ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ЕДИНИЧНОЙ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКОЙ И МАШИНА
SINGLE-LOAD HYDRAULIC SYSTEM AND MACHINE

Область техники
Изобретение относится, в общем, к гидравлической системе, в частности, к гидравлической системе, чувствительной к единичной сосредоточенной нагрузке, и к машине, имеющей такую гидравлическую систему.
Уровень техники
В большинстве случаев машины, такие как колесные погрузчики, эвакуаторы, бульдозеры, грейдеры или тяжелые машины других типов, выполняют различные операции, используя множество исполнительных механизмов, в которые подается гидравлическая жидкость из одного или нескольких насосов. Существующие в настоящее время гидравлические системы включают в себя, прежде всего, независимые системы со сдвоенным насосом постоянной производительности, совмещенные системы со сдвоенным насосом постоянной производительности, независимые системы со сдвоенным насосом переменной производительности и т.д. Недостатки этих гидравлических систем заключаются в том, что независимые системы со сдвоенным насосом постоянной производительности и совмещенные системы со сдвоенным насосом постоянной производительности невыгодны с точки зрения энергосбережения, в частности, когда машины не работают, и возникают потери энергии в системе при противодавлении, когда число оборотов двигателя машины является постоянным или переменным. Насосные системы со сдвоенным насосом переменной производительности являются дорогостоящими и трудными в управлении, требуют высокой чистоты масла в тяжелых условиях и создают проблемы, связанные с обеспечением чистоты масла.
Кроме того, известна гидравлическая система, чувствительная к единичной сосредоточенной нагрузке, использующая гидрораспределитель с открытым центром, и в ней для гидросистемы рулевого управления используется насос переменной производительности, а для гидросистемы рабочего оборудования используется насос постоянной производительности. Такая гидравлическая система, управляемая способом гидравлического управления, отдает приоритет рулевому управлению, причем во время рулевого управления машиной масло предпочтительно подается в гидросистему рулевого управления насосом переменной производительности. Когда машиной не управляют, по меньшей мере часть потока гидравлической жидкости, который поступает из насоса переменной производительности, совмещается с потоком гидравлической жидкости, выходящим из насоса постоянной производительности, и подается в гидросистему рабочего оборудования, чтобы достичь более эффективной работы рабочего оборудования. Однако недостаток такой гидравлической системы заключается в том, что невозможно поддерживать минимальную скорость потока в гидравлической системе, когда машина находится в режиме ожидания.
Изобретение направлено на устранение по меньшей мере одной из вышеупомянутых проблем и/или других известных проблем.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к гидравлической системе машины, причем эта гидравлическая система содержит гидросистему рулевого управления, гидросистему рабочего оборудования, насос переменной производительности для подачи гидравлической жидкости в гидросистему рулевого управления и насос постоянной производительности для подачи гидравлической жидкости в гидросистему рабочего оборудования, при этом насос переменной производительности находится в избирательной гидравлической связи с гидросистемой рулевого управления и гидросистемой рабочего оборудования посредством приоритетного клапана. Согласно изобретению приоритетный клапан имеет порт LS для приема сигнала давления обратной связи по нагрузке от гидросистемы рулевого управления, когда гидросистема рулевого управления работает, причем приоритетный клапан выполнен так, чтобы гидравлическая жидкость, перекачиваемая с помощью насоса переменной производительности, предпочтительно подавалась в гидросистему рулевого управления, когда гидросистема рулевого управления работает.
Предпочтительно, приоритетный клапан гидравлически связан посредством обратного клапана с клапаном последовательности, который гидравлически связан с гидросистемой рабочего оборудования, и гидравлическая система включает в себя клапан управления для управления выходным потоком насоса переменной производительности; когда машина находится в режиме ожидания, клапан последовательности закрыт, так что гидравлическая жидкость, перекачиваемая насосом переменной производительности, протекает в клапан управления, чтобы отрегулировать выходной поток насоса переменной производительности до минимального значения, экономя тем самым энергию.
Изобретение также относится к машине, содержащей такую гидравлическую систему.
Другие особенности настоящего изобретения будут в дальнейшем подробно описаны на примере вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана гидравлическая система в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 - приоритетный клапан, используемый в гидравлической системе, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 схематично показана часть гидравлической системы в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично показана гидравлическая система 10 в соответствии с изобретением для машины, такой как колесный погрузчик, при этом гидравлическая система 10 (фиг. 3), содержит гидросистему 11 рулевого управления и гидросистему 12 рабочего оборудования. Гидросистема 11 рулевого управления включает в себя насос 14 переменной производительности, который откачивает гидравлическую жидкость из масляного бака 21 и подает гидравлическую жидкость в рулевой механизм (например, колесо) 22 машины для управления машиной. Гидросистема 12 рабочего оборудования включает в себя насос 6 постоянной производительности, который откачивает гидравлическую жидкость из масляного бака 21 и подает гидравлическую жидкость в рабочее оборудование 26 машины для выполнения различных операций. Рабочее оборудование может быть выполнено в виде ковша, вилообразного устройства, толкающего устройства, режущего устройства, отвала, снегоочистителя или любого другого известного в данной области техники средства для выполнения соответствующих задач. Рабочее оборудование может выполнять различные действия, приводясь в движение под действием гидравлической жидкости, такие как подъем, наклон, поворот, вращение, покачивание или любые другие действия, известные в данной области техники.
Насос 16 постоянной производительности, как показано на фиг. 1, гидравлически связан с рабочим оборудованием 26 посредством гидрораспределителя 24 с открытым центром так, чтобы гидравлическая жидкость, откачиваемая из масляного бака 21 с помощью насоса 16 постоянной производительности, приводила в движение рабочее оборудование для выполнения требуемого действия. В дополнение к этому, гидравлическая жидкость может подаваться обратно из рабочего оборудования 26 в масляный бак 21 через гидрораспределитель 24 с открытым центром.
Выход насоса 14 переменной производительности гидравлически связан с приоритетным клапаном 13, который схематично показан на фиг. 2. Приоритетный клапан 13 имеет входной порт 130 и два выходных порта 131, 132, причем входной порт 130 приоритетного клапана 13 гидравлически связан с выходом насоса 14 переменной производительности, и выходной порт 131 гидравлически связан через обратный клапан 17 с входным портом клапана 18 последовательности, который гидравлически связан с рабочим оборудованием 26 через гидрораспределитель 24 с открытым центром. Другой выходной порт 132 приоритетного клапана 13 гидравлически связан с рулевым механизмом 22 машины. Когда входной порт 130 приоритетного клапана 13 находится в гидравлической связи с выходным портом 132, гидравлическая жидкость, откачиваемая насосом 14 переменной производительности из масляного бака 21, может подаваться в рулевой механизм 22 машины через приоритетный клапан 13 для достижения требуемой работы рулевого управления. В дополнение к этому, гидравлическая жидкость может подаваться обратно в масляный бак 21 из рулевого механизма 22.
В дополнение к входному порту 130 и двум выходным портам 131, 132, приоритетный клапан 13 дополнительно включает в себя порт 133 LS, который гидравлически связан с портом управления рулевого механизма 22, и в котором может создаваться давление LS обратной связи при нагрузке от рулевого механизма 22 через канал 28 управления. Приоритетный клапан 13 дополнительно включает в себя золотник и пружину 5, которая смещает золотник по направлению к правой стороне на фиг. 2. Когда гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности достигает входного порта 130, она, предпочтительно, подается в выходной порт 132 через золотник. Выходной порт 132 находится в закрытом состоянии, когда рулевой механизм 22 не работает, и давление в порту LS равно нулю. Гидравлическая жидкость действует на правый конец золотника, чтобы преодолеть смещающее усилие, прикладываемое к золотнику с помощью пружины 5, для перемещения золотника влево на фиг. 2, и входной порт 130 приоритетного клапана 13 находится в гидравлической связи с выходным портом 131. Таким образом, гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности протекает в обратный клапан 17 через приоритетный клапан 13, и клапан 18 последовательности открывается так, что гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности направляется в гидросистему 12 рабочего оборудования вместе с гидравлической жидкостью, подаваемой из насоса 16 постоянной производительности, насосы 14 и 16 работают в совмещенном режиме, и повышается эффективность гидравлической системы 10.
Как показано на фиг. 1 и 3, гидравлическая система 10 в соответствии с изобретением дополнительно включает в себя селективный клапан 15, который, как известно в данной области техники, имеет два входных порта и один выходной порт. Первый входной порт 151 селективного клапана 15 гидравлически связан с гидросистемой 11 рулевого управления для приема сигнала LS давления обратной связи при нагрузке от рулевого механизма 22 гидросистемы 11 рулевого управления, и второй входной порт 152 гидравлически связан с гидросистемой 12 рабочего оборудования для приема от него сигнала давления. Выходной порт 153 селективного клапана 15 гидравлически связан с клапаном 19 управления для насоса 14 переменной производительности, чтобы посылать принятый сигнал давления в насос 14 переменной производительности, тем самым толкая наклонную шайбу насоса 14 переменной производительности и управляя работой насоса 14 переменной производительности. В случае если работает только гидросистема 11 рулевого управления, селективный клапан 15 может посылать сигнал LS давления обратной нагрузки от рулевого механизма 22 в насос 14 переменной производительности. В случае если работает только гидросистема 12 рабочего оборудования, селективный клапан 15 может посылать сигнал давления от гидросистемы рабочего оборудования в насос 14 переменной производительности. В случае если работают и гидросистема 11 рулевого управления и гидросистема 12 рабочего оборудования, сигналы давления от гидросистемы 11 рулевого управления и гидросистемы 12 рабочего оборудования одновременно действуют на два входных порта селективного клапана 15, соответственно, независимо от того, какой из сигналов давления, направляемых в насос 14 переменной производительности, больше по амплитуде. В частности (см. фиг. 3), выходной порт насоса 14 переменной производительности гидравлически связан с клапаном 19 управления, который может открывать путь потоку гидравлической жидкости, ведущий в управляющий гидравлический цилиндр 20 насоса 14 переменной производительности, когда давление на выходе насоса 14 переменной производительности становится достаточно большим, чтобы нарушить баланс клапана 19 управления и преодолеть его запас давления ΔР, тем самым толкая цилиндр наклонной шайбы насоса 14 переменной производительности и изменяя угол поворота наклонной шайбы для регулировки выходного потока гидравлической жидкости насоса 14 переменной производительности.
Во время операции управления машиной выходной порт 132 гидравлически связан с рулевым механизмом 22 так, что гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности достигает рулевого механизма 22 для управления машиной. Давление LS обратной связи при нагрузке из рулевого механизма 22 через дроссельный клапан прикладывается к левому концу золотника посредством порта 133 LS приоритетного клапана 13. Когда рулевой механизм имеет большую скорость и, таким образом, давление LS обратной связи при нагрузке является достаточно большим, золотник приоритетного клапана 13 может быть перемещен в правую сторону на фиг. 2. Входной порт 130 приоритетного клапана 13 теперь находится в гидравлической связи с выходным портом 132. Гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности протекает в гидросистему 11 рулевого управления для выполнения требуемой работы рулевого управления.
Следует понимать, что приоритетный клапан 13 может представлять собой пропорциональный клапан, золотник которого перемещается пропорционально в зависимости от разности давлений между обоими его концами. Таким образом, гидравлическая жидкость, откачиваемая с помощью насоса 14 переменной производительности, может быть распределена между выходными портами 131 и 132 приоритетного клапана 13 в зависимости от изменения давления LS обратной связи при нагрузке из рулевого механизма 22. Таким образом, по мере необходимости, часть гидравлической жидкости из насоса 14 переменной производительности может быть подана в гидросистему 11 рулевого управления, и другая часть может быть подана, вместе с гидравлической жидкостью из насоса 16 постоянной производительности, в гидросистему 12 рабочего оборудования.
Предпочтительно, приоритетный клапан 13, обратный клапан 17, клапан 18 последовательности и селективный клапан 15 могут быть выполнены в виде блока вставных клапанов для экономии пространства гидравлической системы 10.
Различные режимы работы гидравлической системы 10 будут подробно описаны далее.
Промышленная применимость
Когда гидросистема 11 рулевого управления машины не работает, несмотря на то, что гидросистема 12 рабочего оборудования находится в рабочем состоянии, сигнал давления обратной связи при нагрузке, принимаемый первым входным портом 151 селективного клапана 15, равен нулю, и селективный клапан 15 посылает сигнал давления от гидросистемы 12 рабочего оборудования в насос 14 переменной производительности, чтобы привести в действие насос 14 переменной производительности. Давление LS обратной связи при нагрузке в порту 133 LS приоритетного клапана 13 в этот момент также равно нулю. Давление гидравлической жидкости, прикладываемое к правому концу золотника приоритетного клапана 13, преодолевает пружинящее усилие пружины 5, которое прикладывается к золотнику для перемещения золотника по направлению к левой стороне на фиг. 2 и для обеспечения гидравлической связи входного порта 130 с выходным портом 131. Поток гидравлической жидкости, поступающий из насоса 14 переменной производительности через обратный клапан 17 и клапан 18 последовательности, совмещается с потоком гидравлической жидкости, поступающим из насоса 16 постоянной производительности, для подачи в рабочее оборудование 26 через гидрораспределитель 24 с открытым центром так, чтобы насос 16 постоянной производительности и насос 14 переменной производительности обеспечивали бы вместе подачу гидравлической жидкости в гидросистему рабочего оборудования.
Когда гидросистема 11 рулевого управления машины находится в рабочем состоянии, несмотря на то, что гидросистема 12 рабочего оборудования не работает, сигнал давления во втором входном порту 152 селективного клапана 15 равен нулю, и селективный клапан 15 посылает сигнал LS давления обратной связи при нагрузке от гидросистемы 11 рулевого управления в насос 14 переменной производительности для приведения в действие насоса 14 переменной производительности. В то же самое время давление LS обратной связи при нагрузке от рулевого механизма 22 и пружина 5 приоритетного клапана 13 вместе перемещают золотник приоритетного клапана 13 по направлению к правой стороне на фиг. 2 так, чтобы входной порт 130 приоритетного клапана 13 находился в гидравлической связи с выходным портом 132, и гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности протекала в гидросистему 11 рулевого управления для достижения требуемой работы управления.
Когда работают и гидросистема 11 рулевого управления и гидросистема 12 рабочего оборудования машины, сигнал LS давления обратной связи при нагрузке от гидросистемы 11 рулевого управления воздействует на первый входной порт 151 селективного клапана 15, и сигнал давления из гидросистемы 12 рабочего оборудования воздействует на второй входной порт 152 селективного клапана 15, независимо от того, какой из двух сигналов давления, которые посылаются в насос 14 переменной производительности посредством селективного клапана 15 для приведения в действие насоса 14 переменной производительности, является больше по амплитуде. При совместном действии сигнала LS давления обратной связи при нагрузке от гидросистемы 11 рулевого управления и гидравлической жидкости из насоса 14 переменной производительности, золотник приоритетного клапана 13 перемещается так, что часть потока гидравлической жидкости из насоса 14 переменной производительности, предпочтительно, подается в гидросистему 11 рулевого управления для достижения требуемой работы рулевого управления, тогда как оставшаяся часть потока гидравлической жидкости после совмещения с гидравлической жидкостью из насоса 16 постоянной производительности подается в гидросистему 12 рабочего оборудования.
И гидросистема 11 рулевого управления и гидросистема 12 рабочего оборудования не работают, когда машина находится в режиме ожидания. В таком случае с помощью рулевого механизма вырабатывается сигнал LS давления обратной связи без нагрузки, и входной порт 130 находится в гидравлической связи с выходным портом 131 приоритетного клапана 13. Гидравлическая жидкость из насоса 14 переменной производительности достигает клапана 18 последовательности через приоритетный клапан 13 и обратный клапан 17. Гидравлическая жидкость в гидросистеме 12 рабочего оборудования поступает обратно непосредственно в масляный бак 21, что приводит к относительно низкому давлению в контуре гидросистемы 12 рабочего оборудования, и клапан 18 последовательности закрывается. Гидравлическая жидкость, перекачиваемая с помощью насоса 14 переменной производительности, теперь протекает в клапан 19 управления насоса 14 переменной производительности. Давление на выходе из насоса 14 переменной производительности постепенно увеличивается до тех пор, пока не нарушится баланс клапана 19 управления для преодоления его запаса давления АР с тем, чтобы клапан 19 управления открыл путь потоку гидравлической жидкости, ведущий в управляющий гидравлический цилиндр 20 насоса 14 переменной производительности (см. фиг. 3), чтобы толкать цилиндр наклонной шайбы насоса 14 переменной производительности, и управляющий гидравлический цилиндр 20 управлял углом поворота наклонной шайбы насоса 14 переменной производительности для выхода небольшого объема гидравлической жидкости, экономя тем самым энергию.
Гидравлическая система в соответствии с настоящим изобретением описана выше посредством примеров. Для специалистов в данной области техники очевидно, что различные модификации и изменения можно выполнить в гидравлической системе в соответствии с настоящим изобретением без отклонения от объема настоящего изобретения. Другие варианты осуществления, а также практические применения гидравлической системы, раскрытые в соответствии с настоящим изобретением, будут также очевидны специалистам в данной области техники. Описание и варианты осуществления следует рассматривать только в качестве примера, и истинный объем настоящего изобретения ограничен формулой изобретения и ее эквивалентами.