РАБОЧИЙ МЕХАНИЗМ И СИСТЕМА АВАРИЙНОГО СПУСКА
EMERGENCY ESCAPE SYSTEM AND WORKING MECHANISM

Настоящее изобретение относится к рабочему механизму, в частности перемещаемому перегружающему механизму, в частности гидравлическому экскаватору, с базовым механизмом, кабиной и манипулятором кабины, шарнирно соединенным с базовым механизмом, посредством которого может изменяться позиция кабины относительно базового механизма, причем манипулятор кабины посредством, по меньшей мере, одного гидравлического исполнительного органа может поворачиваться вокруг горизонтальной оси относительно базового механизма и причем кабина шарнирно соединена с манипулятором кабины с возможностью поворота посредством гидравлического устройства регулировки наклона.
Вместе с тем такой рабочий механизм известен из DE 202004019708 U1.
У таких рабочих механизмов посредством манипулятора кабины можно изменять позицию кабин относительно базового механизма, так что оператор всегда имеет оптимальный обзор на рабочую область и/или технологический инструмент рабочего механизма. Если манипулятор кабины поворачивается, то при этом кабина без соответствующего изменения своей ориентации наклонялась бы относительно манипулятора кабины. Посредством устройства регулировки наклона теперь ориентация кабины может быть соответственно изменена или приспособлена для того, чтобы кабину держать в ее нормальной позиции, в которой пол кабины ориентирован по существу, горизонтально. К тому же кабина также может быть ориентирована так, что пол кабины наклонен относительно горизонтали для того, чтобы посредством наклонного расположения кабины оператору сделать возможным более лучший обзор вниз или вверх.
Манипулятор кабины обычно при этом имеет систему аварийного спуска, посредством которой при отказе гидравлики манипулятора кабины, манипулятор кабины с шарнирно соединенной с ним кабиной может быть надежно опущен, так что оператор может без затруднений выйти из кабины.
Здесь у известных рабочих механизмов выявляется, однако, такая проблематика, что угол наклона кабины относительно шарнирного соединения с манипулятором кабины зафиксирован посредством устройства регулировки наклона, так что при поворачивании манипулятора кабины вниз в случае аварийного спуска изменяется наклон кабины. Тем самым кабина при опускании может иметь значительный наклон, вследствие чего оператор подвергается опасности.
Задачей настоящего изобретения является создание надежной системы аварийного спуска для такого рабочего механизма.
Согласно изобретению эта задача решена с помощью рабочего механизма, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения. Соответствующий изобретению рабочий механизм, в частности перемещаемый перегружающий механизм, в частности гидравлический экскаватор, содержит при этом базовый механизм, кабину и манипулятор кабины, шарнирно соединенный с базовым механизмом, посредством которого может изменяться позиция кабины относительно базового механизма. Причем манипулятор кабины посредством, по меньшей мере, одного гидравлического исполнительного органа может поворачиваться вокруг горизонтальной оси относительно базового механизма, причем кабина шарнирно соединена с манипулятором кабины с возможностью поворота посредством гидравлического устройства регулировки наклона. Согласно изобретению, рабочий механизм имеет теперь систему аварийного спуска, у которой предусмотрен аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона кабины, который в случае аварийного спуска делает возможным ориентирование кабины в нормальной позиции. Тем самым обеспечивается, что в случае аварийного спуска кабина приводится в нормальную позицию, в которой пол кабины ориентирован, по существу горизонтально, так что при аварийном спуске манипулятора кабины и кабины не создается опасности травмирования оператора вследствие нежелательного отклонения кабины от нормальной позиции.
Соответствующая изобретению система аварийного спуска к тому же может применяться у какого угодно рабочего механизма, причем, в частности, перегружающие механизмы, к примеру, для древесины, металлолома или любых других грузов, а также экскаваторы и краны с особенным преимуществом могут быть оснащены такой системой аварийного спуска. При этом рабочий механизм наряду с манипулятором кабины может содержать, предпочтительно, стрелу с рабочим технологическим инструментом, как например захват, ковш или грузовой крюк, которая шарнирно соединена с базовым механизмом. Кроме того, рабочий механизм преимущественным образом может иметь перемещаемую нижнюю ходовую тележку и поворотную платформу, расположенную на нижней ходовой тележке с возможностью вращения вокруг вертикальной оси вращения, причем манипулятор кабины и стрела, предпочтительно, шарнирно соединены с поворотной платформой.
Предпочтительно, согласно изобретению, аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона регулируется гидравлически посредством давления в магистрали аварийного спуска гидравлического исполнительного органа манипулятора кабины. Тем самым возможно такое же безопасное, как и надежное управление аварийного клапана наклона. Этим аварийный клапан наклона автоматически делает возможным ориентирование кабины в нормальной позиции, если запускается аварийный спуск манипулятора кабины без того, что оператору нужно было бы для этого отдельно включать аварийный клапан наклона. В частности, таким образом отпадает необходимость в отдельном кране аварийного спуска для устройства регулировки наклона. К тому же управление аварийного клапана наклона посредством давления в магистрали аварийного спуска позволяет ориентирование кабины в нормальной позиции и тогда, когда лопнул шланг магистрали аварийного спуска, и тем самым вызывается нежелательный аварийный спуск. Гидравлическое управление позволяет при этом такую же простую, как и надежную конструкцию, в то время как электронное управление по командам реализовать было бы значительно дороже.
При этом магистраль аварийного спуска и/или управляющий вход аварийного клапана наклона находятся в соединении с гидроаккумулятором. Преимущественным образом он заправляется при подъеме кабины и опорожняется в случае аварийного спуска. Этим обеспечивается то, что в случае аварийного спуска аварийный клапан наклона не так быстро настраивается на управляющее давление и таким образом следит за контролируемым движением кабины.
Предпочтительно, согласно изобретению, кабина шарнирно соединена с манипулятором кабины, подвешенная в точке шарнирного соединения, расположенной выше ее центра тяжести, причем аварийный клапан наклона в случае аварийного спуска освобождает регулировку наклона кабины относительно манипулятора кабины, так что силой тяжести кабина выравнивается в ее нормальной позиции. А с этим соответствующий изобретению аварийный клапан наклона следит в случае аварийного спуска только за тем, что устройство регулировки наклона более не фиксирует выравнивание кабины относительно манипулятора кабины, а кабина, по существу, может свободно качаться около ее точки шарнирного соединения. Если манипулятор кабины опускается теперь в случае аварийного спуска, то кабина может свободно поворачиваться относительно ее точки шарнирного соединения с манипулятором кабины и таким образом остается в своей нормальной позиции. При этом предусмотрено, предпочтительно, демпфирование движения качания кабины, так что кабина, если она при срабатывании аварийного спуска имеет наклонную позицию, надежно уходит при качании назад в нормальную позицию.
Предпочтительно, соответствующий изобретению аварийный клапан наклона содержит при этом запорный клапан, который расположен в гидравлическом контуре устройства регулировки наклона между подводящей магистралью и отводящей магистралью устройства регулировки наклона и соединяет их друг с другом в случае аварийного спуска. Запорный клапан может следить, таким образом, за свободным ходом устройства регулировки наклона и этим освобождает движение кабины относительно манипулятора кабины. Если, напротив, не имеется случая аварийного спуска, то запорный клапан запирает, так что может быть установлено выравнивание кабины относительно манипулятора кабины посредством соответствующего нагружения давлением устройства регулировки наклона, например, гидравлическим насосом.
Кроме того, предпочтительно предусмотрен, по меньшей мере, один дополнительный аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона кабины, который регулируется гидравлически посредством давления в магистрали аварийного спуска дополнительного исполнительного органа рабочего механизма. В частности, если манипулятор кабины выполнен многозвенным, например двухзвенным, и каждое звено может перемещаться гидравлическим исполнительным органом, то преимущественным образом для каждого гидравлического исполнительного органа предусмотрен один аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона, который управляется гидравлически посредством давления в его магистрали аварийного спуска. При этом кабина выравнивается в нормальной позиции, если даже только один из исполнительных механизмов включается на аварийный спуск.
Магистраль аварийного спуска гидравлического исполнительного органа манипулятора кабины через дроссель и обратный клапан находится в соединении с напорной камерой гидравлического исполнительного органа и может быть открыта, предпочтительно, посредством клапана аварийного спуска. Посредством задействования клапана аварийного спуска оператор может запускать, таким образом, надежное опускание манипулятора кабины. Если манипулятор кабины выполнен многозвенным и имеет для каждого из звеньев, по меньшей мере, один гидравлический исполнительный орган, то они оснащены, предпочтительно, соответственно одной соответствующей магистралью аварийного спуска.
Кроме того, соответствующее изобретению устройство регулировки наклона кабины имеет, предпочтительно, гидравлический тормоз, причем в случае аварийного спуска тормозное давление уменьшается по магистрали аварийного спуска гидравлического исполнительного органа манипулятора кабины. Тем самым в случае аварийного спуска тормоз раскрывается и кабина может свободно качаться. Преимущественным образом для этого подводящая магистраль давления для тормоза соединена через обратный клапан с магистралью аварийного спуска гидравлического исполнительного органа манипулятора кабины. То есть если открывается клапан аварийного спуска в магистрали аварийного спуска, то тормозное давление уменьшается через обратный клапан и магистраль аварийного спуска к резервуару гидравлической системы. Напротив, при нормальном режиме эксплуатации обратный клапан закрыт, поскольку магистраль аварийного спуска нагружена давлением напорной камеры гидравлического исполнительного органа.
Настоящее изобретение охватывает к тому же, кроме того, систему аварийного спуска для рабочего механизма, как это описывалось выше. В частности, эта система аварийного спуска для кабины охватывает при этом, согласно изобретению, аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона кабины, который делает возможным в случае аварийного спуска выравнивание кабины в нормальной позиции. Таким образом становятся очевидными такие же преимущества, как они выше подробно описывались применительно к рабочему механизму. Точно также система аварийного спуска имеет, предпочтительно, вышеописанные свойства.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вид сбоку соответствующего изобретению рабочего механизма;
фиг.2 - схема гидравлической системы соответствующей изобретению системы аварийного спуска;
фиг.3 - схема гидравлической системы другого предпочтительного варианта выполнения соответствующей изобретению системы аварийного спуска.
Фиг.1 демонстрирует предпочтительный вариант выполнения соответствующего изобретению рабочего механизма. Рабочий механизм содержит перемещаемую нижнюю ходовую тележку с поворотной платформой 1, размещенную на нижней ходовой тележке с возможностью вращения вокруг вертикальной оси вращения, которые в совокупности образуют базовый механизм. К тому же с этим базовым механизмом обычно шарнирно соединена рабочая стрела (на фиг.1 не показана), которая имеет рабочий технологический инструмент, как например ковш, захват или грузовой крюк, причем рабочая стрела может служить, например, для перевалки сырья и материалов. В варианте выполнения по фиг.1, рабочая стрела, не представленная на чертеже, при этом была бы шарнирно присоединена в точках шарнирного соединения 8 и 9 на поворотной платформе 1. Под рабочим механизмом может пониматься при этом перегружающий механизм, к примеру, для древесины, металлолома или любых других грузов, а также кран или экскаватор, в частности гидравлический экскаватор.
Рабочий механизм имеет кабину 7, из которой рабочий механизм управляется оператором. При этом кабина 7 размещена на базовом механизме через манипулятор кабины, причем манипулятор кабины делает возможным изменение позиции кабины 7 относительно базового механизма. Манипулятор кабины к тому же шарнирно соединен с поворотной платформой 1 и делает возможным перемещение кабины 7 относительно поворотной платформы. Манипулятор кабины содержит звено 3 со стороны поворотной платформы и звено 5 со стороны кабины, которые могут устанавливаться соответственно гидравлическими исполнительными органами 4 и 6. При этом в качестве гидравлических исполнительных органов применяются гидравлические цилиндры. Альтернативно двухзвенному выполнению манипулятора кабины, однако, может быть предусмотрен однозвенный вариант или вариант выполнения с дополнительными звеньями. При этом манипулятор кабины может поворачиваться исполнительными органами 4 и 6 относительно базового механизма вокруг, по меньшей мере, одной горизонтальной оси. При этом со свободным концом манипулятора кабины шарнирно соединена кабина 7, причем ориентирование кабины относительно манипулятора кабины может быть отрегулировано гидравлическим устройством регулировки наклона 8. При этом гидравлическое устройство регулировки наклона 8 выполнено в виде гидромотора. Альтернативно возможны и устройства регулировки наклона с гидроцилиндрами.
Посредством поворачивания манипулятора кабины теперь может быть изменена позиция кабины 7 относительно базового механизма, причем гидравлическим устройством регулировки наклона ориентирование кабины 7 в нормальной позиции может быть удержано независимо от положения манипулятора кабины. Точно также возможно целенаправленно наклонить кабину под углом для того, чтобы таким образом сделать возможным лучший обзор машиниста вниз и, соответственно, вверх.
Точка шарнирного соединения, в которой кабина шарнирно соединена со свободным концом манипулятора кабины, находится в нормальной позиции непосредственно над ее центром тяжести, так что при разблокированном устройстве регулировки наклона кабина выравнивается в нормальной позиции исключительно силой тяжести.
Согласно изобретению, теперь для кабины предусмотрена система аварийного спуска, которая имеет аварийный клапан наклона для устройства регулировки наклона 8 кабины, причем в случае аварийного спуска манипулятора кабины аварийный клапан наклона делает возможным ориентирование кабины в нормальной позиции.
Пример выполнения соответствующей изобретению системы аварийного спуска представлен при этом подробнее на фиг.2. При этом система аварийного спуска для манипулятора кабины делает возможным, например, при отказе обеспечения гидравлической системы, опускание манипулятора кабины посредством слива жидкости гидросистемы из напорных камер гидравлических исполнительных органов, выполненных в виде гидроцилиндров 4 или 6. При этом гидроцилиндр 4 через дроссель и обратный клапан находится в соединении с магистралью аварийного спуска 13, которая может быть открыта клапаном аварийного спуска 15, так что жидкость гидравлической системы может контролируемо сливаться к резервуару 23 гидравлической системы. Точно также гидроцилиндр 6 через дроссель и обратный клапан находится в соединении с магистралью аварийного спуска 12, которая может быть открыта клапаном аварийного спуска 14, так что жидкотекучая среда гидравлической системы также может сливаться в резервуар 23 гидравлической системы. Кроме того, гидроцилиндры 4 и 6 имеют предохранения 24 и 26 на случай разрыва трубопроводов.
Устройство регулировки наклона 8 кабины 7 соответствующего изобретению рабочего механизма образуется при этом гидромотором, подводящие магистрали которого 20 и 21 в зависимости от направления перемещения работают как подающая или отводящая магистраль. Гидромотор 8 нагружается давлением от узла обеспечения давления 22 гидравлической системы, вследствие чего устанавливается наклон кабины 7 относительно звена 5 манипулятора кабины со стороны кабины, на котором подвешена кабина 7. Согласно изобретению, в гидравлическом контуре устройства регулировки наклона 8 при этом предусмотрен аварийный клапан наклона 10, который в случае аварийного спуска исполнительного органа 6 делает возможным ориентирование кабины в нормальной позиции. Кроме того, предусмотрен и другой аварийный клапан наклона 11, который точно так же в случае аварийного спуска исполнительного органа 4 делает возможным ориентирование кабины в нормальной позиции.
Аварийные клапаны наклона 10 и 11 выполнены при этом как запорные клапаны, которые расположены соответственно между подводящими магистралями 20 и 21 устройства регулировки наклона 8, и замыкают их накоротко в случае аварийного спуска, в то время как в режиме нормальной эксплуатации они находятся в запертом состоянии. Таким образом, устройство регулировки наклона 8 в случае аварийного спуска находится в положении свободного хода, так что кабина может качаться в своем нормальном положении под действием силы тяжести. В то время как манипулятор кабины во время аварийного спуска поворачивается вниз, кабина во время этого движения остается в своей нормальной позиции и приводит в движение гидромотор 8, который, таким образом, работает как насос на холостом ходу. Тем самым предотвращается, что кабина 7 при опускании манипулятора кабины поворачивается жестко совместно с ним. Если устройство регулировки наклона реализуется не (как показано) в виде гидромотора, а посредством гидроцилиндра, то в таком случае соответствующий изобретению аварийный клапан наклона замыкает накоротко преимущественным образом соответственно соответствующие напорные камеры гидроцилиндров для того, чтобы сделать возможным свободное качание кабины вокруг точки подвешивания.
Управляющий вход аварийного клапана наклона 10, согласно изобретению, через магистраль управления 16 находится в соединении с магистралью аварийного спуска 12 исполнительного органа 6, управляющий вход аварийного клапана наклона 11 через магистраль управления 17 находится в соединении с магистралью аварийного спуска 13 исполнительного органа 4. Кроме того, при этом магистраль аварийного спуска 12 и, соответственно, магистраль управления 16 находятся в соединении с первым гидравлическим аккумулятором 18, а магистраль управления 17, а с ней магистраль аварийного спуска 13 - со вторым гидравлическим аккумулятором 19. При подъеме кабины 7 вследствие нагружения напорных камер гидроцилиндров 4 и 6 заправляются гидроаккумуляторы 18 и 19 по магистралям аварийного спуска, вследствие чего повышается давление в магистралях управления 16 и 17, которое переключает оба аварийных клапана наклона 10 и 11 в их запертое положение. При задействовании клапана аварийного спуска 14, который выполнен, например, как управляемый вручную кран аварийного спуска или при разрыве шланга магистрали аварийного спуска 12, напротив, давление в магистрали управления 16 уменьшается, вследствие чего аварийный клапан наклона 10 отпирается и таким образом устройство регулировки наклона 8 включается на холостой ход. Точно так же отпирается аварийный клапан наклона 11, если давление в магистрали управления 17 падает вследствие открытия клапана аварийного спуска 15 или разрыва шланга магистрали аварийного спуска 13. Гидроаккумуляторы 18 и 19 гарантируют при этом продолжительное отпирание аварийных клапанов наклона 10 соответственно 11, так что кабина 7, даже если она имеет определенный наклон при возникновении случая аварийного спуска, не раскачивается бессвязно, а надежно опускается в свою нормальную позицию.
На фиг.3 показан другой предпочтительный вариант выполнения соответствующей изобретению системы аварийного спуска, которая дополнительно к компонентам, уже описанным со ссылкой на фиг.2, имеет, кроме того, гидравлический тормоз 30 устройства 8 регулировки наклона. Посредством этого гидравлического тормоза 30 может быть заторможено, соответственно зафиксировано, устройство 8 регулировки наклона, и вместе с ним - регулировка наклона кабины. Для того чтобы в случае аварийного спуска сделать возможным, согласно изобретению, свободное качание кабины, тормозное давление в случае аварийного спуска уменьшается через магистрали аварийного спуска 12 соответственно 13 гидравлических исполнительных органов манипулятора кабины. Для этого магистраль подвода давления 31 гидравлического тормоза 30 через обратный клапан 32 находится в соединении с магистралью аварийного спуска 12, а через обратный клапан 33 - с магистралью аварийного спуска 13. Соединение между обратными клапанами 32 соответственно 33 и магистралями аварийного спуска 12 соответственно 13 осуществляется при этом через магистрали управления 16 соответственно 17 аварийных клапанов наклона 10 соответственно 11. Поэтому при аварийном опускании кабины при открытии клапанов аварийного спуска 14 соответственно 15 тормозное давление тормоза 30 через обратные клапаны 32 соответственно 33 отводится к резервуару 33 гидравлической системы. Таким образом, в случае аварийного спуска тормоз раскрывается, так что кабина, как описано, может свободно качаться. Напротив, в нормальном режиме эксплуатации обратные клапаны 32 и 33 закрыты, так как к магистралям аварийного спуска 12 и 13 прикладывается давление посредством напорных камер гидроцилиндров 6 и 4. Обратные клапаны 32 и 33 образуют при этом с аварийными клапанами наклона 10 и 11 один конструктивный узел, так что соответствующая изобретению система аварийного спуска может быть без затруднений интегрирована в гидравлическую систему манипулятора кабины.
Согласно изобретению реализуется простая и надежная система аварийного спуска, которая построена исключительно на гидравлических компонентах. Благодаря управлению аварийными клапанами наклона посредством давления в магистралях аварийного спуска при этом можно отказаться от сложного управления аварийным спуском с дополнительным краном аварийного спуска для устройства регулировки наклона 8. Кроме того, кабина автоматически приводится в нормальную позицию не только в случае аварийного спуска, инициированного оператором, но и при разрыве шланга в системе аварийного спуска.