ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ МАШИНЫ, МАШИНА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
HYDRAULIC SYSTEM FOR MACHINE, MACHINE AND METHOD OF CONTROLLING HYDRAULIC SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится в целом к гидравлической системе, в частности, к гидравлической системе, содержащей два насоса постоянной производительности, и к машине, содержащей такую гидравлическую систему.
Уровень техники
Машины, такие как погрузчики, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры или другие виды тяжелой техники, выполняющие различные действия посредством множества приводных механизмов, работающих за счет подачи рабочей жидкости от одного или более насосов машины, оборудуют. Среди этих машин бульдозер является наиболее широко применяемой многофункциональной инженерной машиной с навесным оборудованием, включающим в себя отвал, установленный в передней части бульдозера, и рыхлитель, установленный в его задней части, приводимые в действие гидравлической системой машины для эффективного выполнения операций по рыхлению, разравниванию и перемещению грунта и песка. В гидравлической системе некоторых современных бульдозеров используют плунжерный насос переменной производительности для подачи рабочей жидкости в рабочее оборудование. Кроме того, в целях экономии мощности, подачу рабочей жидкости регулируют системой, реагирующей на изменение нагрузки. Недостатком является высокая стоимость плунжерного насоса, что в целом удорожает стоимость всей машины. Стоимость насоса постоянной производительности меньше стоимости плунжерного насоса переменной производительности, однако, проблемой является повышение скорости рабочего оборудования при малой нагрузке и снижение скорости при большом выходном усилии.
Изобретение позволяет преодолеть один или более из указанных выше недостатков и/или другие проблемы известного уровня техники.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является гидравлическая система для машины, содержащая первый насос постоянной производительности и второй насос постоянной производительности для подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр, приводящий в действие рабочее оборудование машины, а также включающая в себя гидрораспределитель, имеющий первое входное отверстие, гидравлически связанное с первым насосом постоянной производительности, и второе входное отверстие, гидравлически связанное со вторым насосом постоянной производительности, первое выходное отверстие, гидравлически связанное с гидроцилиндром, приводящим в действие рабочее оборудование машины, и второе выходное отверстие, гидравлически связанное с баком, причем гидрораспределитель имеет первое рабочее положение, в котором рабочая жидкость, закачиваемая как первым насосом постоянной производительности, так и вторым насосом постоянной производительности, направляется в гидроцилиндр, и второе рабочее положение, в котором рабочая жидкость, закачиваемая только вторым насосом постоянной производительности, направляется в гидроцилиндр, а рабочая жидкость, закачиваемая первым насосом постоянной производительности, направляется непосредственно обратно в бак.
Другим объектом изобретения является машина, содержащая гидравлическую систему.
Дополнительным объектом изобретения является способ управления гидравлической системой машины, содержащей первый насос постоянной производительности и второй насос постоянной производительности для подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр, приводящий в действие рабочее оборудование машины, и бак, причем при давлении обратной связи по нагрузке в гидравлической системе меньше установочного давления, рабочую жидкость, закачиваемую как первым насосом постоянной производительности, так и вторым насосом постоянной производительности, направляют в гидроцилиндр одновременно, а когда давление обратной связи по нагрузке достигает установочного давления, в гидроцилиндр направляют рабочую жидкость, закачиваемую только вторым насосом постоянной производительности, при этом рабочую жидкость, закачиваемую первым насосом постоянной производительности, направляют непосредственно обратно в бак.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение более подробно описано со ссылками на чертежи. Варианты осуществления изобретения и соответствующие чертежи являются поясняющими и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.
На фиг. 1 показана гидравлическая система согласно изобретению, схематичный вид;
фиг. 2 - гидрораспределитель в соответствии с вариантом осуществления, используемый в гидравлической системе, показанной на фиг. 1.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично показана гидравлическая система 10 в соответствии с изобретением для машины типа гусеничного бульдозера, при этом гидравлическая система 10 содержит два насоса постоянной производительности, а именно первый насос 12 постоянной производительности и второй насос 14 постоянной производительности, подающие рабочую жидкость из бака 18 в гидроцилиндр для приведения в действие рабочего оборудования машины (не показано). Рабочее оборудование может представлять собой отвал, вилочное устройство, приводное устройство, режущее устройство, ковш, плужный снегоочиститель или любые другие устройства, известные в данной области техники для выполнения определенных задач. Рабочее оборудование, приводимое в действие гидроцилиндром, способно выполнять различные действия: подъем, наклон, поворот, вращение, качание или любые другие манипуляции, известные в данной области техники.
Как показано на фиг. 1, первый насос 12 постоянной производительности и второй насос 14 постоянной производительности приводятся в действие общим приводным валом двигателя, при этом рабочая жидкость от двух насосов постоянной производительности может быть подана в соответствующий гидроцилиндр посредством гидрораспределителя 16, например, двухпозиционного четырехходового клапана, имеющего первое входное отверстие Р1, гидравлически связанное с первым насосом 12 постоянной производительности, и второе входное отверстие Р2, гидравлически связанное со вторым насосом 14 постоянной производительности, первое выходное отверстие А, гидравлически связанное с гидроцилиндром, приводящим в действие рабочее оборудование, и второе выходное отверстие Т, гидравлически связанное с баком 18. Гидрораспределитель 16 может иметь два рабочих положения, причем в первом рабочем положении (левое положение на фиг. 1) рабочая жидкость, закачиваемая первым и вторым насосами 12, 14 постоянной производительности, направляется гидрораспределителем 16 в гидроцилиндр одновременно, в результате чего, происходит слияние потоков от двух насосов постоянной производительности, а во втором положении (правое положение на фиг. 1) рабочая жидкость, закачиваемая только вторым насосом 14 постоянной производительности, направляется гидрораспределителем 16 в гидроцилиндр, при этом рабочая жидкость, закачиваемая первым насосом 12 постоянной производительности, непосредственно направляется обратно в бак 18. Гидрораспределитель 16 автоматически переключается между первым и вторым рабочими положениями посредством давления обратной связи по нагрузке в гидравлической системе. Давление обратной связи от нагрузки, как показано на фиг. 1, может достигать отверстия 22 гидрораспределителя 16 по каналу 20 управления. Когда давление обратной связи по нагрузке является относительно небольшим, гидрораспределитель 16 под воздействием пружины 24 с левой стороны смещается в левое положение и, в этом случае, первый и второй насосы постоянной производительности работают в состоянии слияния потоков, одновременно направляя в соответствующий гидроцилиндр рабочую жидкость как от первого, так и от второго насосов постоянной производительности, для управления быстрым перемещением соответствующего рабочего оборудования так, что производительность гидравлической системы 10 повышается. Когда достигается установочное давление гидрораспределителя 16, давление обратной связи по нагрузке преодолевает усилие смещения пружины 24 с левой стороны так, что гидрораспределитель 16 переводится в правое положение. Теперь только рабочая жидкость, закачиваемая вторым насосом 14 постоянной производительности, направляется в гидроцилиндр для управления перемещением рабочего оборудования, а рабочая жидкость, закачиваемая первым насосом 12 постоянной производительности, направляется непосредственно обратно в бак 18. Таким образом, снижаются потери мощности системы и предотвращается ее перегрев.
Гидрораспределитель 16, показанный на фиг. 1 представляет собой двухпозиционный четырехходовой клапан. Следует отметить, что может быть применен клапан другого подходящего типа, не изменяя сущности изобретения, способный осуществлять указанные выше функции управления.
На фиг. 2 схематично показан гидрораспределитель 16 согласно варианту осуществления изобретения. Гидрораспределитель 16 согласно указанному варианту осуществления изобретения представляет собой клапанный блок, содержащий обратный клапан 2, клапан 4 последовательности и логический клапан 6, при этом второе входное отверстие Р2 находится в прямой гидравлической связи с первым выходным отверстием А посредством гидравлического канала 30, а первое входное отверстие Р1 находится в гидравлической связи с первым выходным отверстием А посредством гидравлических каналов 31, 32, между которыми установлен обратный клапан 2. Логический клапан 6 представляет собой двухпозиционный четырехходовой клапан, содержащий входное отверстие 61, выходное отверстие 62, отверстие 63 управления давлением и отверстие 64 обратной связи по давлению. С одной стороны входное отверстие 61 находится в гидравлической связи с гидравлическим каналом 31, а с другой стороны через дроссельную заслонку находится в гидравлической связи с отверстием 63 управления давлением. Кроме того, входное отверстие 61 находится в гидравлической связи с отверстием 64 обратной связи по давлению. Выходное отверстие 62 находится в гидравлической связи со вторым выходным отверстием Т. Клапан последовательности 4 представляет собой двухпозиционный четырехходовой клапан, содержащий входное отверстие 41, находящееся в гидравлической связи с отверстием 63 управления давлением логического клапана 6; выходное отверстие 42, находящееся в гидравлической связи со вторым выходным отверстием Т; отверстие 43 управления давлением, находящееся в гидравлической связи с гидравлическим каналом 32 (т.е. отверстие 43 управления давлением гидравлически связано с первым выходным отверстием А). Клапан 4 последовательности может переключаться между первым положением, в котором гидравлически разъединяет входное отверстие 41 и выходное отверстие 42, и вторым положением, в котором обеспечивает гидравлическую связь входного отверстия 41 с выходным отверстием 42. Клапан 4 последовательности выполнен с возможностью переключения из первого положения во второе положение, когда в отверстии 43 управления давлением достигается установочное давление. Логический клапан 6 может переключаться между первым положением, в котором гидравлически разъединяет входное отверстие 61 и выходное отверстие 62, и вторым положением, в котором обеспечивает гидравлическую связь входного отверстия 61 с выходным отверстием 62.
При относительно небольшом давлении в первом выходном отверстии А (это давление соответствует давлению обратной связи по нагрузке в гидравлической системе 10) между клапаном 4 последовательности и логическим клапаном 6 отсутствует гидравлическая связь, так что рабочая жидкость от второго насоса 14 постоянной производительности подается во второе входное отверстие Р2 и по гидравлическому каналу 30 достигает первого выходного отверстия А, а рабочая жидкость от первого насоса 12 постоянной производительности подается в первое входное отверстие Р1 и по гидравлическому каналу 31, обратному клапану 2 и гидравлическому каналу 32 достигает первого выходного отверстия А. В этом случае первый и второй насосы 12, 14 постоянной производительности работают в состоянии слияния потоков.
Когда давление в первом выходном отверстии А достигает установочного давления, давление в отверстии 43 управления давлением клапана 4 последовательности также достигает установочного давления, в результате чего, клапан 4 последовательности переключается во второе положение, а рабочая жидкость, скопившаяся между отверстием 63 управления давлением и входным отверстием 41, перетекает обратно в бак 18 через клапан 4 последовательности, что приводит к снижению давления в отверстии 63 управления давлением, и логический клапан 6, соответственно, переключается во второе положение. Таким образом, рабочая жидкость от первого насоса 12 постоянной производительности через логический клапан 6 и первое входное отверстие Р1 направляется непосредственно обратно в бак 18. Рабочая жидкость от второго насоса 14 постоянной производительности направляется только в гидроцилиндр, приводящий в действие рабочее оборудование.
Посредством объединения обратного клапана 2, клапана 4 последовательности и логического клапана 6 в клапанный блок можно уменьшить пространство, занимаемое гидравлической системой 10, и, соответственно, дополнительно снизить стоимость машины, содержащей указанную гидравлическую систему 10. Следует отметить, что гидрораспределитель 16 не ограничивается вариантом, показанным на фиг. 2, и специалисты в данной области техники смогут выполнить другие конструктивные конфигурации, не изменяющие сущность изобретения.
Гидравлическая система 10 в соответствии с изобретением автоматически управляет слиянием и расхождением потоков от первого и второго насосов 12, 14 постоянной производительности посредством использования в гидрораспределителе 16 давления обратной связи от нагрузки. Когда нагрузка является относительно небольшой, первый и второй насосы постоянной производительности быстро и одновременно подают больший поток рабочей жидкости в гидроцилиндр для управления быстрым перемещением рабочего оборудования, в результате чего, повышается производительность машины. Когда нагрузка является большой и давление обратной связи по нагрузке достигает установочного давления, гидрораспределитель 16 направляет рабочую жидкость только от второго насоса 14 постоянной производительности в гидроцилиндр для управления перемещением рабочего оборудования, а рабочую жидкость от первого насоса 12 постоянной производительности направляет непосредственно обратно в бак, в результате чего, снижаются потери мощности системы и предотвращается ее перегрев. Гидравлическая система 10 согласно изобретению имеет простую конструкцию, при этом затраты на производство машины, содержащей указанную гидравлическую систему, значительно снижаются благодаря использованию насосов постоянной производительности, по сравнению с насосами переменной производительности.
Промышленная применимость
Гидравлическая система 10 в соответствии с изобретением особенно подходит для бульдозера, в частности, для гусеничного бульдозера. Принцип действия гидравлической системы 10 будет подробно описан на примере работы бульдозера. Следует принять во внимание, что гидравлическая система 10 подходит для любой машины, в которой управление рабочим оборудованием осуществляется посредством гидроцилиндра.
Рабочее оборудование бульдозера содержит отвал и рыхлитель. Гидравлическая система бульдозера включает в себя подъемный гидроцилиндр, управляющий подъемом и опусканием отвала; гидроцилиндр, управляющий углом наклона отвала; гидроцилиндр, управляющий подъемом и опусканием рыхлителя.
Гидравлическая система 10, схематично показанная на фиг. 1, соединена соответствующими трубопроводами с подъемным гидроцилиндром, гидроцилиндром, управляющим углом наклона, и гидроцилиндром рыхлителя, при этом управляет тем гидроцилиндром, в который гидрораспределитель 16 направляет рабочую жидкость для выполнения требуемой операции посредством, например, соответствующих рычага управления или направленного клапана.
Дальнейшее описание относится к работе подъемного гидроцилиндра.
При работе гидравлической системы 10 рабочая жидкость подается из бака 18 первым и вторым насосами 12, 14 постоянной производительности и направляется в подъемный гидроцилиндр посредством гидрораспределителя 16 для управления подъемом/опусканием отвала. В случае низкой нагрузки, гидрораспределитель 16 обеспечивает возможность работы первого и второго насосов 12, 14 постоянной производительности в состоянии слияния потоков таким образом, что они быстро и одновременно подают большой поток рабочей жидкости в подъемный гидроцилиндр, тем самым быстро поднимая или опуская отвал, в результате чего, повышается эффективность работы. При повышении нагрузки на отвал (например, при перемещении тяжелого грунта), рабочее давление в гидравлической системе увеличивается. Когда давление в системе достигает установочного давления, гидрораспределитель 16 направляет рабочую жидкость от второго насоса 14 постоянной производительности в подъемный гидроцилиндр, управляя подъемом/опусканием отвала, при этом рабочая жидкость от первого насоса постоянной производительности 12 направляется непосредственно обратно в бак.
Подобным образом гидравлическая система 10 способна автоматически регулировать в зависимости от нагрузки расход рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндр, управляющий углом наклона, и/или гидроцилиндр рыхлителя, при этом сохраняется баланс между производительностью и снижением энергетических потерь, а также предотвращается перегрев системы.
Описание, приведенное выше, является пояснением гидравлической системы со ссылкой на варианты ее осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, что возможны различные модификации и изменения предложенной гидравлической системы, не изменяющие сущность изобретения. На основании вышеизложенного описания изобретения и практического применения гидравлической системы для специалистов в данной области техники будут очевидны другие варианты осуществления изобретения. Описание и варианты осуществления следует рассматривать только в качестве примера, а истинный объем изобретения определяется пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.