ГИДРОСИСТЕМА
HYDRAULIC SYSTEM

Изобретение относится к гидравлическим системам привода рабочего оборудования гидрофицированных машин, работающих в условиях значительных нагрузок на рабочем органе.
Известен следящий гидропривод рабочего органа землеройной машины, включающий распределитель с гидронасосом и силовым цилиндром, гидроцилиндр-приемник, гидроцилиндр-датчик, гидромагистрали и предохранительный клапан (а.с. СССР №1191534, МКИ E02F 9/22. Следящий гидропривод рабочего органа землеройной машины / Сибирский ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожный институт им. В.В. Куйбышева: Авт. изобр. Слободин В.Д., Амельченко В.Ф., Гордиенко А.Н., Пархоменко В.И. - Заявл. 13.07.85. №3767853/29-03: опубл. 15.11.85 в БИ №42).
Основным недостатком известного аналога является его низкая надежность в результате ориентации при выборе кинематической схемы поддержки силового гидроцилиндра вспомогательных на изгибающий момент, а не на линейное сосредоточенное усилие, направленного поперек оси силового цилиндра. Следствием этого является возможный s-образный перегиб последнего, приводящий к изгибу штока, росту реакции в трущихся сопряжениях силового гидроцилиндра, обрыву опорных проушин его штока и корпуса, а также вызывающий значительные знакопеременные напряжения изгиба в консольном элементе кинематической связи силового цилиндра со вспомогательным.
Кроме того, гидросвязь последнего с цилиндром управления посредством использования трубопровода, значительной длины и возможно повышенных гидравлических соединений, снижает его быстродействие по сравнению с силовым цилиндром. В результате этого последний включается, нагружается и деформируется раньше, нежели создается и прикладывается к нему усилие поддержки вспомогательным цилиндром.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является гидросистема, содержащая силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан с входом и выходом, поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр выполнен однополостным, полость его подключена к выходу предохранительного клапана, причем шток вспомогательного цилиндра кинематически связан с корпусом силового цилиндра. Она также снабжена клапаном давления, установленным в гидролинии связи полости вспомогательного цилиндра со сливом, причем полость гидроуправления клапана давления сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, а вход предохранительного клапана сообщен с поршневой полостью силового цилиндра (а.с. СССР №1386758, МКИ F15B 15/04, E02F 9/22. Гидросистема / Ленинградский инженерно-строительный институт: Авт. изобр. Алексеенко П.Д., Кобзов Д.Ю., Решетников Л.Л., Сергеев А.П. - Заявл. 08.10.85, №4131905/25-06: опубл. 07.04.88 в БИ №13).
Основным недостатком названного прототипа является наличие дополнительной гидролинии, соединяющей полость вспомогательного цилиндра через клапан давления со сливом, в результате чего увеличивается общее число гидролиний, связывающих гидросистему привода силового гидроцилиндра с источником питания и сливом с двух до трех. Этот недостаток еще более проявляется на одноковшовых гидрофицированных машинах (одноковшовый экскаватор, фронтальный погрузчик, лесные манипуляторы и др.), содержащих несколько последовательно расположенных гидроцилиндров (гидроцилиндры стрелы, рукояти и ковша). Так, после ковша число гидролиний становится три, после рукояти - шесть, после стрелы - девять. Вместо двух, четырех и шести, соответственно. Как следствие усложнение конструкции гидросистемы, повышение ее материалоемкости.
Кроме того, наличие гидролинии значительной длины способствует повышению давления слива в полости вспомогательного гидроцилиндра из-за возросшего гидравлического сопротивления, особенно при низких температурах окружающего воздуха и повышения вязкости рабочей жидкости. При этом давление слива должно стремиться к нулю. В противном случае на штоке вспомогательного цилиндра создается усилие поддержки силового цилиндра, когда таковое не желательно, так как последний работает на растяжение и не прогибается. Как следствие снижение надежности гидросистемы.
Технический результат - повышение надежности, упрощение конструкции гидросистемы и снижение ее материалоемкости.
Технический результат достигается тем, что в гидросистеме, содержащей силовой и вспомогательный цилиндры, предохранительный клапан и клапан давления, поршневая и штоковая полости силового цилиндра подключены через распределитель к источнику питания и сливу, вспомогательный цилиндр, шток которого кинематически связан с корпусом силового, выполнен однополостным, полость его подключена к выходу предохранительного клапана, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра, и к входу клапана давления, полость гидроуправления которого сообщена со штоковой полостью силового цилиндра, при этом клапан давления сообщает полость вспомогательного цилиндра с поршневой полостью силового.
На чертеже (фиг. 1) представлена заявляемая гидросистема с поддержкой силового цилиндра снизу, на чертеже (фиг. 2) - заявляемая гидросистема с поддержкой силового цилиндра сверху.
Заявляемая гидросистема (фиг. 1, 2) содержит силовой 1 и вспомогательный 2 цилиндры, предохранительный клапан 3 и клапан давления 4. Поршневая и штоковая полости цилиндра 1 подключены через распределитель 5 к источнику питания 6 и сливу 7. Вспомогательный цилиндр 2, шток которого кинематически связан с корпусом силового 1, выполнен однополостным. Полость его подключена к выходу предохранительного клапана 3, сообщенного входом с поршневой полостью силового цилиндра 1, и к входу клапана давления 4, полость гидроуправления которого сообщена со штоковой полостью силового цилиндра 1, выход клапана 4 соединен с его поршневой полостью.
Заявляемая гидросистема работает следующим образом.
При подаче жидкости в поршневую полость силового гидроцилиндра 1 (фиг. 1, 2), что приводит к его продольно-поперечному нагружению и вызывает максимальный прогиб (Кобзов Д.Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов: Дисс. … канд. техн. наук / ЛИСИ. - Л., 1987, 345 с.), вследствие срабатывания предохранительного клапана 3 включается в действие вспомогательный гидроцилиндр 2, выполняющий роль сенсорной по нагрузке поддерживающей опоры силового цилиндра 1. Давление срабатывания клапана 3, выбранное из условия обеспечения цилиндром 2 приведения цилиндра 1 в устойчивое положение, позволяет цилиндру 2 компенсировать все возможные, а также накопленные за период простоя прогибы гидроцилиндра 1, включая и те, что произошли из-за внутренних перетечек рабочей жидкости через уплотнения гидроцилиндра 2. Вытесняемая движущимся поршнем из штоковой полости цилиндра 1 жидкость поступает через распределитель 5 на слив 7. Эксплуатационное колебание нагрузки на штоке гидроцилиндра 1 через давление жидкости в его поршневой полости и полости вспомогательного цилиндра 2, связанной с первой, отражается на величине требуемого толкающего (фиг. 1), тянущего (фиг. 2), поддерживающего усилия на его штоке, чем достигается сенсорное по нагрузке действие вспомогательного цилиндра 2.
При подаче рабочей жидкости в штоковую полость цилиндра 1, не требующий из-за его растяжения поддержки вспомогательным цилиндром 2, жидкость из его штоковой полости включает клапан давления 4, соединяя полость цилиндра 2 с поршневой полостью силового 1, уже соединенной со сливом 7. Вытесняемая движущимся поршнем жидкость из поршневой полости силового цилиндра 1 через распределитель 5 также поступает на слив 7. При этом в случае возможных угловых перемещений цилиндра 1, например, в треугольной схеме привода рабочего органа, шток вспомогательного цилиндра 2 совершает как выдвижение, так и обратный ход. В этом случае гидролиния, соединяющая полость последнего с поршневой полостью силового цилиндра 1, исполняет роль слива минимальной длины с минимальными гидравлическими сопротивлениями. У прототипа же возможное всасывание жидкости происходит непосредственно из слива 7 (как правило, из гидробака машины) по длинным сочлененным (металлические трубопроводы и гибкие шланги высокого давления) гидролиниям со значительными гидравлическими сопротивлениями, что нежелательно и снижает надежность гидросистемы и машины в целом.
Таким образом, в заявляемой гидросистеме достигается повышение надежности, упрощение конструкции гидросистемы и снижение ее материалоемкости.