ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МНОГОПРИВОДНОЙ МАШИНЫ

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно к гидравлическим системам сельскохозяйственных тракторов и машин, строительно-дорожных и коммунальных машин, станков, самолетов с многоприводным гидравлическим управлением.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей гидравлической системы многоприводной машины, минимум для четырех гидроцилиндров одностороннего или двустороннего действия, достигаемое путем разработки технических предложений, обеспечивающих сокращение количества гидрораспределителей (далее в тексте «распределитель») для независимого или группового управления гидроцилиндрами (далее «цилиндр»). Технические решения поставленной задачи заключаются в разработке новой гидравлической схемы подключения агрегатов системы, в организации новой функциональной специализации, выборе схем, количества позиций и каналов распределителей, включенных в систему. Известна гидравлическая система многоприводной машины, в которой было предложено комплектовать агрегаты гидравлической системы сокращенным количеством распределителей, что достигается применением распределителей с двумя разными функциями управления: один вид распределителей обеспечивает выбор для включения в работу одного из 2-х незазисимо работающих цилиндров, подключенных к нему, а второй вид - один общий распределитель, управляющий выбором режима работы цилиндра. Это техническое решение признано полезной моделью с патентом №147893. Оно реализует задачу сокращения количества распределителей в гидросистеме по формуле:
где Nr - общее количество потребных распределителей;
Nc - общее количество независимо работающих цилиндров.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу дальнейшего сокращения потребных распределителей управления независимо работающими цилиндрами. Существенным техническим признаком, характеризующим предлагаемую полезную модель, отличительным от аналога, является подключение к распределителю выбора цилиндра не 2-х цилиндров, а группы из 3-х и более цилиндров. Цилиндры в количестве Z, подключенные к одному распределителю выбора цилиндра будут в дальнейшем именоваться «группа». В отличие от существующих гидравлических систем, в которых каждый цилиндр управляется своим распределителем (Z=1), назовем гидравлическую систему, в которой Z>1 - дифференциальной. Такая гидравлическая система позволит формулу (1) изменить так, что знаменатель в ней соответственно запишется равным Z, т.е. количество распределителей в системе определится по формуле:
Анализ формулы (2) (таблица 1) показывает, что эффективность дифференциальной гидросистемы проявляется, как и в известной гидросистеме при количестве независимо работающих цилиндров не менее 4-х и растет с увеличением их количества, с распределителями управления максимально возможными по количеству группами цилиндров.
Распределитель выбора цилиндра группы получает необычные функции и аналогов его нет.
При этом он должен отвечать следующим требованиям:
1) общее число позиций золотника распределителя: Z+1;
2) распределитель с закрытым центром, в нейтральном положении золотника, выставляемом возвратной пружиной, обеспечивает запирание обеих полостей всех цилиндров группы, напорного и сливного маслопроводов.
3) каждое из остальных Z фиксированных положений золотника обеспечивает подключение полостей одного выбранного цилиндра к напорному и сливному маслопроводу, при этом маслопроводы остальных цилиндров группы заперты;
4) управление распределителем ручное от рукоятки и возвратной пружиной, возможно и дистанционное управление;
5) расположение резьбовых отверстий подключения маслопроводов нагнетания, слива и маслопроводов к двум полостям каждого цилиндра, должны обеспечивать удобный доступ к ним стандартным инструментом для монтажа и обслуживания арматуры маслопроводов.
Авторы провели конструкторскую проработку по этим требованиям к распределителям групп с числом Z=3, 4, 5, 6, с ручным управлением. Ограничением размеров групп являются рост массы, габаритов и стоимости производства распределителя групп при росте размера числа Z подключаемых к нему цилиндров.
Распределитель, управляющий режимами работы выбранного цилиндра, является единым в дифференциальной гидравлической системе и представляет собой двухпозиционный, электро-управляемый распределитель с открытым центром. Этот распределитель не зависит от размера группы Z, освоен производством и в эксплуатации.
В качестве примера представлена гидравлическая схема управления четырьмя независимо работающими цилиндрами, подключенными группой к одному распределителю (фигура 1).
Электрическая схема управления представлена на фигуре 2.
Гидравлическая схема состоит из масляного бака 1, насоса 2, распределителя выбора режимов 3, который выполнен двухпозиционным с открытым центром, с электромагнитным управлением, распределителя выбора цилиндра группы 4, десятиканального пятипозиционного с закрытым центром, с ручным управлением, четырех цилиндров двухстороннего действия 5, 6, 7, 8, выводных клемм 9, предохранительного клапана непрямого действия 10 в комплектации по ГОСТ 21145-75, включающего перепускной и предохранительный клапаны, канал управления и двухпозиционный распределитель разгрузки насоса 11, магистрали напорной 12, магистрали слива 13, фильтра 14. Цифры в кругах, расположенных под позициями золотника распределителя 4, указывают номер цилиндра, включающегося в работу в этом положении золотника. К первому, второму, третьему и четвертому каналам распределителя 4 подключены поршневые полости цилиндров, к пятому, шестому, седьмому и восьмому - штоковые, девятый и десятый каналы соединяются с напорной 12 и сливной 13 магистралями через распределитель 3. Золотники распределителей 3 и 11 выставляются в исходное положение возвратной пружиной, а перемещаются во вторую позицию соответственно электромагнитами 15 и 16. Золотник распределителя 4 выставляется в среднее положение возвратной пружиной, а в положения, соответствующие выбранному цилиндру, рукояткой ручного управления.
Электрическая схема (фигура 2) состоит из электромагнита 15, управляющего золотником распределителя выбора режимов 3, электромагнита 16, управляющего золотником распределителя разгрузки насоса 11 предохранительного клапана, источника питания 17, однополюсного двухпозиционного переключателя 18 с контактами 19 и 20, диода 21.
На фигурах 1 и 2 схема изображена в режиме «заперто». Тумблер переключателя 18, расположенного на рукоятке распределителя группы, в среднем положении, питание на электромагниты 15 и 16 не подается. В этом режиме золотники распределителей 3 и 11 находятся в исходной позиции. Золотник распределителя 4 установлен в среднем положении. Полости цилиндров заперты. При этом обеспечивается разгрузка насоса через предохранительный клапан, который направляет основной поток масла через распределитель 11 в магистраль слива 13.
Рассмотрим процесс работы цилиндра 5 в режиме «подъем». Рукояткой распределителя группы 4 золотник перемещается влево до фиксации рукоятки в позицию, соответствующую выбранному цилиндру группы, одновременно переключается в позицию «подъем» тумблер переключателя 18, замыкается контакт 19, на электромагнит 16 подается питание (см. фигура 2), он перемещает золотник распределителя 11 влево, предохранительный клапан 10 прекращает разгрузку потока от насоса, напор масла магистрали 12 через распределители 3 и 4 направляется в поршневую полость цилиндра 5, штоковая полость цилиндра соединяется с магистралью слива через распределители 3 и 4. Распределитель 3 находится в исходной позиции, так как диод 21 не допускает подвод питания к электромагниту 15. Осуществляется режим «подъем». После завершения режима тумблер переключателя 18 необходимо вернуть в среднее положение и одновременно снять с фиксатора рукоятку управления распределителя 4, при этом возвратная пружина выставляет золотник распределителя 4 в нейтральное положение, запирая отработавший цилиндр, подача питания на электромагнит 16 прекращается, золотник распределителя 11 пружиной возвращается в исходное положение и предохранительный клапан снова обеспечивает разгрузку насоса 1.
Для обеспечения работы выбранного цилиндра 5 в режиме «опускание», рукоятка распределителя 4 перемещается влево и фиксируется, одновременно тумблер переключателя 18 перемещается в позицию «опускание», замыкая контакт 20. При этом подается питание к электромагнитам 16 и 15. Электромагнит 16 перемещает влево золотник распределителя 11, прекращая разгрузку насоса 1, электромагнит 15 перемещает влево золотник распределителя режима 3, обеспечивая направление потока масла от насоса через распределитель режима 4 в штоковую полость цилиндра 5, одновременно соединяя поршневую полость цилиндра 5 с магистралью слива, обеспечивая режим опускания цилиндра 5. Запирание цилиндра после завершения режима производится как и в режиме «подъем».
Для обеспечения режима «плавающий» цилиндра 5, рукоятка распределителя 4 перемещается как и в предыдущих режимах, но тумблер переключателя 18 остается в среднем положении. В этом случае электромагниты 15 и 16 обесточены, золотники распределителей 3 и 11 возвратными пружинами установлены в исходное положение, насос разгружается через клапан 10, а обе полости цилиндра 5 соединяются с магистралью слива и между собой, что обеспечивает работу цилиндра в «плавающем» режиме. Запирание цилиндра после завершения режима производится рукояткой управления распределителя 4.
Подобным образом можно включить в работу любой цилиндр группы, фиксируя рукоятку распределителя в положении, соответствующем выбранному цилиндру, обеспечивая при этом переключателем 18 установку нужного режима работы выбранного цилиндра. Система допускает использование неограниченного количества дополнительных цилиндров, которые различными группами Z цилиндров подключаются к дополнительному распределителю группы, подключенному к клеммам 9, а все остальные агрегаты системы сохраняются без изменений, при этом на рукоятках дополнительных распределителей групп устанавливаются переключатели, подключаемые параллельно переключателю 18. Следует отметить, что в группу подключаются цилиндры с такими режимами работы, чтобы включение одного цилиндра из группы исключало включение других.
Таким образом, заявляемая полезная модель решает поставленную задачу создания работоспособной гидравлической системы многоприводной машины с расширенными функциональными возможностями. Расширение функциональных возможностей обеспечивается значительным уменьшением количества золотниковых распределителей в гидравлической системе, что позволяет уменьшить габариты системы, ее вес и стоимость. Заявляемая полезная модель применима для гидравлических систем с неограниченным количеством цилиндров, позволяет задавать различные режимы работы цилиндров одновременно.