного уровня, блок управления закрывает клапан, соединенный с аккумулятором. Такая схема работы может использоваться для увеличения срока службы аккумулятора или в альтернативном варианте позволяет упростить конструкцию и, соответственно, стоимость аккумулятора.
Кроме того, использование первого и второго клапанов управления создает большие возможности для управления включением режима амортизации оптимальным образом. В частности, совершенно необязательно одновременно подсоединять насос и резервуар для выполнения функции подъема рабочего орудия. Первый и второй клапаны управления используются вместе для подъема и опускания груза, соответственно. Соответственно, функция подъема представляет собой функцию двухстороннего действия. Первый и второй клапаны управления могут приводиться в действие независимо друг от друга.
Гидравлическая система предпочтительно представляет собой чувствительную к нагрузке систему (регулируемый гидропривод). Это означает, что при работе насоса учитывается давление (сигнал измерения нагрузки) в задействованных гидравлических цилиндрах. После этого насос устанавливает давление, которое на определенное число бар превышает давление в цилиндрах.
Это приводит к притоку масла в цилиндры, степень которого зависит от степени открытия задействованного клапана управления.
Второй целью изобретения является представление соответствующего способа, обеспечивающего амортизацию движения рабочего орудия при перемещении машины и создающего условия для удобной и эффективной, с точки зрения использования энергии, работы.
Эта цель достигается посредством способа, включающего шаги измерения давления зарядки аккумулятора и давления нагрузки гидравлического цилиндра, а также управления включением функции амортизации в соответствии с измеренными давлениями.
В изобретении также предлагается способ, включающий шаг управления демпфированием движения рабочего орудия путем вариативного регулирования степени открытия клапана, предназначенного для управления потоком между гидравлическим цилиндром и аккумулятором.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения и их достоинства станут понятными из формулы изобретения и нижеприведенного описания.
Краткое описание чертежей
Изобретение описывается ниже более подробно со ссылками на варианты его осуществления, представленные на прилагаемых чертежах, на которых показано:
на фиг.1 - вид сбоку колесного погрузчика;
на фиг.2 - один из вариантов системы для колесного погрузчика в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг.1 приведен вид сбоку колесного погрузчика 101. Колесный погрузчик 101 имеет переднюю часть 102 и заднюю часть 103, каждая из которых содержит раму, и две ведущие оси 112, 113. В задней части 103 погрузчика находится кабина 114 оператора. Части 102, 103 погрузчика соединены между собой с возможностью их поворота относительно друг друга вокруг вертикальной оси с помощью двух гидравлических цилиндров 104, 105, которые присоединены к частям 102, 103. Соответственно, гидравлические цилиндры 104, 105 расположены с обеих сторон центральной линии в продольном направлении погрузчика для управления направлением движения или поворотом погрузчика 101.
Колесный погрузчик 101 снабжен механизмом 111 для погрузки/разгрузки объектов или материала. Механизм 111 содержит блок 106 грузовой стрелы и навесное рабочее орудие 107 в форме ковша, который установлен на блоке грузовой стрелы. Как показано на фиг.1, ковш 107 заполнен материалом 116. Первый конец блока грузовой стрелы 106 присоединен к передней части 102 погрузчика с возможностью поворота для обеспечения подъема ковша. Ковш 107 присоединен ко второму концу блока 106 грузовой стрелы с возможностью поворота для изменения наклона ковша.
Блок 106 грузовой стрелы может быть поднят и опущен относительно передней части 102 погрузчика с помощью двух гидравлических цилиндров 108, 109, каждый из которых присоединен одним своим концом к передней части 102 погрузчика и другим концом к блоку 106 грузовой стрелы. Ковш 107 может быть наклонен относительно блока 106 грузовой стрелы с помощью третьего гидравлического цилиндра 110, который присоединен одним своим концом к передней части 102 погрузчика и другим концом к ковшу 107 через систему соединительных звеньев и тяг.
Первый вариант системы представлен на фиг.2. Система 201 содержит насос 205, выполненный с возможностью подачи гидравлической жидкости под давлением в гидравлические цилиндры по гидравлической сети. Привод насоса 205 осуществляется от двигателя 206 погрузчика, который представляет собой дизельный двигатель. Насос 205 имеет переменный рабочий объем. Предпочтительно используется насос 205 с бесступенчатым регулированием. Система 201 содержит блок 208 клапанов (обозначен штрихпунктирными линиями), содержащий гидравлическую сеть с клапанами управления для управления функциями подъема и наклона ковша.
Два клапана управления, в форме регуляторов расхода 207, 209, расположены в гидравлической сети между насосом 205 и гидравлическими подъемными цилиндрами 108, 109 для управления подъемом и опусканием ковша. Первый клапан 207 управления обеспечивает соединение насоса 205 со стороной поршня цилиндра, а второй клапан 209 управления обеспечивает соединение резервуара 243 со стороной штока поршня цилиндра. Кроме того, первый клапан 207 управления обеспечивает соединение резервуара 243 со стороной поршня, и, соответственно, второй клапан 209 управления обеспечивает соединение насоса 205 со стороной штока поршня. Такая схема обеспечивает широкие возможности управления. В частности, для выполнения рабочей функции совершенно необязательно одновременно подсоединять насос и резервуар.
Система 201 содержит также блок 213 управления (или компьютер), который содержит программное обеспечение для управления рабочими функциями погрузчика. Блок управления также называется центральным блоком обработки или электронным управляющим модулем. Блок 213 управления предпочтительно содержит микропроцессор.
Блок 213 управления функционально соединен с органом 211 управления оператором в форме рукоятки управления подъемом. Блок 213 управления обеспечивает прием управляющих сигналов, вырабатываемых рукояткой управления подъемом, и приведение в действие соответствующих клапанов 207, 209 управления (через блок 215 управления клапанами). Блок 213 управления предпочтительно осуществляет более общее управление, а блок 215 управления клапанами осуществляет управление основными функциями блока 208 клапанов. Естественно, блоки 213, 215 управления могут быть объединены в один общий блок. При управлении насосом 205 обеспечивается приток масла в цилиндры 108, 109, степень которого зависит от степени открытия задействованных клапанов 207, 209.
Орган 219 управления оператором в форме рулевого колеса соединен гидравлически с цилиндрами 104, 105 через клапанный узел в форме полноповоротного устройства 220 для непосредственного управления цилиндрами.
Так же как и в случае функции подъема, между насосом 205 и цилиндром 110 наклона расположены два клапана 223, 225 управления для управления движением вперед и назад навесного орудия относительно блока грузовой стрелы. Блок 213 управления функционально соединен с органом 227 управления оператором в форме рукоятки управления наклоном. Блок 213 управления обеспечивает прием управляющих сигналов, вырабатываемых рукояткой управления наклоном, и приведение в действие соответствующих клапанов 223, 225 управления.
На выходной трубке 245 насоса расположен клапан 220 приоритета для автоматического обеспечения приоритета, заключающегося в том, что функция управления направлением движения погрузчика обеспечивается в первую очередь относительно функции подъема (и функции наклона).
Система 201 является чувствительной к нагрузке системой, в которой для измерения (регистрации) нагрузки используются датчики 229, 231, 233, 235, 237 давления, измеряющие давление, создаваемое нагрузкой, для каждой из вышеуказанных функций. Для обеспечения функции подъема ковша в системе используются два датчика 229, 231 давления, один из которых находится на трубке, идущей к стороне поршней цилиндров подъема ковша, а другой находится на трубке, идущей к стороне штоков поршней этих цилиндров. Аналогично, для обеспечения функции наклона навесного орудия в системе используются два датчика 235, 237 давления, один из которых находится на трубке, идущей к стороне штока поршня цилиндра наклона, а другой находится на трубке, идущей к стороне поршня этого цилиндра. Для обеспечения функции рулевого управления погрузчика в системе используется датчик 233 давления, установленный на трубке, идущей к цилиндрам 104, 105 рулевого управления. Точнее, датчик 233 давления находится на трубке измерения давления, давление в которой равно давлению на стороне одного цилиндра, когда поворот осуществляется в одну сторону, и давлению на стороне другого цилиндра, когда поворот осуществляется в другую сторону. В нейтральном положении трубка измерения нагрузки соединяется с резервуаром.
В состав системы также входит клапан 241 с электрическим управлением, выполненный с возможностью управления выходным давлением насоса с использованием гидравлического сигнала. Система 201 содержит дополнительный датчик 239 давления для измерения давления, которое является показателем выходного давления насоса. Точнее, датчик 239 давления предназначен для измерения давления в точке гидравлической системы после клапана 241 с электрическим управлением. Соответственно, датчик 239 давления измеряет непосредственно давление, создаваемое насосом, когда клапан 241 полностью открыт. В нормальном рабочем режиме датчик 239 давления измеряет давление, регулируемое клапаном 241. Соответственно, блок 213 управления предназначен для приема сигнала из датчика 239 давления насоса, содержащего информацию об уровне давления.
Соответственно, блок 213 управления принимает электрические сигналы из датчиков 229, 231, 233, 235, 237, 239 давления и вырабатывает электрический сигнал для приведения в действие клапана 241 с электрическим управлением.
Как уже указывалось, блок 213 управления предназначен для приема сигналов от рукояток 211, 227 управления. Если оператору нужно поднять ковш, он использует рукоятку 211 подъема. Блок управления принимает соответствующий сигнал от рукоятки 211 подъема и устанавливает клапаны 207, 209 управления в такое положение, в котором насос соединен со стороной поршней подъемных цилиндров 108, 109, а сторона штоков поршней подъемных цилиндров соединяется при этом с резервуаром 243. Кроме того, блок управления принимает сигналы от датчика 229 давления нагрузки на стороне поршней подъемных цилиндров и от датчика 239 давления на выходной стороне насоса. В соответствии с принятыми сигналами определяется необходимое давление насоса, превышающее измеренное давление нагрузки, и задействуется соответствующим образом клапан 241 с электрическим управлением.
Блок 213 управления предпочтительно обеспечивает согласование степени открытия клапанов 207, 209 управления и давления на выходе насоса 205 для оптимизации работы системы.
Функция наклона обеспечивается аналогично функции подъема. При управлении направлением движения погрузчика датчик 233 давления в подсистеме рулевого управления измеряет давление нагрузки рулевого управления и вырабатывает соответствующий сигнал нагрузки. Блок 213 управления принимает этот сигнал нагрузки и сигнал от датчика 239 давления на выходе клапана 241 с электрическим управлением. В соответствии с принятыми сигналами определяется необходимое давление насоса, превышающее измеренное давление нагрузки, и задействуется соответствующим образом клапан 241 с электрическим управлением.
Если одновременно задействуется несколько функций, то измеренные давления нагрузки сравниваются, и на насос 205 подается сигнал управления, соответствующий самому высокому давлению нагрузки.
Соответственно, клапан 241 с электрическим управлением устроен таким образом, чтобы его можно было бесступенчато устанавливать регулируемым образом между двумя крайними положениями: первое крайнее положение соответствует минимальному давлению насоса, и второе крайнее положение соответствует максимальному давлению.
На трубке 251 между клапаном 241 с электрическим управлением и насосом расположено гидравлическое устройство 253 в форме реверсивного клапана. Реверсивный клапан 253 обеспечивает прием гидравлических сигналов от рулевого управления и от клапана 241 управления насосом. Реверсивный клапан предназначен для управления насосом 205 в соответствии с принятым сигналом, соответствующим наибольшему давлению нагрузки. Соответственно, гидравлическое устройство (реверсивный клапан) 253 выбирает наибольшее давление в выходном сигнале, составленном из двух входных сигналов давления.
В состав системы входит также датчик 255 для измерения положения подъемного цилиндра. Датчик 255 функционально подсоединен к блоку 213 управления. В этом случае блок 213 управления может определять, осуществляется ли подъем или опускание груза.
Система 201 содержит также аккумулятор 271 (или несколько аккумуляторов), предназначенных для амортизации грузовой стрелы и, соответственно, навесного орудия 107 при перемещении машины и клапан 273 для управления потоком между подъемными цилиндрами 108, 109 и аккумулятором 271. Кроме того, система содержит датчик 275 давления для измерения давления зарядки аккумулятора 271. Блок 213 управления принимает сигналы, содержащие информацию о давлении нагрузки в подъемных цилиндрах 108, 109, от связанных с ними датчиков 229 давления и о давлении зарядки в аккумуляторе 271 от датчика 275 давления и формирует сигналы управления, соответствующие измеренным давлениям, для управления функцией амортизации.
Точнее, клапан 273 между подъемными цилиндрами 108, 109 и аккумулятором 271 предназначен для управления потоком между стороной поршней подъемных цилиндров и аккумулятором. Управление клапаном 273 осуществляется с использованием электрического сигнала.
Ниже описываются различные варианты управления в способе амортизации и, в частности, управления при включении режима амортизации. Если не указано иное, то вышеприведенные указания "сторона поршня" и "сторона штока поршня" относятся к стороне поршня и к стороне штока поршня, соответственно, подъемных цилиндров.
Перед включением амортизации выполняется выравнивание давления, то есть в аккумуляторе 271 перед его подсоединением должно быть примерно такое же давление, как и на стороне поршня. Это необходимо для предотвращения возникновения неуправляемых движений при подсоединении.
В соответствии с одним из вариантов управление выравниванием давления осуществляется в соответствии с некоторым принятым допуском на разность давлений между аккумулятором 271 и стороной поршня.
Если давление в аккумуляторе 271 находится в пределах указанного допуска, или интервала (смещения), относительно стороны поршня, то включается режим амортизации грузовой стрелы. Это означает, что допускается ограниченное неуправляемое движение навесного орудия вверх-вниз. В соответствии с первым альтернативным вариантом смещение давления одинаково в обоих направлениях. В соответствии со вторым альтернативным вариантом смещение давления разное в разных направлениях. Например, может быть разрешено большее движение в направлении вверх. В соответствии с третьим альтернативным вариантом смещение давления является функцией измеренного рабочего параметра, такого как уровень давления на стороне поршня. Чем выше давление, тем больше может быть допуск давления, поскольку большая разность давлений необходима при высоком давлении, по сравнению с низким давлением, для получения из аккумулятора одного и того же объема масла. Необходимо также отметить, что в результате будет происходить одинаковое смещение навесного орудия для разных грузов.
В соответствии с другим вариантом режим амортизации грузовой стрелы включается только тогда, когда функция подъема установлена в нейтральное положение.
Если давление в аккумуляторе ниже давления на стороне поршня, то в соответствии с первым альтернативным вариантом выполняется следующая последовательность действий. Блок 213 управления проверяет, выполняется подъем или опускание навесного оборудования (например, с помощью рукоятки 211 подъема). Если включен подъем или опускание навесного орудия, то включение амортизации откладывается до тех пор, пока функция подъема не будет установлена в нейтральное положение. Затем блок управления проверяет уровень давления на стороне поршня и сохраняет эту величину в памяти (например, 100 бар). После этого блок управления с помощью электрического сигнала измерения нагрузки задает для насоса 205 уровень давления, который выше уровня давления на стороне поршня (например, 130 бар).
Клапан 207, соединяющий насос 205 со стороной поршня, открыт. В этом случае клапан 207 действует в качестве редуктора давления, то есть он обеспечивает, чтобы давление на стороне поршня всегда превышало на определенную величину смещения давление, записанное в памяти (например, 120 бар), что означает, что грузовая стрела не сможет упасть.
Клапан 273 открывается, и масло может поступать в аккумулятор. Открытие клапана 273 предпочтительно осуществляется в течение некоторого временного интервала. Степень открытия клапана 273 зависит от уровня давления на стороне поршня. Осуществляется проверка того, что уровень давления на стороне поршня не падает ниже определенного уровня, а именно определенного уровня, превышающего давление, записанное в памяти (например, 110 бар). Если давление в аккумуляторе 271 практически равно давлению на стороне поршня (например, в пределах некоторого смещения, как указывалось выше), то прежде чем начинать нагнетание, клапан 207, управляющий подачей давления насосом на сторону поршня, закрывается. Соответственно, сигнал измерения нагрузки, поступающий в насос 205, прерывается. После этого открывается второй клапан 209 управления, соединяющий сторону штока поршня с резервуаром 243. Клапан 273, управляющий потоком между стороной поршня и аккумулятором 271, остается открытым. В результате, включается режим амортизации грузовой стрелы.
Если давление в аккумуляторе ниже давления на стороне поршня, то в соответствии со вторым альтернативным вариантом выполняется следующая последовательность действий. Блок 213 управления проверяет, выполняется подъем или опускание навесного орудия (например, с помощью рукоятки 211 подъема). Если включен подъем или опускание навесного орудия, включение режима амортизации откладывается до тех пор, пока функция подъема не будет установлена в нейтральное положение. Затем блок 213 управления с помощью электрического сигнала измерения нагрузки задает для насоса 205 уровень давления, который выше уровня давления на стороне поршня (например, 130 бар, если давление нагрузки равно 100 бар).
Повышение давления на стороне поршня также вызывает повышение давления на стороне штока поршня. Если вес груза в ковше неожиданно увеличивается (в процессе включения амортизации), то может произойти непроизвольное опускание грузовой стрелы, однако это может быть определено по падению до нуля давления на стороне штока поршня. Для предотвращения такой ситуации клапан 207 между насосом 205 и стороной поршня непрерывно регулирует давление на стороне поршня таким образом, чтобы давление на стороне штока поршня никогда не упало ниже определенного уровня. Это означает, что клапан 207, управляющий потоком между насосом 205 и стороной поршня, действует в качестве редукционного клапана, то есть он поддерживает давление на стороне штока поршня всегда на некотором заданном уровне (например, 20 бар), и, таким образом, на стороне поршня всегда будет достаточное давление, и, соответственно, грузовая стрела не может упасть.
После этого клапан 273, соединяющий сторону поршня с аккумулятором 271, открывается, и масло может поступать в аккумулятор. Открытие клапана 273 предпочтительно осуществляется в течение некоторого временного интервала. Степень открытия клапана 273 определяется давлением на стороне штока поршня. При этом осуществляется проверка того, что уровень давления на стороне штока поршня не упал ниже некоторого заданного уровня (например, 10 бар). Когда давление в аккумуляторе 271 станет равным давлению на стороне поршня (или с некоторым смещением ниже него, как указывалось выше), клапан 207, управляющий подачей гидравлической жидкости из насоса на сторону поршня, закрывается. Соответственно, сигнал измерения нагрузки, поступающий в насос 205, прерывается. Клапан 209, соединяющий сторону штока поршня с резервуаром, открывается. Клапан 273, регулирующий поток в аккумулятор 271, остается открытым. В результате, включается режим амортизации грузовой стрелы.
Если давление в аккумуляторе выше давления на стороне поршня, то в соответствии с первым альтернативным вариантом выполняется следующая последовательность действий. Блок 213 управления проверяет, выполняется подъем или опускание навесного орудия. Если включен подъем или опускание навесного орудия, то включение режима амортизации откладывается до тех пор, пока функция подъема (опускания) не будет установлена в нейтральное положение. Блок 213 проверяет уровень давления на стороне поршня и записывает его в память. Клапан 273, регулирующий поток в аккумулятор 271, открывается. После этого давление сбрасывается через клапан 207, соединяющий сторону поршня с резервуаром 243 и действующий как ограничитель давления, пока оно не достигнет уровня, записанного в памяти (или превышает его на определенную величину, как указывалось выше). Клапан 207, соединяющий сторону поршня с резервуаром, закрывается. После этого открывается клапан 209, соединяющий сторону штока поршня с резервуаром 243. В результате, включается режим амортизации грузовой стрелы.
Если давление в аккумуляторе выше давления на стороне поршня, то в соответствии со вторым альтернативным вариантом выполняется следующая последовательность действий. Блок 213 управления проверяет, выполняется подъем или опускание навесного орудия. Если включен подъем или опускание навесного орудия, включение режима амортизации откладывается до тех пор, пока функция подъема (опускания) не будет установлена в нейтральное положение. Клапан 273, регулирующий поток в аккумулятор 271, открывается. Затем давление на стороне штока поршня будет увеличиваться, поскольку давление в аккумуляторе 271 было выше, чем давление на стороне поршня. После этого давление со стороны поршня сбрасывается через клапан 207, соединяющий сторону поршня с резервуаром 243 и действующий как ограничитель давления, пока давление на стороне штока поршня не достигнет некоторого заданного уровня (например, 10 бар). Клапан 207, соединяющий сторону поршня с резервуаром, закрывается. Клапан 209, соединяющий сторону штока поршня с резервуаром, открывается. В результате, включается режим амортизации грузовой стрелы.
В соответствии с другим альтернативным вариантом режим амортизации включается при подъеме или опускании навесного орудия. Клапан 273 между стороной поршня и аккумулятором открывается в течение некоторого временного интервала до определенной степени, чтобы амортизация грузовой стрелы включалась без каких-либо нарушений в работе, заметных для оператора. Указанный временной интервал и степень открытия клапана могут определяться следующими зависимостями. В соответствии с первым вариантом они постоянны и не зависят от рабочего режима. В соответствии со вторым вариантом эти величины зависят от разности давлений между стороной поршня и аккумулятором. В соответствии с третьим вариантом они зависят от скорости выполнения функции (чем выше скорость, тем меньше будет отток в аккумулятор). Вышеуказанные варианты могут также применяться в различных сочетаниях.
В соответствии с другим вариантом аккумулятор предварительно заполняется маслом до некоторого уровня давления до включения режима амортизации для уменьшения времени включения. Блок 213 управления проверяет, что амортизация грузовой стрелы выключена и что выполняется подъем. Если давление на стороне поршня превышает давление в аккумуляторе, то включается подача в аккумулятор, а именно до некоторой степени открывается клапан 273, управляющий потоком в аккумулятор 271. Степень открытия клапана может определяться следующими зависимостями. В соответствии с первым вариантом степень открытия постоянна и не зависит от рабочего режима. В соответствии со вторым вариантом степень открытия зависит от разности давлений между стороной поршня и аккумулятором 271. В соответствии с третьим вариантом степень открытия зависит от скорости выполнения функции (чем выше скорость, тем меньше будет отток в аккумулятор).
Подача в аккумулятор 271 осуществляется до уровня давления, который представляет собой наименьшее значение из двух величин: давления на стороне поршня или заданного максимального давления. Это максимальное давление может определяться следующими зависимостями. В соответствии с первым вариантом максимальное давление постоянно и не зависит от рабочего режима. В соответствии со вторым вариантом максимальное давление равно давлению, которое было в аккумуляторе во время предыдущего включения режима амортизации, или среднему давлению по нескольким предыдущим включениям, или некоторому смещению от этой величины.
Действие аккумулятора 271 может быть аналогично действию пружины, причем предварительная зарядка текучей средой соответствует смещению пружиной. Демпфирование в системе определяется прежде всего трением в шарнирах грузовой стрелы и цилиндра, и на клапане 273, управляющем потоком в аккумулятор и из него, падает давление. Это означает, что характеристика амортизатора (аккумулятора) является постоянной. С другой стороны, демпфирование может быть изменено регулированием степени открытия клапана. Это означает, что падение давления при изменениях направления потока изменяется.
Могут использоваться следующие принципы управления степенью открытия (демпфированием) клапана. В соответствии с первым вариантом степень открытия постоянна и не зависит от рабочего режима. В соответствии со вторым вариантом степень открытия зависит от разности давлений между стороной поршня и аккумулятором. Точнее, чем больше разность давлений, тем меньше будет степень открытия клапана. Это означает, что больше энергии потребляется при увеличенных потоках между стороной поршня и аккумулятором. Проблемы со слишком малыми перемещениями грузовой стрелы возникают прежде всего в случае пустого ковша, поскольку силы трения в шарнирах и в цилиндре становятся очень большими по сравнению с нагрузками, создаваемыми массами, что означает, что демпфирование клапана должно удерживаться на низком уровне (клапан должен быть открыт).
В соответствии с первым вариантом степень открытия зависит от уровня давления в цилиндре. Этот означает, что демпфирование уменьшается для меньшей нагрузки. Это эффективно, особенно для диапазона малых нагрузок, когда преобладающими становятся силы трения в грузовой стреле и в цилиндре. В соответствии со вторым вариантом степень открытия является функцией типа выполняемой работы или навесного орудия. Для некоторых погрузочно-разгрузочных работ требуется более жесткая система, а для других - более мягкая система, то есть с большей или с меньшей степенью демпфирования. В качестве примера можно рассмотреть погрузку бревен на грузовик. При такой операции необходимо предотвращать изгиб опор грузовика. В этом случае подходит более жесткая система. В соответствии с третьим вариантом степень открытия клапана задается оператором. У разных операторов разные стили управления, и в некоторых случаях они привычны к определенным характеристикам других машин, на которых они работали. В соответствии с четвертым вариантом степень открытия является функцией положения навесного орудия или гидравлического цилиндра. Более жесткая система предпочтительна, если ковш находится близко к поверхности земли, чтобы предотвратить колебания ковша и удар о землю. Более мягкая система предпочтительна, когда ковш поднят высоко и необходимо снизить опасность его опрокидывания.
В соответствии с альтернативным вариантом или в качестве дополнения характеристика демпфирования может регулироваться с помощью клапана 209, соединяющего сторону штока поршня с резервуаром 243, и при этом могут использоваться вышеописанные виды зависимостей.
Изобретение не должно считаться ограниченным вышеописанными вариантами его осуществления, более того, в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой, могут быть также предложены и другие варианты и их модификации.
В настоящем описании термин "клапан с электрическим управлением" используется для указания клапана на гидравлической трубке, которым управляют непосредственно с использованием электрического сигнала, так что клапан приводится в действие электрическим входным сигналом. Конечно же, имеются различные варианты, которые охватываются понятием "клапан с электрическим управлением", такие как узел из нескольких клапанов, в котором первый клапан установлен на гидравлической трубке и второй клапан с электрическим управлением предназначен для приведения в действие первого клапана с использованием гидравлического сигнала.