ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к гидравлическому оборудованию подъемно-транспортных средств, например машин погрузочно-доставочных (МПД), и предназначено, преимущественно, для использования с колесными тормозными механизмами, осуществляющими торможение за счет воздействия пружин и растормаживание за счет подачи давления в гидроцилиндры, сжимающие пружины.
Известна гидравлическая тормозная система, содержащая бак, насос, к которому через устройство зарядки подключен пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с колесными тормозными механизмами. (1).
Недостатками известной системы являются низкие надежность и быстродействие, низкая точность контроля давления, недостаточная экономичность, сложность ручного управления тормозной системой.
Известна также гидравлическая тормозная система, содержащая бак, насос, к которому через устройство зарядки подключен пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с
колесными тормозными механизмами через последовательно включенные тормозные краны, один из которых связан с тормозной педалью, а также редукционный, предохранительный и обратные клапаны (2).
Недостатками известной системы являются низкие надежность и быстродействие, низкая точность контроля давления, недостаточная экономичность, сложность ручного управления тормозной системой.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной гидравлической тормозной системы, максимально приспособленной для работы в составе машины погрузочно-доставочной, а также расширение арсенала гидравлических тормозных систем.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в том, что повышены надежность и быстродействие при выполнении операций растормаживания в различных режимах и точность контроля давления растормаживания, повышена экономичность за счет использования насоса тормозной системы для питания других систем машины и охлаждения тормозных механизмов, упрощено ручное управление тормозной системой.
Сущность полезной модели состоит в том, что гидравлическая тормозная система содержит бак, насос, к которому через устройство зарядки подключен пневмогидравлический аккумулятор, соединенный с колесными тормозными механизмами через последовательно включенные тормозные краны, один из которых связан с тормозной педалью, а также редукционный, предохранительный и обратные клапаны, причем устройство зарядки выполнено с возможностью подачи рабочей жидкости в пневмогидравлический аккумулятор и к редукционному клапану, при этом первый из последовательно включенных тормозных кранов выполнен с ручным управлением и связан со вторым тормозным краном, баком и пневмогидравлическим аккумулятором с возможностью соединения последнего с баком и со вторым тормозным краном, который выполнен с управлением от педали и связан, кроме того, с баком и с колесными тормозными механизмами с возможностью соединения последних с первым тормозным краном и с баком.
Предпочтительно система снабжена ручным насосом, связанным через обратный клапан с пневмогидравлическим аккумулятором, при этом редукционный клапан соединен выходом с картером колесных тормозных механизмов, связанным через обратный клапан с баком, а каждый из последовательно
включенных тормозных кранов выполнен трехлинейным, с полостью управления, причем полость управления первого тормозного крана подключена ко второму тормозному крану, а полость управления последнего - к колесным тормозным механизмам и, через обратный клапан, - к первому тормозному крану.
При этом устройство зарядки выполнено, предпочтительно, в виде двух подпружиненных трехлинейных распределителей и обратного клапана, причем один из распределителей выполнен с двухсторонним гидравлическим управлением и связан с насосом, со входом редукционного клапана и, через обратный клапан, - с пневмогидравлическим аккумулятором, а его полости управления - с насосом и со вторым распределителем, выполненным с односторонним гидравлическим управлением и связанным, кроме того, с баком и с пневмогидравлическим аккумулятором, а его полость управления соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, и, одновременно, каждый из последовательно включенных тормозных кранов выполнен трехлинейным, с полостью управления, причем полость управления первого тормозного крана подключена ко второму тормозному крану, а полость управления последнего - к колесным тормозным
механизмам и, через обратный клапан, - к первому тормозному крану.
Кроме того, система, предпочтительно, снабжена датчиками давления, один из которых подключен между первым и вторым тормозными кранами, а другой - к колесным тормозным механизмам, соответственно, а также датчиком и сигнальным реле давления, подключенными к пневмогидравлическому аккумулятору.
На чертеже фиг.1 изображена принципиальная схема гидравлической тормозной системы, на фиг.2 - конструкция первого тормозного крана, на фиг.3 - конструкция второго тормозного крана.
Гидравлическая тормозная система содержит бак 1 и насос 2 с приводом от ходового двигателя машины (не изображен). К насосу 2 через устройство 3 зарядки подключен пневмогидравлический аккумулятор 4, соединенный с колесными тормозными механизмами 5 через последовательно включенные первый и второй тормозные краны 6,7, соответственно, пропорционального (следящего) действия, выполненные трехлинейными с полостью (не обозначены) управления. Система содержит также редукционный клапан 8, предохранительный клапан 9 и обратные клапаны 10, 11, 12, 13. Устройство зарядки 3
выполнено с возможностью подачи рабочей жидкости в пневмогидравлический аккумулятор 4 и к редукционному клапану 8. Первый тормозной кран 6 выполнен с ручным управлением и связан гидролиниями со вторым тормозным краном 7, баком 1 и пневмогидравлическим аккумулятором 4 с возможностью соединения последнего с баком 1 и со вторым тормозным краном 7, который выполнен с управлением от тормозной педали (не обозначена) и связан гидролиниями, кроме того (т.е. кроме указанной выше связи с первым тормозным краном 6), с баком 1 и с колесными тормозными механизмами 5 с возможностью соединения последних с первым тормозным краном бис баком 1.
Система снабжена ручным насосом 14, связанным через обратный клапан 10 с пневмогидравлическим аккумулятором 4. Редукционный клапан 8 соединен выходом с картером (не изображен) колесных тормозных механизмов 5, связанным через обратный клапан 11 с баком 1. Полость управления первого тормозного крана 6 подключена ко второму тормозному крану 7, а полость управления последнего - к колесным тормозным механизмам 5 и, через обратный клапан 12, - к первому тормозному крану 6. Кран 6 имеет поворотный на угол до -120° рычаг (не обозначен), установленный с возможностью перемещения «на себя» и «от себя» и фиксации в промежуточном
или крайнем положении. Поворот тормозной педали для управления краном 7 осуществляется на угол до ~27°
Устройство 3 зарядки выполнено в виде подпружиненных трехлинейных распределителей 15,16 и обратного клапана 13, Распределитель 15 выполнен с двухсторонним гидравлическим управлением и связан гидролиниями с насосом 2, со входом редукционного клапана 8, с силовой гидролинией 17 других исполнительных механизмов машины, например, погрузочного оборудования и рулевого управления (не изображены) и, через обратный клапан 13, - с пневмогидравлическим аккумулятором 4, а его полости управления - с насосом 2 и с распределителем 16, выполненным с односторонним гидравлическим управлением и связанным гидролиниями, кроме того (т.е. кроме указанной выше связи с полостью управления распределителя 15), с баком 1 и с пневмогидравлическим аккумулятором 4, а его полость управления соединена с пневмогидравлическим аккумулятором 4. Гидролинии изображены на чертеже сплошными линиями, линии управления и полости управления - пунктиром. Система снабжена датчиками 18,19 давления, из них датчик 18 (датчик включения стояночного тормоза) подключен между первым и вторым тормозными кранами 6, 7, а датчик 19 (датчик включения сигналов торможения) - к колесным тормозным механизмам 5. Система
снабжена также показывающим датчиком (эквивалентно, цифровым индикатором или манометром) 20 и сигнальным реле 21 давления, подключенными к пневмогидравлическому аккумулятору 4. Система снабжена также фильтрами 22 на всасывании насоса 2 и фильтром 23 на сливе.
Каждый колесный тормозной механизм 5 имеет тормозные цилиндры, поршни которых сжимают силовые пружины, а также тормозные диски которые затормаживают колеса МПД (не изображено). Пневмогидравлический аккумулятор 4 состоит из корпуса, разделенного на две камеры - жидкостную и газовую (не обозначены), имеет приспособление (не изображено) для предварительной зарядки газовой полости и предназначен для накопления энергии рабочей жидкости и выдачи ее под давлением в гидропривод тормозных систем при растормаживании колесных тормозных механизмов 5.
Первый тормозной кран 6 состоит из корпуса 24, в котором установлены гильза с золотником 25, корпус 24 закрыт пробкой. Рычаг 26 в крайних положениях удерживается фиксатором (не обозначен).
Второй тормозной кран 7 имеет корпус 27, в котором размещены клапан 28 тарельчатый, поршень 29, упор 30 педали,
пружина регулирующая, шток, пружина уравновешивающая (не обозначены).
Изображенные на фиг.1, 2 конструкции тормозных кранов являются частным случаем их исполнения, не исключающим различных иных исполнений.
Гидравлическая тормозная система работает в составе машины погрузочно-доставочной следующим образом.
Машина погрузочно-доставочная предназначена для перемещения, в стесненных условиях шахт и тоннелей, разрабатываемых материалов от мест разработки или пунктов промежуточного накопления к местам погрузки в транспорт, складирования или отсыпки в отвал.
При работающем ходовом двигателе машины, рабочая жидкость (минеральное масло) подается насосом 2 из бака 1 через распределитель 15 устройства 3 в пневмогидравлический аккумулятор 4 для его зарядки. Неиспользованная рабочая жидкость из устройства 3 зарядки поступает к редукционному клапану 8 и через гидролинию 17, например, в гидросистему погрузочного оборудования и рулевого управления машины (не изображены).
Устройство 3 за счет регулирования по давлению распределителей 15, 16 автоматически гарантированно поддерживает давление в пневмогидравлическом аккумуляторе 4
2
2
2
в пределах от 15,52 МПа (155,2 кгс/см) до 18,62 МПа (186,2 кгс/см), что исключает отказы по не норме расхода и повышает надежность и быстродействие системы в целом. В случае повышения давления выше допустимого (при отказе устройства 3) срабатывает предохранительный клапан 9, перепускающий рабочую жидкость в бак 1, исключая разрушение обоорудования. Давление настройки предохранительного клапана 9 равно 21,0 МПа (210 кгс/см).
От пневмогидравлического аккумулятора 4 рабочая жидкость под давлением поступает к тормозному крану 6, который служит для включения стояночной тормозной системы. Рабочая жидкость под давлением через тормозной кран 7 подается к колесным тормозным механизмам 5. Поршни тормозных механизмов 5, под воздействием давления рабочей жидкости, сжимают пружины, тормозные диски освобождаются, и колеса растормаживаются. При промежуточном положении рычага крана 6 давление рабочей жидкости в тормозных цилиндрах определяется величиной хода, который пропорционален углу поворота рычага. При этом рабочая жидкость под давлением подается в тормозные цилиндры, а также в полость управления. При установившемся давлении в полости управления, усилием этого давления перекрывается соединение с пневмогидравлическим аккумулятором 4. Подача рабочей
жидкости и рост давления в тормозных цилиндрах прекращается и поршни занимают промежуточное положение.
Усилие давления в полости управления крана 6 согласуется с усилием деформации пружин и таким образом осуществляется следящее действие крана 6.
Включение тормозной системы в рабочем режиме производится следующим образом.
В зависимости от усилия нажатия на педаль тормозного крана 7, поток рабочей жидкости к тормозным механизмам 5 пропорционально уменьшается, давление рабочей жидкости на поршни колесных тормозных механизмов 5 снижается, пружины сжимают диски, машина замедляет ход и останавливается. Датчик 18 передает информацию о переходе в режим торможения.
Включение тормозной системы в резервном (запасном) режиме осуществляется следующим образом.
Для затормаживания машины необходимо повернуть рукоятку тормозного крана 6 «на себя». В зависимости от величины угла поворота рукоятки тормозного крана 6, пропорционально перекрывается поток рабочей жидкости от пневмогидравлического аккумулятора 4 к колесным тормозным механизмам 5, рабочая жидкость из тормозных механизмов 5 сливается в бак 1, пружины сжимают диски, машина замедляет ход и останавливается.
Включение тормозной системы в стояночный режим осуществляется следующим образом.
Затормаживание машины стояночной тормозной системой происходит так же, как и запасной, отличие состоит в том, что необходимо повернуть рукоятку тормозного крана 6 «на себя» в крайнее положение и зафиксировать. Датчик 19 передает информацию о переходе в стояночный режим. Скорость затормаживания при этом не регулируется.
Реле 21 давления подает световой сигнал в случае падения давления в пневмогидравлическом аккумуляторе 4 ниже допустимого уровня.
Аварийное растормаживание тормозов производится следующим образом.
Если у машины не работает двигатель или отказал насос 2, и ее необходимо буксировать, то для растормаживания колесных тормозных механизмов может использоваться ручной насос 14.
Для аварийного растормаживания колес производится следующее:
- рукоятка тормозного крана 6 поворачивается «на себя» до упора и фиксируется;
- ручным насосом 14 заряжается пневмогидравлический аккумулятор 4 до показания давления на цифровом индикаторе 20
2
не менее 10,4 МПа (104 кгс/см);
- рукоятка тормозного крана 6 поворачивается «от себя» для растормаживания колес.
После этого машину можно буксировать. При повороте рукоятки ручного тормозного крана 8 «на себя» или нажатии на педаль тормозного крана 11, колеса снова затормозятся.
Охлаждение тормозных механизмов происходит следующим образом.
2
Тормозные диски каждого колесного тормозного механизма работают в масляной ванне. Рабочая жидкость подается насосом 2 из бака 1, через устройство 3 и редукционный клапан 8, в каждый картер тормозного механизма для промывки и охлаждения, а затем сливается через фильтр в бак 1. В случае повышения давления рабочей жидкости в картере колесного тормозного механизма 5 выше 0,07 МПа (0,7 кгс/см) срабатывает клапан 11 и рабочая жидкость сливается в бак 1.
Если тормозной кран 7 находится в свободном положении (при снятом усилии с педали), рабочая жидкость под давлением от пневмогидравлического аккумулятора 4 поступает к колесным тормозным механизмам 5. При этом соединение с баком 14 перекрыто. Под давлением рабочей жидкости поршни тормозных цилиндров сжимают силовые пружины колесных тормозных
механизмов 5, тормозные диски освобождаются, и колеса растормаживаются.
При нажатии на педаль тормозного крана 7, он перемещается в крайнее положение, в котором открывается слив в бак 1 и перекрывается подача рабочей жидкости от пневмогидравлического аккумулятора 4, т.е. поток рабочей жидкости от тормозных механизмов 5 сливается в бак 1. Силовые пружины колесных тормозных механизмов 5 сжимают тормозные диски и колеса машины затормаживаются.
В зависимости от усилия нажатия на педаль тормозного крана 7 пропорционально снижается давление в тормозных цилиндрах.
2
Если давление от пневмогидравлического аккумулятора 4 падает ниже 10,3 МПа (103 кгс/см), открывается обратный клапан 12 и происходит затормаживание машины.
Последовательное взаимодействие кранов 6, 7 при пропускании рабочей жидкости под давлением исключает ложные срабатывания, отказы и, тем самым, обеспечивает надежность при выполнении операций затормаживания/растормаживания.
Таким образом, создана эффективная гидравлическая тормозная система, максимально приспособленная для работы в составе машины погрузочно-доставочной, а также расширен арсенал гидравлических тормозных систем.
При этом повышены надежность и быстродействие при выполнении операций растормаживания в различных режимах и точность контроля давления растормаживания, повышена экономичность за счет использования насоса тормозной системы для питания других систем машины и охлаждения тормозных механизмов, упрощено ручное управление тормозной системой.
Источники информации
1 RU №2073799, 1997
2 RU №2090398, 1997 (прототип)