ГИДРОПРИВОД ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА СТРЕЛЫ МАНИПУЛЯТОРА
HYDRAULIC DRIVE OF THE MANIPULATOR BOOM LOAD-LIFTING MECHANISM

Изобретение относится к грузоподъемным устройствам, а именно к гидроприводам стреловых погрузчиков навесного типа.
Известен навесной универсальный манипулятор ЛВ-185, механизм подъема, стрелы которого выполнены в виде гидроцилиндра, шарнирно соединенного со стрелой и основанием манипулятора. (Гидроманипуляторы и лесное технологическое оборудование [Текст]: монография / И.М. Бартенев, З.К. Емтыль, А.П. Татаренко, М.В. Драпалюк, П.И. Попиков, Л.Д. Бухтояров; под ред. И.М. Бартенева. - М.: ФЛИНТА: Наука, 2011. - 408 с.).
Недостатком известного устройства являются повышенные энергозатраты, требующиеся для стрелы манипулятора, обусловленные необходимостью создания больших усилий со стороны гидроцилиндра, для обеспечения поворотов стрелы при подъеме или опускании груза.
Известен механизм подъема стрелы, состоящий из гидроцилиндра, шарнирно закрепленного на опорной раме и на стреле. С целью получения постоянной угловой скорости перемещения стрелы и снижения давления в гидроцилиндре, шарнир крепления его к стреле помещен в пазу последней и при помощи двух шатунов связан с двумя двуплечими рычагами, поворачивающимися вокруг оси, закрепленной на стреле, и взаимодействующими с цапфами, которыми снабжен гидроцилиндр. Стрела снабжена направляющей с пазом, в котором расположен палец, соединяющий проушину гидроцилиндра со стрелой. Проушина имеет цапфы, которые входят также в отверстия, выполненные в форме пазов на концах двуплечих рычагов. Рычаги могут поворачиваться относительно неподвижной оси, закрепленной на стреле. К противоположным концам этих рычагов с помощью пальцев шарнирно прикреплены шатуны, которые также связаны при помощи пальца с проушиной гидроцилиндра (авторское свидетельство на изобретение №468868, B66C 23/82, опубл. 30.04.1975).
Недостатком данного устройства является то, что при остановках стрелы в промежуточных положениях не происходит демпфирования колебаний рабочей жидкости, т.к. демпфер установлен в крышке гидроцилиндра и колебания давления жидкости гасятся только в конечных положениях поршня, что снижает надежность и производительность механизма.
Наиболее близким по технической сущности решением, принятым за прототип, является гидропривод грузоподъемного механизма, включающий насос, гидрораспределитель, гидроцилиндр привода грузоподъемной стрелы, дополнительный демпфер, объемы полостей которого соединены со штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра через обратные клапаны и относятся между собой как объемы штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра за счет различных диаметров концевых частей плунжера (патент на полезную модель №89091, B66C 13/42, опубл. 27.11.2009), принят за прототип.
Недостатком данного гидропривода грузоподъемного механизма является то, что он не позволяет аккумулировать энергию торможения при опускании стрелы с грузом.
Задачей изобретения является рекуперация энергии, накапливаемой при опускании стрелы с грузом в режиме торможения.
Достигаемый технический результат: при опускании стрелы с грузом G энергия торможения накапливается в дополнительном гидроцилиндре, в результате чего происходит повышение давления рабочей жидкости, и когда оно превышает величину предварительной зарядки аккумулятора, жидкость поступает в гидроаккумулятор, а при полной его зарядке накопленная энергия торможения возвращается в гидросистему при движении стрелы с грузом на подъем, что позволяет снизить энергозатраты, повысить производительность и надежность манипулятора.
Для этого гидропривод грузоподъемного механизма стрелы манипулятора, включающий насос, гидрораспределитель, гидроцилиндр привода грузоподъемной стрелы, дополнительный демпфер, объемы полостей которого соединены со штоковой и поршневой полостями гидроцилиндра через обратные клапаны и относятся между собой как объемы штоковой и поршневой полостей гидроцилиндра за счет различных диаметров концевых частей плунжера, согласно изобретению снабжен дополнительным гидроцилиндром, шарнирно соединенным параллельно гидроцилиндру привода со стрелой и основанием манипулятора, гидроаккумулятором, имеющим гидравлическую связь с поршневой и штоковой полостями дополнительного гидроцилиндра через обратные клапаны и напорную гидролинию, рабочий объем которого равен объему поршневой полости дополнительного гидроцилиндра, демпфером с дросселирующими отверстиями диаметром 3-4 мм, выполненными в концевых частях плунжера.
На фиг. 1 представлена схема гидропривода грузоподъемного механизма стрелы манипулятора.
Гидропривод грузоподъемного механизма стрелы манипулятора состоит из гидробака 1, насоса 2, гидрораспределителя 3, гидроцилиндра 4 привода грузоподъемной стрелы 5 с подводящей 6 и отводящей 7 гидролиниями, дополнительного гидроцилиндра 8, шарнирно соединенного параллельно гидроцилиндру привода 4 со стрелой 5 и основанием 9 манипулятора. Поршневая и штоковая полости дополнительного гидроцилиндра 8 имеют возможность сообщения через обратные клапаны 10 и 11 и напорную гидролинию 12 с гидроаккумулятором 13, объем которого равен объему поршневой полости дополнительного гидроцилиндра 8, а через обратные клапаны 14 и 15 и сливную гидролинию 16 сообщаются с гидробаком 1. Разгрузочно-автоматический узел 17 включает в себя обратный 18, разгрузочный 19 и предохранительный 20 клапаны. Для слива рабочей жидкости из гидрораспределителя 3 в гидробак 1 установлены фильтр 21 и обратный клапан 22. К подводящей 6 и отводящей 7 гидролиниям гидроцилиндра 4 подключен дополнительный демпфер 23 через обратные клапаны 24 и 25, в корпусе которого размещен ступенчатый плунжер 26 с дросселирующими каналами диаметром 3-4 мм в его концевых частях.
Устройство работает следующим образом.
При подъеме стрелы с грузом G рабочая жидкость, нагнетаемая из гидробака 1 насосом 2, направляется по подводящей гидролинии 6 в поршневую полость гидроцилиндра 4. Одновременно поршень дополнительного гидроцилиндра 8 перемещается вниз и в его поршневой полости возникает разрежение, в результате чего жидкость поступает из гидробака 1 через обратные клапаны 14 и 15.
При опускании стрелы с грузом для укладки его в заданное положение рабочая жидкость подается в штоковую полость гидроцилиндра 4. Одновременно поршень гидроцилиндра 8 перемещается вверх, накапливая энергию торможения, в результате чего происходит повышение давления рабочей жидкости в поршневой полости, и когда оно превышает величину предварительной зарядки аккумулятора, жидкость поступает через обратные клапаны 10 и 11 в гидроаккумулятор 13, уменьшая количество дросселируемой жидкости в предохранительном клапане 20 и потери энергии на ее нагревание.
В процессе работы гидропривод механизма подъема при полностью заряженном гидроаккумуляторе 13 с помощью разгрузочного клапана 19 отключается от насоса 2, который в этом случае работает в холостом режиме, что снижает мощность на его привод. При последующих подъемах стрелы накопленная энергия из гидроаккумулятора 13 поступает в поршневую полость гидроцилиндра 4, снижая энергозатраты на подъем груза. При недостаточной заряженности гидроаккумулятора 13 и снижения в нем давления ниже допустимого бесперебойную работу гидропривода обеспечивает насос 2 через нормально открытый обратный клапан 18.
При остановках механизма подъема стрелы с грузом в промежуточных положениях гидролинии 6 и 7 отключаются от гидросистемы с помощью гидрораспределителя 3, и они становятся запертыми. Однако стрела 5 с грузом G под действием инерционных сил продолжает свое движение в заданном направлении, а затем под действием упругих свойств элементов гидропривода (гидроаккумулятор и рукава высокого давления) возвращается в обратном направлении, т.е. возникают колебательные процессы, вызывающие всплески давления рабочей жидкости в гидролиниях 6 и 7. При всплеске давления в гидролинии 6 часть жидкости, равной объему деформации упругих элементов гидропривода, поступает в демпфер 23 через обратный клапан 24, перемещая плунжер 26 влево, при этом жидкость вытесняется в гидролинию 7 через дросселирующий канал диаметром 3-4 мм в плунжере 26. При всплеске давления в гидролинии 7 часть жидкости поступает в демпфер 23 через обратный клапан 25, перемещая плунжер 26 вправо, при этом жидкость поступает в гидролинию 6 через дросселирующий канал в плунжере 26 и всплески давления в переходном режиме гасятся. В результате гашения колебаний жидкости снижается динамическая нагрузка на металлоконструкцию стрелы 5 грузоподъемного механизма.