ГИДРОПРИВОД ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
CONTINUOUS-ACTION EXCAVATING MACHINE HYDRAULIC DRIVE

Изобретение относится к землеройной технике, в том числе, к строительным и дорожным машинам непрерывного действия.
Известен гидропривод многоковшового экскаватора, включающий гидрораспределитель, соединенный с напорной и сливной гидролиниями и с гидроцилиндром подъема рабочего оборудования, гидроаккумулятор, регулируемые дроссели и обратный клапан (RU патент 2036283, E02F 9/22). В известном устройстве предпринята попытка повысить надежность землеройной машины за счет снижения нагруженности рабочего оборудования, путем остановки машины, при увеличении до критического значения нагрузки. Однако эта попытка не очень удачная, поскольку схема устройства не вполне соответствует описанию. Так по схеме на фиг. 1, штоковая полость гидроцилиндра подъема рабочего оборудования, воспринимающая, согласно описанию, нагрузку на рабочее оборудование со стороны грунта заблокирована золотником гидрораспределителя и не имеет связи с остальными элементами гидропривода. Можно предположить, что автор ошибочно указал на повышение давления в штоковой полости, вместо поршневой, при нагрузке рабочего оборудования, но в таком случае в заблокированной штоковой полости образуется недопустимое для гидропривода разряжение. Поэтому известное устройство не позволяет решить поставленную задачу.
Известен и другой гидропривод землеройной машины не прерывного действия, наиболее близкий к заявляемому по технической сущности, и принятый заявителем за прототип, содержащий гидрораспределитель, соединенный с напорной и сливной гидролиниями и с гидроцилиндром подъема рабочего оборудования, гидропривод вращения рабочего органа, гидродвигатель привода ходового оборудования и гидроцилиндр управления скоростью гидродвигателя привода ходового оборудования (SU а.с. 1564293, E02F 9/22). Второе известное устройство позволяет автоматически регулировать скорость движения базовой машины в зависимости от величины нагрузки на привод вращения рабочего органа, а также обеспечивает подъем рабочего оборудования при увеличении до заданного значения нагрузки, действующей на него. Однако и второй известный гидропривод имеет недостатки. Один из которых заключается в том, что для регулирования скорости привода ходового оборудования, имеющего большую мощность, используется дроссельный способ, приводящий к большим бесполезным затратам энергии при дросселировании рабочей жидкости. Кроме того, соотношение нагрузки рабочего органа и скорости машины регулируется путем изменения упругости пружины в гидроцилиндре управления, однако машинисту сложно установить оптимальное их соотношение из-за отсутствия надежной количественной информации о величине указанных параметров. Это может привести в одном случае к буксованию движителей, уменьшению скорости и увеличению нагрузки на рабочее оборудование, что снижает надежность машины или в другом случае к недогрузке рабочего оборудования, что снижает производительность землеройной машины. Другой недостаток известного гидропривода заключается в том, что при увеличении нагрузки на рабочее оборудование, например в случае прохождения участка грунта с повышенной прочностью, оно выглубляется во время движения машины. Для возобновления работы машины ее необходимо возвращать назад и опускать рабочее оборудование, а это ведет к излишним затратам времени и к снижению производительности.
Предлагается гидропривод землеройной машины непрерывного действия, устраняющий отмеченные недостатки и позволяющий повысить производительность и надежность, при одновременном снижении энергоемкости рабочего процесса.
Гидропривод землеройной машины непрерывного действия включает, гидрораспределитель, соединенный с напорной и сливной гидролиниями, и с гидроцилиндром подъема рабочего оборудования, гидропривод вращения рабочего органа, гидропривод ходового оборудования с гидроцилиндром управления и регулируемые гидродроссели. Гидропривод снабжен гидроаккумулятором, редукционным гидроклапаном, манометрическим датчиком с вентилем и гидроклапаном ИЛИ. Гидрораспрелелитель выполнен с возможностью соединения, в одной из позиций золотника, полости опускания гидроцилиндра рабочего оборудования с одним боковым отводом гидроклапана ИЛИ, второй боковой отвод которого, сообщен с напорной гидролинией гидропривода вращения рабочего органа. Средний отвод гидроклапана ИЛИ сообщен через первый регулируемый гидродроссель и первый обратный гидроклапан со штоковой полостью гидроцилиндра управления, соединенного штоком с механизмом регулирования скорости гидропривода ходового оборудования. Поршневая полость гидроцилиндра управления соединена, через второй регулируемый гидродроссель и второй обратный гидроклапан, с гидроаккумулятором, который одной гидролинией сообщен с манометрическим датчиком и через вентиль со сливом и второй гидролинией сообщен через редукционный гидроклапан, с напорной гидролинией. Манометрический датчик выполнен со шкалой проградуированной в единицах удельного сопротивления копанию, кПа.
Предложенный гидропривод позволяет, в отличие от прототипа, уменьшить затраты энергии за счет исключения дросселирования рабочей жидкости, путем использования регулируемого гидродвигателя и объемного способа изменения скорости привода ходового оборудования. Снабжение гидропривода гидроаккумулятором и манометрическим датчиком со шкалой, проградуированной в единицах удельного сопротивления копанию, позволяет машинисту иметь более наглядную и точную количественную информацию о величине устанавливаемого соотношения нагрузки привода вращения рабочего органа и скорости движении базовой машины. Это снижает возможность перегрузки рабочего оборудования и буксование движителей, а следовательно повышает надежность и производительность при одновременном снижении энергозатрат. Снабжение гидропривода гидроклапаном ИЛИ и соединение через него полости гидроцилиндра подъема рабочего оборудования с гидроцилиндром управления гидродвигателя ходового оборудования, обеспечивает пропорциональное снижение скорости базовой машины при встрече с участками грунта повышенной прочности, без выглубления рабочего оборудования, как это осуществляется в прототипе. Это упрощает управление рабочим процессом и способствует повышению производительости.
На фиг. 1 изображен гидропривод землеройной машины непрерывного действия.
Для лучшего восприятия устройства и действия предложенного гидропривода, он изображен на фиг. 1 в привязке к базовой машине 1 и рабочему оборудованию 2. Гидроцилиндр 3 подъема рабочего оборудования соединен с четырехпозиционным гидрораспределителем 4, сообщенным с напорной и сливной гидролиниями и с первым боковым отводом гидроклапана 5 с логической функцией ИЛИ. Второй боковой отвод клапана 5 сообщен с напорной гидролинией гидродвигателя 6, привода ходового оборудования. Поршневая полость гидроцилиндра управления 9 сообщена через регулируемый гидродроссель 11 и обратный гидроклапан 12 с гидроаккумулятором 13. Гидроаккумулятор сообщен через редукционный гидроклпаппан 14 с напорной гидролинией, а через вентиль 15 со сливной гидролинией, а кроме того, он сообщен с манометрическим датчиком 16. Шкала датчика 16 проградуирована в единицах удельного сопротивления копанию, кПа.
Гидропривод землеройной машины непрерывного действия работает следующим образом. Вначале определяют плотномером ДорНИИ категорию грунта и, используя редукционный гидроклапан 14 и вентиль 15, устанавливают величину давления зарядки гидроаккумулятора 13, соответствующую категории прочности, ориентируясь показаниями по шкале манометрического датчика 16. Затем включается привод 6 вращения рабочего органа и привод 10 ходового оборудования, при этом золотник гидрораспределителя 4 поднимается вверх в крайнюю позицию, в которой поршневая полость гидроцилиндра 3 подъема рабочего оборудования, соединяется с левым боковым отводом клапана 5. С началом взаимодействия рабочего органа с грунтом, возникает и повышается давление рабочей жидкости в напорной гидролинии гидродвигателя 6, в соединенном с ней гидроклапане 5 и в штоковой полости гидроцилиндра управления 9. Под действием этого давления, поршень и шток гидроцилиндра, преодолевают установленную величину давления зарядки гидролаккумулятора 13 и перемещаются, воздействуя на механизм регулирования скорости машины, уменьшая ее. Регулируемый гидродроссель 7 выполняет функции фильтра, задерживающего кратковременные скачки давления, образуемые в результате взаимодействия рабочего органа с грунтом или при включениях золотников гидрораспределтителей. Обратный гидроклапан 8 ускоряет восстановление скорости при последующим уменьшении нагрузки на рабочий орган. С началом движения базовой машины возникает сопротивление ее передвижению, действующее на рабочее оборудование 2 и на гидроцилиндр 3. В поршневой полости гидроцилиндра 3 повышается давление, которое передается через гидрораспределитель 4 в левый отвод гидроклапана 5 и далее через регулируемый гидродроссель 7 в штоковую полость гидроцилиндра управления 9. Шток гидроцилиндра 9 перемещается и воздействует на механизм регулирования скорости базовой машины, уменьшая ее по мере увеличения сопротивления движению, вплоть до полной остановки,при встрече с непреодолимым препятствием. Регулируемый гидродроссель 11 и обратный гидроклапан 12 позволяют регулировать быстродействие включений.
Таким образом, предложенный гидропривод землеройной машины непрерывного действия, обеспечивает автоматическое регулирование скорости перемещения базовой машины по двум параметрам, а именно по величине загрузки двигателя вращения рабочего органа и по величине нагрузки на рабочее оборудование. Использование объемного способа регулирования скорости ходового оборудования вместо дроссельного, как в прототипе, обеспечивает снижение затрат энергии. Кроме того, обеспечивается регулирование допустимой величины тягового усилия, в соответствии с конкретными свойствами разрабатываемого грунта, путем задания величины давления зарядки гидроаккумулятора. Зарядка гидроаккумулятора существенно облегчается благодаря возможности количественной оценки ее величины по шкале манометрического датчика. Возможность регулирования величины допускаемого тягового усилия по сцеплению движителей с грунтом, снижает возможное буксование и перегрузки ходового и рабочего оборудований, что повышает надежность и производительность.