Гидросистема самоходной машины

 

Использование: в машиностроении, в частности в гидроприводах тракторов и других самоходных машин. Сущность изобретения: гидросистема самоходной машины содержит гидрообъемную передачу 1, включающую гидравлически замкнутые регулируемый насос 2 гидромотор 3 и по меньшей мере два исполнительных механизма 48,49, а также автономный гидропривод, включающий насос 14, связанный с исполнительным механизмом 16 через трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель 18. Гидросистема снабжена четырехлинейными распределителями 32-34,24,58, установленными магистралях всех исполнительных механизмов в гидролинии связи и в магистралях, сообщающих выходы трехпозиционного четырехлинейного распределителя 18 с магистралями исполнительных механизмов 48,49 и гидрозамком 52, управляющая полость 51 которого подключена к штоковой полости каждого исполнительного механизма 48,49, вход - к поршневой полости, а выход - к сливу через предохранительный клапан 55. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидравлическим системам тракторов и других самоходных и строительнодорожных машин. Оно направлено в основном на упрощение, расширение функциональных возможностей гидросистемы и снижение энергетических затрат в ней.

Известна гидросистема гидравлического экскаватора ЭО-5124 [1] содержащая гидромоторы и гидроцилиндры дифференциального типа, связанные кинематически с рабочими органами (поворотной платформой, стрелой и т.д.). К ним нагнетательной магистралью через гидрораспределители соответственно числу гидравлических исполнительных элементов подключены два насоса переменной подачи, питаемые рабочей жидкостью из дополнительного бака. Рабочее оборудование может быть задействовано как от одного насоса, так и от двух при соответствующем подключении второго насоса.

При работе гидросистемы после включения гидрораспределитепя, связанного с одним из гидроцилиндров, нагнетательная магистраль насоса подключается к его штоковой или поршневой камере в зависимости от направления перемещения золотника гидрораспределителя. При нагнетании в поршневую камеру шток гидроцилицдра выдвигается. Вытесняемая из штоковой камеры рабочая жидкость через щели гидрораспределителя сливается по дренажной магистрали в пополнительный бак. В случае нагнетания в штоковую камеру гидроцилиндра жидкость вытесняется из поршневой камеры и также сливается в бак. Шток утапливается.

Недостатками известной гидросистемы является ее функциональная ограниченность и значительные энергетические потери при работе. Управление движением гидравлического исполнительного элемента производится за счет дроссклирования рабочей жидкости в щелях гидрораспределителя. Для обеспечения наиболее точного выполнения движения исполнительного органа оператор вынужден производить множество перемещений гидрораспределителей в зависимости от сопротивления движению рабочего органа.

Известны также гидроприводы, содержащие гидравлически замкнутые регулируемый насос и гидроцилиндр с двухсторонним штоком [2] В них управление направлением и скоростью движения гидроцилиндра производится за cчет изменения рабочего объема насоса при отклонении его регулирующего органа в ту или иную сторону от нейтрального положения. Недостатком таких гидросистем является их сложность и значительные габариты из-за необходимости применения в гидроцилиндре "ложного" штока.

Известна гидрообъемная передача механизма поворота трансмиссии гусеничной машины, содержащая гидравлически замкнутые регулируемый насос и гидромотор [3] Насос ее связан с двигателем машины, а гидромотор через бортовые дифференциалы соединен с ведущими звездочками (движителями) и сопряжен с тормозом. Гидрообъемная передача содержит гидравлически замкнутые регулируемый насос состыкованный с двигателем машины, и гидромотор кинематически соединенный с ведущими звездочками гусеничной машины и с тормозом.

К рабочим магистралям гидросистемы насос гидромотор через подпиточные клапаны подключен вспомогательный насос. Он же питает рабочей жидкостью механизм управления люлькой насоса. Гидропередача содержит также ряд вспомогательных элементов, обеспечивающих ее нормальное функционирование.

При движении машины за счет поворота валика управления, связанного через механизм управления с регулирующим органом насоса и со штурвалом машины, происходит изменение подачи насоса. Оно вызывает изменение частоты вращения вала гидромотора и связанных с ним каждой из ведущих звездочек. Из-за разности скоростей вращения ведущих звездочек происходит поворот машины. Бесступенчатость изменения скорости вращения вала гидромотора обеспечивает плавность изменения радиуса поворота.

Предохранение от несанкционированного поворота машины на стоянке с работающим двигателем осуществляется тормозом, кинематически связанным с валом гидромотора.

Недостатком гидропередачи является однонаправленность ее функций. Обладая мощным источником гидравлической энергии в виде регулируемого насоса, она используется только для поворота машины.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей гидросистемы самоходной машины, ее упрощение и на снижение энергетических затрат в ней.

Это достигается за счет того, что в гидросистеме, содержащей гидрообъемную передачу с гидравлически замкнутыми регулируемым насосом и гидромотором, а также автономный гидропривод с насосом с приводным электродвигателем и связанным с ним через трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель гидроцилиндром, к рабочим магистралям регулируемого насоса подключен двухпозиционный гидрораспределитель. При этом насос связан с двигателем машины, а гидромотор соединен с движителями машины и с тормозом.

Выходные магистрали гидрораспределителя подведены к другим двухпозиционным четырехлинейным гидрораспределителям соответственно числу гидравлических исполнительных элементов, например, гидроцилиндров. При этом штоковая полость каждого из гидроцилиндров подключена к управляющей камере гидрозамка, вход которого соединен с поршневой полостью гидроцилиндра, а выход подведен к предохранительному клапану. Кроме того, выход трехпозиционного четырехлинейного гидрораспределителя подведен к двум двухпозиционным четырехлинейным гидрораспределителям, один из которых связан гидроцилиндром автономного гидропривода, а выход второго подключен к каждому из гидрораспределителей, связанных с силовыми гидравлическими элементами, не относящимися к автономному гидроприводу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая гидросистема отличается наличием новых элементов гидрозамка и предохранительного клапана и их связями с полостями гидроцилиндра. Кроме того, новыми являются гидравлические связи автономного гидропривода с основной гидропередачей с использованием системы гидрораспределителей.

Таким образом, заявляемая гидросистема самоходной машины соответствует критерию патентоспособности изобретения "новизна".

Введение в гидросистему гидрозамка и предохранительного клапана и подключение автономного гидропривода с использованием предложенной системы гидравлических связей обеспечивает гидравлическое замыкание регулируемого насоса и одноштоковых гидроцилиндров. Это, в свою очередь, создает возможность управления в широком диапазоне скоростей множеством силовых гидравлических элементов. При этом создаются условия для резервирования питания гидросистемы в случае выхода из строя двигателя машины. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательный уровень".

На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема предлагаемой гидросистемы самоходной машины.

Гидросистема содержит гидрообъемную передачу 1, в которую входят насос 2 с механизмом 3 управления и гидромотор 4. Насос 2 и гидромотор 4 гидравлически замкнуты рабочими магистралями 5 и 6. К ним через подпиточные клапаны 7 и 8 подключен вспомогательный насос 9. К его рабочей магистрали 10 подключен сливной клапан 11 и механизм 3 управления. Насос 2 состыкован с двигателем (не показан) машины, а вал гидромотора 4 соединен с ведущими звездочками (не показаны) машины и сопряжен с тормозом 12.

Кроме того, в состав гидросистемы входит автономный гидропривод, содержащий питающую установку 13 с насосом 14 с приводным электродвигателем 15 и гидроцилиндр 16. Нагнетательная магистраль 17 насоса 14 подключена к гидрораспределителю 18 и к предохранительному клапану 19, а всасывающая магистраль 20 связана с баком 21. Выходные магистрали 22 и 23 гидрораспределителя 18 через гидрораспределитель 24 подведены к штоковой и поршневой полостям 25 и 26 гидроцилиндра 16.

К рабочим магистралям 5 и 6 насоса 2 подключен магистралями 27 и 28 гидрораспределитель 29. Его выходные магистрали 30 и 31 подведены к гидрораспределителям 32, 33 и 34 магистралями 35 и 36, 37 и 38, 39 и 40. Выходные магистрали 41 и 42, 43 и 44, 45 и 46 гидрораспределителей 32, 33 и 34 подведены к штоковым и поршневым полостям гидроцилиндров 47 и 48 и и гидромотору 49. Штоковые полости гидроцилиндров 47 и 48 магистралью 50 подключены к управляющей камере 51 гидрозамка 52. Его вход магистралью 53 соединен через гидрораспределители 32 и 33 с поршневыми полостями гидроцилиндров соответственно 47 и 48. Выход гидрозамка 52 магистралью 54 подведен к предохранительному клапану 55. К магистралям 22 и 23 гидрораспределителя 18 магистралями 56 и 57 подключен гидрораспределитель 58. Своими выходными магистралями 59 и 60 он подключен к магистралям 35 и 36, 37 и 38, 39 и 40.

При работе гидросистемы в режиме поворота гусеничной машины энергия потока рабочей жидкости, поступающей от насоса 2, преобразуется в гидромоторе 4 в механическую энергию вращения его вала. При этом частота вращения вала зависит от подачи насоса 2 и может быть изменена в каждую сторону от нулевого значения до максимального в зависимости от положения регулирующего органа насоса. Величина вращающего момента, развиваемого валом гидромотора 4, определяется нагрузкой, приложенной к нему. Максимальный момент ограничивается с помощью предохранительных клапанов (на схеме не показаны).

Вспомогательный насос 9 создает поток рабочей жидкости постоянного давления, ограничиваемого сливным клапаном 11, к механизму управления 3 (на схеме связь не показана) и к подпиточным клапанам 7 и 8 для восполнения утечек из замкнутого объема системы насос 2 гидромотор 4. В случае отклонения валика механизма 3 управления поворачивается регулирующий орган насоса 2 на угол, соответствующий позиции валика. Вал гидромотора 4 вращается с частотой, также соответствующей углу отклонения валика механизма 3 управления.

Автономный гидропривод работает независимо от двигателя машины и от насоса 2. Его приводной электродвигатель 15 запитывается от бортовой сети машины. Для подготовки автономного гидропривода к работе вместе с приводным электродвигателем включают электромагнит гидрораспределителя 24. Вращение электродвигателя 15 передается валу насоса 14. При нормальном положении золотника гидрораспределителя 18 (сигнал управления на его электромагнит не подан) нагнетаемая насосом 14 рабочая жидкость сливается в корпус питающей установки 13. При подаче управляющего сигнала на гидрораспределитель 18 нагнетательная магистраль 17 насоса 14 подключается к магистрали 22 или 23 в зависимости от полярности сигнала. В случае подключения к магистрали 23 нагнетание производится в поршневую полость 26 гидроцилиндра 16 (электромагнит гидрораспределителя 24 включен). Из штоковой полости 25 происходит слив через гидрораспределители 24 и 18 в корпус питающей установки 13. Шток гидроцилиндра выдвигается. При перемене полярности управляющего сигнала на гидрораспределителе 18 нагнетание производится в штоковую полость 25, а слив происходит из поршневой полости. Шток гидроцилиндра 16 утапливается При перегрузках на штоке гидроцилиндра 16 из нагнетательной магистрали 17 масло сливается через предохранительный клапан 19.

При подготовке к работе гидроприводов, содержащих гидроцилиндры 47 и 48 и гидромотор 49, вал гидромотора 4 застопоривают тормозом 12 и включают гидрораспределитель 29. Для работы, например гидроцилиндром 47, включают гидрораспределитель 32. Штоковая полость гидроцилиндра 47 подключается к рабочей магистрали 6, а, поршневая к магистрали 5 гидрообъемной передачи 1. Для выдвижения штока гидроцилиндра 47 нагнетание насосом 2 производится по магистралям 5, 28, 31, 36, 42. Сливаемая из штоковой полости гидроцилиндра 47 рабочая жидкость по магистралям 41, 35, 30, 27 поступает в магистраль 6 гидрообъемной передачи 1. Однако сливаемый объем жидкости на величину объема выдвигаемого штока меньше поступающего в гидроцилиндр 47. Компенсация разности расходов осуществляется вспомогательным насосом 9 через подпиточный клапан 8.

Для утапливания штока нагнетание жидкости насосом 2 производится по магистралям 6, 27, 30, 35, 41 в штоковую полость гидроцилиндра 47. Слив из поршневой полости осуществляется по магистрали 42, 36, 31, 28 в рабочую магистраль 5 насоса 2. Однако поступающий в гидроцилиндр 47 объем масла меньше, чем вытесняемый из него. Компенсация разности объемов, осуществляется с помощью гидрозамка 62. При этом давление нагнетания из магистрали 30 в управляющую камеру 51 гидрозамка 52 передается через магистраль 50. Клапан гидрозамка открывается, и излишек рабочей жидкости по магистрали 53 через гидрозамок 52, магистраль 54 и предохранительный клапан 55 сливается в корпус гидропередачи 1. Аналогично работает гидропривод с гидроцилиндром 48.

Для работы гидропривода, в состав которого входит гидромотор 49, компенсация не требуется, т.к. поступающий в него расход и сливаемый одинаковые.

При выходе из строя двигателя машины или гидрообъемной передачи 1 управление гидроцилиндрами 47 и 48 и гидромотором 49 производят за счет питания от питающей установки 13. Для подготовки к работе гидрораспределители 24 и 29 должны быть выключены, а гидрораспределитель 58 включен. Включают один из гидрораспределителей 32, или 33, или 34 в зависимости от того, каким из исполнительных элементов предполагают работать гидроцилиндрами 47 или 48 или гидромотором 49. Управление направлением движения гидроцилиндров 47 и 48 и гидромотора 49 производят за счет переключения гидрораспределителя 18.

Результаты испытаний заявляемой в качестве изобретения гидросистемы самоходной машины положительные.

Формула изобретения

Гидросистема самоходной машины, содержащая гидрообъемную передачу, включающую гидравлически замкнутые регулируемый насос, связанный с двигателем машины, и гидромотор, кинематически соединенный с движителем машины и с тормозом, по меньшей мере два исполнительных механизма, рабочие полости которых сообщены магистралями с соответствующими гидролиниями связи, подключенными к рабочим магистралям гидропередачи, и автономный гидропривод, включающий насос с приводным электродвигателем, связанный со своим исполнительным механизмом через трехпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель, отличающаяся тем, что она снабжена двухпозиционными четырехлинейными гидрораспределителями, установленными в магистралях всех исполнительных механизмов, в гидролиниях связи и в магистралях, сообщающих выходы трехпозиционного четырехлинейного распределителя автономного гидропривода с магистралями исполнительных механизмов гидропередачи, и гидрозамком, управляющая полость которого подключена к штоковой полости каждого исполнительного механизма, вход к поршневой полости, а выход к сливу через предохранительный клапан.

РИСУНКИ

Рисунок 1