СИСТЕМА ПРОГРЕВА ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОПРИВОДА
HEATING SYSTEM OF HYDRAULIC DRIVE ELEMENTS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к элементам гидропривода.
Опыт эксплуатации машин в условиях низких отрицательных температур, а также анализ статистических данных показывает, что около 70% всех отказов приходится на узлы и детали гидропривода, что объясняется необеспечением тепловых режимов работы элементов гидропривода (гидроцилиндры, гидромоторы, гидронасосы, гидрораспределители и клапанная аппаратура) в связи с использованием машин несоответствующего климатического исполнения.
При отрицательных температурах элементам гидропривода необходим дополнительный интенсивный прогрев.
Прогрев рабочей жидкости осуществляется как от внешних источников тепла, так и прямым дросселированием [Каверзин С.В. Работоспособность гидравлического привода самоходных машин при низких температурах. Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1986]. Дросселирование заключается в перекачивании рабочей жидкости из гидробака по напорному трубопроводу через насос, дроссель или другое гидравлическое сопротивление, после - обратно в гидробак. При этом способе разогрева тепло от трения подвижных частей вышеуказанных элементов гидропривода передается рабочей жидкости - маслу. Однако при таком способе разогрева рабочей жидкости происходит повышенный износ подвижных частей насоса, дросселя, а также трубопроводов. Кроме того, разогретая рабочая жидкость из гидробака при направлении ее к элементам гидропривода, не участвующих в дросселировании, быстро остывает, что снижает эффективность разогрева.
Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода машин [RU 2258153 C1, МПК F02N 17/06, опубл. 10.08.2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.
Недостатком такой системы является необходимость в прогреве гидробака, а после этого прогрев гидроцилиндра. Это увеличивает время тепловой подготовки гидроцилиндра. Также недостатком указанной конструкции является наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем. Указанная линия является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.
Известен гидроцилиндр [Патент РФ №2351810, МПК F15B 21/04 (2006/01), опубл. 10.04.2009], содержащий корпус, соединенные поршень и шток, штоковую и бесштоковую полости. Поршень имеет проходной канал, в шток встроены дистанционно управляемый клапан и втулка, также имеющая проходной канал. При разогреве гидропривода дистанционно управляемый клапан воздействует на втулку так, что вызывает ее перемещение до совмещения штоковой и бесштоковой полостей гидроцилиндра посредством объединения проходных каналов поршня и втулки.
Недостатком такой системы является сложность конструкции клапана и необходимость в прогреве гидробака, а после этого прогрев гидроцилиндра. Это увеличивает время тепловой подготовки гидроцилиндра.
Известен гидродвигатель [RU 94649 U1, МПК F15B 21/04, опубл. 27.05.2010], содержащий корпус гидроцилиндра, нагревательный элемент, теплоизоляцию. Прогрев осуществляется за счет использования нагревательного элемента. На гидродвигатель намотан нагревательный элемент, подключенный к источнику электрического тока. При контакте нагревательного элемента с корпусом гидродвигателя происходит передача тепла.
Недостатком указанной системы является использование источников электрической энергии. В условия автономного функционирования машин возможность использования электроэнергии ограничена.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является сокращение затрат ресурсов на разогрев или охлаждение элементов гидропривода машин, работающих в полевых условиях при отрицательных температурах, путем оснащения гидропривода системой подогрева гидропривода.
Технический результат предлагаемой системы поддержания теплового состояния элементов гидропривода, на примере гидродвигателя, заключается в повышении эффективности за счет использовании охлаждающей жидкости ДВС для прогрева.
Указанный технический результат достигается тем, что система тепловой подготовки элементов гидропривода содержит двигатель внутреннего сгорания, к системе охлаждения которого присоединены трубопроводы с термостатом, соединенным с радиатором системы охлаждения, и насосом, который через двухпозиционный распределитель соединен с рубашкой гидродвигателя. Кроме того, корпус рубашки может быть выполнен несъемным или съемным, гибким или жестким.
Заявляемое техническое решение поясняется схемой, где на чертеже схематично изображен гидродвигатель на стадии прогрева, стрелками показано направление движения охлаждающей жидкости ДВС (посредством охлаждающей жидкости тепло передается от ДВС в гидропривод). Гидродвигатель имеет рубашку, которая соединена трубопроводами с системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Система тепловой подготовки элементов гидропривода (на примере гидродвигателя) содержит ДВС 1, к системе охлаждения которого присоединены трубопроводы 2, 3, 10, термостат 11, соединенный с радиатором 12. Трубопровод 2 соединен с термостатом 11. Через трубопровод 2 присоединен насос 4, который соединен с двухпозиционным распределителем 5. От двухпозиционного распределителя 5 трубопроводы 6 и 7 соединены с рубашкой 8 гидродвигателя 9. Термостат 11 имеет два положения (охлаждение ДВС 1 через радиатор 12 или прогрев рубашки 8 гидродвигателя 9). Корпус рубашки 8 может быть несъемным (имеет любое общеизвестное неразъемное соединение) или съемным (имеет любое общеизвестное разъемное соединение), гибким (может состоять из композиционных материалов, обладающих влагоизоляционными свойствами и имеющих хорошую теплопроводность, способных выдержать рабочее давление в системе) или жестким (состоит из влагостойких материалов с хорошей теплопроводностью, способных сохранять свою форму, в рабочем режиме и в режиме стоянки).
Прогрев гидродвигателя 9 осуществляют после того, как ДВС 1 начал работать на устойчивых оборотах и прогрелся. Термостат 11 переходит в положение прогрева рубашки 8 гидродвигателя 9. Включают насос 4, который забирает горячую жидкость по трубопроводу 2 от системы охлаждения ДВС 1 и подает по трубопроводу 6 в рубашку 8 гидродвигателя 9 через гидрораспределитель 5. Охлаждающая жидкость передает тепло от двигателя ДВС 1 к гидродвигателю 9. При этом холодная жидкость из рубашки 8 гидродвигателя 9 возвращается для прогрева в систему охлаждения ДВС 1 через трубопроводы 7, гидрораспределитель 5, трубопроводы 3, 10. Циркулируя по замкнутому кругу, горячая жидкость системы охлаждения ДВС 1, прогревает гидродвигатель 9.
При отсутствии необходимости прогрева гидродвигателя 9, термостат 11 переводят в положение охлаждения ДВС 1 через радиатор 12, а гидронасос 4 отключают.
Таким образом, гидродвигатель прогревается за счет охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания, одновременно с этим за счет изменения направления потока горячей охлаждающей жидкости уменьшается время эксплуатации радиатора, что увеличивает срок службы радиатора двигателя внутреннего сгорания. Применение указанной системы нагрева элементов гидропривода позволяет обеспечить их оптимальное тепловое состояние перед началом работы при отрицательных температурах окружающего воздуха за счет использования тепла системы охлаждения ДВС.