Гидропривод стрелы погрузчика
HYDRAULIC DRIVE OF THE LOADER BOOM

Изобретение относится к стреловым строительным и дорожным машинам, в частности к погрузчикам.
Известен гидропривод погрузчика, содержащий гидронасос, гидроцилиндры подъема стрелы, гидрораспределитель, гидроцилиндры поворота ковша, демпфер, управляемый гидроклапан и гидродроссели (SU а.с. 1242592 E02F 9/22, 1986).
В известном гидроприводе, для уменьшения динамических нагрузок при перемещении погрузчика, осуществляется демпфирование колебаний рабочего оборудования относительно базовой машины, путем включения гидропневматического демпфера в гидропривод подъема стрелы. Недостатком известного гидропривода является недостаточная надежность управления рабочим процессом, в той его части, которая относится к набору материала в ковш. При включении золотника гидрораспределителя на подъем или опускание стрелы, во время набора материала в ковш, гидроцилиндры подъема стрелы соединяются с гидропневматическим демпфером, который образует упругую связь между стрелой и базовой машиной. Это снижает точность и четкость управления подъемом стрелы и рабочим процессом. В результате увеличивается утомление машиниста и продолжительность рабочего цикла, что ведет к снижению производительности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и принятый заявителем в качестве прототипа, является гидропривод погрузчика, содержащий гидронасос, гидроцилиндры подъема стрелы, гидрораспределитель, гидроцилиндры поворота ковша, гидроаккумулятор и управляемый гидроклапан (RU патент 2452818 E02F 9/22, 2011).
Во втором известном устройстве также используется амортизация движения рабочего оборудования, путем демпфирования колебаний с помощью гидроаккумулятора, подключаемого к гидроцилиндрам подъема стрелы на транспортном режиме. Перед включением режима амортизации производится выравнивание давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах подъема стрелы и в гидроаккумуляторе в ограниченном диапазоне давления. Это осуществляется с помощью сложной системы дискретных датчиков и не обеспечивает полного выравнивания давления и в то же время существенно увеличивает промежуток времени между управляющим воздействием машиниста на орган управления до момента включения функции демпфирования, что снижает надежность и производительность известного погрузчика.
Целью предлагаемого изобретения является устранение или уменьшение недостатков известных технических решений. Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в создании простого автоматического устройства, обеспечивающего выравнивание давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе и в полостях подъема гидроцилиндров подъема стрелы. Одновременно обеспечивается автоматическое включение функции демпфирования рабочего оборудования на транспортном режиме и автоматического отключения указанной функции в период набора материала в ковш. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и производительности.
Решение поставленной технической задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что гидропривод стрелы погрузчика, содержащий гидронасос, гидроцилиндры подъема стрелы, гидрораспределитель, гидроцилиндры поворота ковша, гидроаккумулятор и управляемый гидроклапан, снабжен регулируемым и управляемым гидродросселями, редукционным гидроклапаном и датчиком перемещения.
Управляемый гидродроссель установлен в гидролинию, соединяющую гидрораспределитель с гидроаккумулятором последовательно с управляемым гидроклапаном, и орган управлений гидродросселя выполнен в виде гидроцилиндра, штоковая полость которого соединена через регулируемый гидродроссель с поршневыми полостями гидроцилиндров подъема стрелы, а в поршневой полости установлен упругий элемент с механизмом регулирования упругости, при этом катушка управления управляемого гидроклапана соединена электролинией сдатчиком перемещения, установленным на гидроцилиндре поворота ковша.
Гидроаккумулятор сообщен с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан, выполненный с возможностью зарядки гидроаккумулятора на величину давления, обеспечивающую частичное уравновешивание силы тяжести рабочего оборудования погрузчика.
Предлагаемое изобретение отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так, в предлагаемом гидроприводе стрелы погрузчика, в отличие от прототипа, обеспечивается автоматическое выравнивание давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе и в полостях подъема гидроцилиндров подъема стрелы. Используется простая и соответственно не дорогая схема, автоматического включение и выключения функции демпфирования. Обеспечивается точность и четкость управления набором материала в ковш. Это осуществляется управляемым гидроклапаном и датчиком перемещения, установленным на гидроцилиидре поворота ковша.
На чертеже изображен погрузчик с гидроприводом стрелы.
Гидропривод стрелы погрузчика содержит, параллельно установленные и сообщенные гидролиниями, гидроцилиндры 1 поворота ковша. Параллельно установленные и сообщенные гидроцилиндры 2 подъема стрелы. Гидрораспределитель 3 соединен с напорной и сливной гидролиниями и, кроме того, соединен через управляемый гидроклапан 4 и управляемый гидродроссель 5 с гидроаккумулятором 6. Гидроаккумулятор сообщен с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан 7. Орган управления управляемого гидродросселя 5 выполнен в виде гидроцилиндра 8, и штоковая полость его, через регулируемый гидродроссель 9, сообщена с поршневыми полостями гидроцилиндров 2 подъема стрелы. В поршневой полости органа управления установлен упругий элемент с механизмом 10 регулирования силы упругости. Катушка управления управляемого гидроклапана 4 соединена электролинией с датчиком перемещения 11, например, щелевым магнитным, установленным на корпусе гидроцилиндра 1 поворота ковша, а шторка-замыкатель закреплена на его штоке с возможностью перемещения и фиксации.
Гидропривод стрелы погрузчика действует следующим образом.
На чертеже гидропривод и погрузчик изображены в позиции готовности осуществления рабочего цикла, и ковш опущен в положение набора материала. Гидроаккумулятор 6 заряжен редукционным гидроклапаном 7 на величину давления, обеспечивающую частичное, несколько менее полного, уравновешивание силы тяжести рабочего оборудования погрузчика с пустым ковшом. Датчик перемещения 11 не подает питание на катушку управления управляемого гидроклапана 4, и он блокирует гидроаккумулятор.
Заполнение ковша материалом производится традиционно, путем перемещения вперед базовой машины, подъема стрелы и поворота ковша. Блокирование гидроаккумулятора 6 обеспечивает точное и четкое управление стрелой. После окончания набора материала производится подъем стрелы и поворот ковша в транспортное положение. При занятии ковшом транспортного положения датчик 11, на гидроцилиндре поворота ковша 1, включает питание катушки гидроклапана 4, который разблокирует гидроаккумулятор 6. Золотник гидрораспределителя 3 в это время занимает позицию "П" подъема стрелы или позицию "Т" транспортную, но в обеих позициях гидроаккумулятор 6 сообщается с поршневыми полостями гидроцилиндров 2 подъема стрелы. Поскольку ковш загружен материалом, то величина давления рабочей жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров 2 больше величины давления в гидроаккумуляторе 6, поэтому происходит уравнивание давлений. Плавность уравнивания давлений осуществляется управляемым дросселем 5. Давлением рабочей жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров 2, поршень со штоком гидроцилиндра управления 8, преодолевая усилие упругого элемента, вдвигаются и уменьшают площадь проходного сечения гидродросселя 5. Во время перемещения погрузчика к месту разгрузки золотник гидрораспределителя 3 занимает позицию "Т" и соединяет поршневые полости гидроцилиндров 2 с гидроаккумулятором 6, образующим упругую связь между рабочим оборудованием и базовой машиной. Этим достигается демпфирование колебаний, возникающих при перемещении погрузчика по неровностям опорной поверхности. Снижаются динамические нагрузки на машину и на машиниста, что позволяет увеличить скорость передвижения, сократить продолжительность рабочего цикла и увеличить производительность. При подъезде погрузчика к месту разгрузки, например к самосвальному автомобилю, стрела поднимается переключением золотника гидрораспределителя 3 в позицию "П". Давление рабочей жидкости в поршневых полостях гидроцилиндров 2 и в гидроаккумуляторе 6 остается одинаковое. С началом поворота ковша для разгрузки датчик перемещения 11 отключает питание катушки управления гидроклапана 4, и он блокирует гидроаккумулятор 6, обеспечивая точность и четкость управления стрелой. После разгрузки ковша погрузчик возвращается к месту набора материала, при этом стрела опускается, а ковш приводится в транспортное положение, в котором датчик перемещения 11 включает управляемый гидроклапан 4 и он вновь сообщает поршневые полости гидроцилиндров 2 с гидроаккумулятором 6 и производит уравнивание в них давлений. Осуществляется демпфирование колебаний рабочего оборудования относительно базовой машины на пути перемещения к месту набора материала. Поскольку на обратном пути ковш пустой, то и давление в поршневых полостях гидроцилиндров 2 и в штоковой полости гидроцилиндра 8 уменьшается, а упругий элемент, перемещая поршень, увеличивает площадь проходного сечения гидродросселя 5 для демпфирования колебаний при движении с увеличенной скоростью. Механизм 10 регулирования упругого элемента позволяет изменять демпфирующие свойства в соответствии с конкретными условиями места работы погрузчика. Регулируемый гидродроссель 9 выполняет функции фильтра, задерживающего пикообразные скачки давления, возникающие, например, при переключении золотника гидрораспределителя.
Таким образом, предложенный гидропривод стрелы погрузчика, в сравнении с прототипом, является более простым по устройству, требует меньших затрат на изготовление и, за счет сокращения количества составляющих элементов, более надежный. Повышение точности и четкости управления рабочим процессом способствует повышению производительности. Кроме того, благодаря простоте, предложенный гидропривод может быть использован как при проектировании новых погрузчиков, так и на существующих, путем дооборудований штатного гидропривода дополнительными элементами без изменения конструкции существующих машин.