Гидравлическая система, способ управления и машина, содержащая данную гидравлическую систему
Изобретение относится к гидравлической системе, содержащей: гидравлическую систему рулевого управления; гидравлическую систему рабочего орудия; гидронасос переменной производительности для подачи рабочей жидкости в гидравлическую систему рулевого управления и гидронасос постоянной производительности для подачи рабочей жидкости в гидравлическую систему рабочего орудия; гидравлическую систему, далее содержащую селективный клапан, включающий в себя: первое впускное отверстие, имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления для приема от нее силовой обратной связи по давлению; второе впускное отверстие, способное входить в жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия для приема от нее силовой обратной связи по давлению; выпускное отверстие для подачи наибольшего давления от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия на гидронасос переменной производительности для управления работой гидронасоса переменной производительности, где гидравлическая система содержит логический клапан в сборе, имеющий жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия и селективный клапан, выполненный таким образом, что второе впускное отверстие селективного клапана отсоединяется от гидравлической системы рабочего орудия, когда давление обратной связи от гидравлической системы рабочего орудия превысит заранее заданное значение. Изобретение далее относится к способу управления гидравлической системой и машине, содержащей данную гидравлическую систему. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Данное изобретение в целом относится к гидравлической системе, а конкретнее к гидравлической системе с единичной сосредоточенной нагрузкой и к машине, содержащей данную гидравлическую систему. Изобретение далее относится к способу управления гидравлической системой.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как правило, машины, такие как: колесные погрузчики, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры или тяжелые механизмы других типов выполняют различные задачи с помощью ряда исполнительных приводов, на которые подается рабочая жидкость от одного или нескольких гидронасосов машин. Гидравлические системы, используемые в настоящее время, в основном включают в себя автономные системы сдвоенного гидронасоса постоянной производительности, сходящиеся системы сдвоенного гидронасоса постоянной производительности, автономные системы сдвоенного гидронасоса переменной производительности и т.д. Данные гидравлические системы обладают следующими недостатками: автономные системы сдвоенного гидронасоса постоянной производительности и сходящиеся системы сдвоенного гидронасоса постоянной производительности не являются энергосберегающими, особенно в режиме ожидания и теряют мощность системы при противодавлении на фиксированных или переменных оборотах двигателя машины, в то время как системы сдвоенного гидронасоса переменной производительности имеют высокую стоимость и сложную систему управления, с чрезвычайно высокими требованиями к чистоте масла при работе в жестких условиях, создающими проблему обеспечения чистоты масла.
Кроме того, использование гидравлической системы, чувствительной к единичной сосредоточенной нагрузке и гидрораспределителя с открытым центром, известно из предшествующего уровня техники, когда используется гидронасос переменной производительности для гидравлической системы рулевого управления и гидронасос постоянной производительности для гидравлической системы рабочего оборудования. Гидравлическая система использует гидравлический способ управления, дающий приоритет рулевому управлению машиной, когда гидронасос переменной производительности отдает приоритет подаче масла в гидравлическую систему рулевого управления, а при отсутствии управления машиной, по меньшей мере, часть рабочей жидкости от гидронасоса переменной производительности соединяется с гидравлической жидкостью от гидронасоса постоянной производительности и подается в гидравлическую систему рабочего оборудования, обеспечивая более эффективную работу рабочих орудий. Тем не менее, недостаток гидравлической системы, чувствительной к единичной сосредоточенной нагрузке, проявляется в более громком шуме, когда рабочее орудие, например, стрела машины внезапно останавливает движение, или когда гидронасос переменной производительности и гидронасос постоянной производительности начинают работать в режиме соединения потоков рабочей жидкости, что является нежелательным воздействием на оператора машины. Кроме того, рабочее оборудование нуждается в большем усилии при подъеме стрелы машины или выемке тяжелого грунта, что часто вызывает срабатывание перепускного клапана высокого давления гидравлической системы и, следовательно, приводит к потере мощности.
Настоящее изобретение предназначено для преодоления одной или нескольких из указанных выше проблем и/или других проблем в известном уровне техники.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к гидравлической системе, содержащей: гидравлическую систему рулевого управления; гидравлическую систему рабочего орудия; гидронасос переменной производительности, подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рулевого управления; гидронасос постоянной производительности, подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рабочего орудия; гидравлической системе, далее содержащей: селективный клапан, включающий в себя: первое впускное отверстие, имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; второе впускное отверстие, способное входить в жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие, подающее наибольшее давление от первого впускного отверстия и второго впускного отверстия на гидронасос переменной производительности для управления работой гидронасоса переменной производительности, отличающаяся тем, что гидравлическая система содержит логический клапан в сборе, имеющий жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия и селективный клапан, выполненный таким образом, что второе впускное отверстие селективного клапана рассоединяется с гидравлической системой рабочего орудия, когда давление обратной связи от гидравлической системы рабочего орудия превысит заранее заданное значение.
В другом варианте осуществления, настоящее изобретение относится к способу управления гидравлической системой, включающей в себя: гидравлическую систему рулевого управления; гидравлическую систему рабочего оборудования; гидронасос переменной производительности, подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рулевого управления; гидронасос постоянной производительности, подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рабочего оборудования; гидравлическую систему, далее включающую в себя: селективный клапан и логический клапан в сборе, имеющие жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего оборудования и селективным клапаном; селективным клапаном, включающим в себя: первое впускное отверстие, имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; второе впускное отверстие, способное входить в жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего оборудования и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие, подающее наибольшее давление с первого впускного отверстия и второго впускного отверстия на гидронасос переменной производительности для управления работой гидронасоса переменной производительности; способ, в котором второе впускное отверстие селективного клапана рассоединяется с гидравлической системой логическим клапаном в сборе, когда давление обратной связи от гидравлической системы рабочего оборудования превысит заранее заданное значение.
В еще одном варианте осуществления, настоящее изобретение относится к машине, такой как колесный погрузчик, содержащей данную гидравлическую систему.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение подробно описывается ниже, со ссылкой на эскизные чертежи. Чертежи и соответствующие варианты осуществления предназначены только для иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие объем данного изобретения, где:
На РИС. 1 представлено схематическое изображение гидравлической системы по настоящему изобретению;
На РИС. 2 представлен распределительный клапан, применяемый в гидравлической системе, изображенной на РИС. 1; и
На РИС. 3 представлено схематическое изображение части гидравлической системы по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На РИС. 1, в соответствии с настоящим изобретением, представлено схематическое изображение гидравлической системы 10 для машины типа колесного погрузчика, гидравлической системы 10, содержащей гидравлическую систему рулевого управления 11 и гидравлическую систему рабочего орудия 12. Гидравлическая система рулевого управления 11 содержит гидронасос переменной производительности 14 для забора рабочей жидкости из масляного бака 21 и подачи рабочей жидкости в гидравлический цилиндр (далее «гидроцилиндр рулевого управления») машины, который управляет рулевым устройством (например, колесом) машины. Гидравлическая система рабочего орудия 12 содержит гидронасос постоянной производительности 16 для забора рабочей жидкости из масляного бака 21 и подачи рабочей жидкости в гидравлический цилиндр (далее «гидроцилиндр рабочего оборудования») машины, который управляет рабочим оборудованием для выполнения различных задач. Рабочее оборудование может представлять собой ковш, вилочный захват, толкающее устройство, режущее устройство, лопату, снегоочищающее устройство или любые другие орудия, известные в данной области техники для выполнения определенных задач. Рабочее оборудование, приводимое в действие рабочей жидкостью, способно выполнять различные движения, например, подъем, наклон, поворот, вращение, качание или любые другие движения, известные в данной области техники.
Как показано на РИС. 1, гидронасос постоянной производительности 16 имеет жидкостное соединение с гидроцилиндром рабочего оборудования через гидрораспределитель с открытым центром, так что рабочая жидкость, отбираемая из масляного бака 21 гидронасосом постоянной производительности 16, приводит в действие рабочее оборудование для выполнения необходимого движения. Рабочая жидкость может также возвращаться в масляный бак 21 от гидроцилиндра рабочего оборудования через гидрораспределитель с открытым центром.
Разгрузочная сторона гидронасоса переменной производительности 14 находится в жидкостном соединении с распределительным клапаном 13. Гидронасос переменной производительности 14 образует избирательное жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления 11 и гидравлической системой рабочего орудия 12 через распределительный клапан 13, выполненный таким образом, что отдается приоритет подаче рабочей жидкости, нагнетаемой гидронасосом переменной производительности 14, в работающую гидравлическую систему рулевого управления 11. Кроме того, распределительный клапан 13 выполнен таким образом, что при работе гидравлической системы рабочего орудия 12, по меньшей мере, часть рабочей жидкости, поданной гидронасосом переменной производительности 14, и рабочей жидкости, поданной гидронасосом постоянной производительности 16, соединяются и подаются в гидравлическую систему рабочего оборудования 12.
На РИС. 2 представлено подробное схематическое изображение распределительного клапана 13, включающего в себя впускное отверстие 130 и два выпускных отверстия 131, 132, на котором разгрузочная сторона гидронасоса переменной производительности 14 находится в жидкостном соединении с впускным отверстием 130 распределительного клапана 13, а выпускное отверстие 131 распределительного клапана 13, через обратный клапан 17, находится в жидкостном соединении с впускным отверстием клапана последовательности 18 и в жидкостном соединении с гидроцилиндром рабочего оборудования, управляющим рабочим орудием. Другое выпускное отверстие 132 распределительного клапана 13 находится в жидкостном соединении с гидроцилиндром рулевого управления, управляющим рулевым устройством. Если впускное отверстие 130 распределительного клапана 13 находится в жидкостном соединении с выпускным отверстием 132, то рабочая жидкость, отобранная из масляного бака 21 гидронасосом переменной производительности 14, подается в гидроцилиндр рулевого управления машины через распределительный клапан 13, приводя в действие рулевое устройство и совершая необходимые действия по управлению машиной. Кроме того, рабочая жидкость может подаваться обратно в масляный бак 21 от гидроцилиндра рулевого управления.
Распределительный клапан 13, помимо впускного отверстия 130 и двух выпускных отверстий 131,132, далее включает в себя отверстие LS 133, воспринимающее силовую обратную связь по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11, во время работы последней, и отверстие управления давлением 134. Силовая обратная связь по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 достигает отверстия LS 133 по каналу управления 28. Отверстие управления давлением 134 расположено напротив отверстия LS 133 и находится в жидкостном соединении с выпускным отверстием 132 распределительного клапана 13. Распределительный клапан 13 далее содержит сердечник и пружину 5, смещающую сердечник к правой стороне на РИС. 2. Пружина 5, сигнал обратной связи по давлению LS на отверстие LS 133 и давление рабочей жидкости на отверстие управления давлением 134 оказывают совместное воздействие на сердечник клапана, образуя, благодаря перемещению сердечника, избирательное жидкостное соединение между впускным отверстием 130 и выпускными отверстиями 131,132 распределительного клапана 13.
Если производятся действия по управлению машиной, то впускное отверстие 130 распределительного клапана 13 находится в жидкостном соединении с выпускным отверстием 132, а рабочая жидкость гидронасоса переменной производительности 14 преимущественно подается через распределительный клапан 13 на гидроцилиндр рулевого управления, который управляет рулевым устройством и машиной.
Если рулевое устройство не задействуется, то выпускное отверстие 132 находится в закрытом состоянии и давление в отверстии LS 133 равно нулю, а рабочая жидкость воздействует на правую сторону сердечника клапана через отверстие управления давлением от 134, преодолевая усилие смещения, прилагаемое на сердечник клапана пружиной 5, сердечника клапана в направлении левой стороны на РИС. 2, а впускное отверстие 130 распределительного клапана 13 находится в жидкостном соединении с выпускным отверстием 131. В этом случае рабочая жидкость гидронасоса переменной производительности 14 поступает в обратный клапан 17 через распределительный клапан 13 и открывается клапан последовательности 18, соединяя вместе рабочую жидкость гидронасоса переменной производительности 14 и рабочую жидкость гидронасоса постоянной производительности 16 и направляя объединенный поток в гидравлическую систему рабочего оборудования 12, заставляя два насоса 14 и 16 работать в совместном режиме, повышая эффективность работы гидравлической системы 10.
Следует понимать, что распределительный клапан 13 может представлять собой пропорциональный клапан с сердечником, который перемещается в зависимости от разности давлений, действующих на два конца сердечника клапана. В результате изменения силовой обратной связи по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 рабочая жидкость, отобранная гидронасосом переменной производительности, распределяется между выпускными отверстиями 131 и 132 распределительного клапана 13. Таким образом, часть рабочей жидкости гидронасоса переменной производительности 14 подается в гидравлическую систему рулевого управления 11, а другая часть, по мере необходимости, может подаваться в гидравлическую систему рабочего оборудования 12 вместе с рабочей жидкостью гидронасоса постоянной производительности 16.
Как показано на РИС. 1 и 3, гидравлическая система 10, в соответствии с настоящим изобретением, далее содержит селективный клапан 15, который, как известно в отрасли техники, к которой относится данное изобретение, включает в себя два впускных отверстия и одно выпускное отверстие. Первое впускное отверстие 151 селективного клапана 15 находится в жидкостном соединении с гидравлической системой рулевого управления 11 (см. отверстие LS, показанное на РИС. 3) и воспринимает сигнал силовой обратной связи по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления, а второе впускное отверстие 152 находится в жидкостном соединении с гидравлической системой рабочего оборудования 12 (см. отверстие EF, показанное на РИС. 3) и воспринимает сигнал давления обратной связи от гидравлической системы рабочего оборудования. Выпускное отверстие 153 селективного клапана 15 находится в жидкостном соединении с регулирующим клапаном 19 гидронасоса переменной производительности 14, передает наибольшее из давлений на первом впускном отверстии и втором впускном отверстии в гидронасос переменной производительности 14, которое толкает наклонную шайбу гидронасоса переменной производительности 14 и управляет, таким образом, работой гидронасоса переменной производительности 14. В частности, как показано на РИС. 1, разгрузочная сторона гидронасоса переменной производительности 14 также образует жидкостное соединение с регулирующим клапаном 19, когда давление на выходе гидронасоса переменной производительности 14 становится достаточно большим, нарушает баланс регулирующего клапана 19 и преодолевает его запас по давлению Δp, заставляя регулирующий клапан 19 открывать канал, ведущий к масляному цилиндру 20 управления гидронасоса переменной производительности 14, толкать наклонную шайбу масляного цилиндра гидронасоса переменной производительности 14, изменять угол отклонения наклонной шайбы и регулировать тем самым выходной расход гидронасоса переменной производительности 14.
Как показано на РИС. 3, при перемещении сердечника распределительного клапана 13 и образовании жидкостного соединения между впускным отверстием 130 и выпускным отверстием 131, рабочая жидкость от гидронасоса переменной производительности 14 подается на обратный клапан 17 через распределительный клапан 13, открывая клапан последовательности 18. В этом случае, из-за быстрого изменения положения, сердечник клапана последовательности клапана 18 будет создавать шум, что является нежелательным для оператора машины. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, для снижения уровня шума предусмотрена установка шунтирующего гидравлического дросселя 32, соединенного параллельно с клапаном последовательности 18 и расположенного между обратным клапаном 17 и гидравлической системой рабочего оборудования 12. Поскольку шунтирующий гидравлический дроссель 32 нормально открыт, то он ослабляет давление рабочей жидкости гидронасоса переменной производительности 14 в клапане последовательности 18 таким образом, что изменение положения сердечника клапана последовательности 18 становится плавным, что уменьшает шум.
В другом альтернативном или дополнительном варианте осуществления изобретения, гидравлическая система 10 далее содержит перепускной клапан 30, находящийся в жидкостном соединении с разгрузочной стороной гидронасоса переменной производительности 14. Перепускной клапан 30 в варианте осуществления на РИС. 3 представляет собой двухходовой двухпозиционный клапан, имеющий закрытое положение и открытое положение, а его впускное отверстие находится в жидкостном соединении с разгрузочной стороной (см. отверстие Р на РИС. 3) гидронасоса переменной производительности 14. Перепускной клапан 30 содержит пружину 301, смещающую сердечник перепускного клапана 30 в положение закрытия перепускного клапана 30, причем отверстие управления давлением 303 находится в жидкостном соединении с выпускным отверстием перепускного клапана 30 и расположено на той же стороне пружины 301, а отверстие управления давлением 302 находится в жидкостном соединении с впускным отверстием перепускного клапана 30 и расположено на противоположной стороне пружины 301. При внезапном прекращении воздействия внешнего усилия на машину (например, при резкой остановке подъема или опускания стрелы погрузчика), давление на выходе гидронасоса переменной производительности 14, воздействующее на отверстие управления давлением 302, преодолевает усилие смещения пружины 301, а давление рабочей жидкости на отверстии управления давлением 303 переключает перепускной клапан 30 с закрытого положения в открытое положение, сбрасывая внутреннее давление на выходе гидронасоса переменной производительности 14, и сбрасывая тем самым пиковое давление на выходе гидронасоса переменной производительности 14. Таким образом, дополнительно уменьшается уровень шума, создаваемого время работы машины.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, гидравлическая система 10 далее содержит: логический клапан в сборе, находящийся в жидкостном соединении с гидравлической системой рабочего оборудования 12 и селективным клапаном 15, способный отсоединять второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 от гидравлической системы рабочего оборудования, когда давление обратной связи от гидравлической системы рабочего оборудования 12, превысит заранее заданное значение. В этом случае давление на втором впускном отверстии 152 становится низким и сигнал давления по обратной связи на гидронасос переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153 селективного клапана 15 также становится низким, что реализует задачу экономии мощности.
В варианте осуществления, представленном на РИС. 3, логический клапан в сборе включает в себя перепускной клапан 40 и распределитель 50. Перепускной клапан 40 может представлять собой двусторонний двухпозиционный клапан, включающий в себя: впускное отверстие 41, находящееся в жидкостном соединении с гидравлической системой рабочего оборудования 12, и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие 42, находящееся в жидкостном соединении с участком низкого давления гидравлической системы; первую пружину 43, смещающую сердечник перепускного клапана в направлении закрытия перепускного клапана; первое отверстие управления давлением 44, расположенное напротив первой пружины 43, и находящееся в жидкостном соединении с впускным отверстием 41 перепускного клапана; второе отверстие управления давлением 45, находящееся в жидкостном соединении с выпускным отверстием 42 перепускного клапана, и расположенное на той же стороне первой пружины 43. Распределитель 50 может представлять собой двухпозиционный трехходовой клапан, включающий в себя: первое впускное отверстие 51, находящееся в жидкостном соединении с гидравлической системой; второе впускное отверстие 52, находящееся в жидкостном соединении с гидравлической системой рабочего оборудования 12, и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие 53, находящееся в жидкостном соединении со вторым впускным отверстием 152 селективного клапана 15; вторую пружину 54, смещающую сердечник распределителя в направлении образования жидкостного соединения со вторым впускным отверстием 52 и выпускным отверстием 53 распределителя 50; отверстие управления давлением 55, расположенное напротив второй пружины 54 и находящееся в жидкостном соединении с выпускным отверстием 42 перепускного клапана 40.
Перепускной клапан 40 имеет два рабочих положения. Первая пружина 43 смещает сердечник перепускного клапана 40 таким образом, что перепускной клапан 40 закрывается. Когда давление обратной связи на впускном отверстии 41 от гидравлической системы рабочего оборудования 12 становится достаточно большим, например, больше заранее заданного значения, то давление, поданное на первое отверстие управления давлением 44, преодолевает усилие смещения первой пружины 43 и давление рабочей жидкости на втором отверстии управления давлением 45 и открывает перепускной клапан 40, образуя жидкостное соединение между впускным отверстием 41 и выпускным отверстием 42.
Распределитель 50 имеет два рабочих положения. Вторая пружина 54 смещает сердечник распределителя 50 таким образом, что распределитель 50 переводится в свое первое положение, в котором второе впускное отверстие 52 и выпускное отверстие 53 распределителя 50 образуют жидкостное соединение, подавая давление обратной связи от гидравлической системы 12 рабочего оборудования на второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 через распределитель 50, закрывая первое впускное отверстие 51. Во втором положении первое впускное отверстие 51 и выпускное отверстие 53 образуют жидкостное соединение, а второе впускное отверстие 52 закрывается. В результате второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 отсоединяется от гидравлической системы рабочего оборудования, снижая давление на втором впускном отверстии 152 и снижая уровень сигнала обратной связи по давлению на гидронасосе переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153.
Когда давление обратной связи от гидравлической системы 12 рабочего оборудования становится больше заранее заданного значения, то перепускной клапан 40 переходит с закрытого положения на открытое положение. Затем давление обратной связи, проходящее через перепускной клапан 40, с одной стороны сбрасывается гидравлическим дросселем, а с другой стороны воздействует на отверстие управления давлением 55 распределителя 50, преодолевая смещающее усилие пружины 54, и переводит распределитель в его второе положение. В этом случае, второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 отсоединяется от гидравлической системы 12 рабочего оборудования, прекращая передачу давления обратной связи от гидравлической системы 12 рабочего оборудования на второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 через распределитель 50, снижая давление на втором впускном отверстии 152 и снижая уровень сигнала обратной связи по давлению на гидронасос переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153, а также на механизм управления гидронасосом переменной производительности 14, переводя его в режим работы с небольшим выходным расходом.
Рабочее оборудование нуждается в большем усилии при подъеме стрелы машины или выемке тяжелого грунта, что часто вызывает срабатывание перепускного клапана высокого давления гидравлической системы 12 рабочего оборудования и, следовательно, приводит к потере мощности. В этом случае (рулевое устройство не работает), если давление обратной связи от гидравлической системы 12 рабочего оборудования превысит заранее заданное значение, то логический клапан в сборе, согласно изобретению, приводится в действие, изменяя давление на втором впускном отверстии 152 селективного клапан 15 до низкого уровня, и снижает уровень сигнала давления по обратной связи на гидронасосе переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153 селективного клапана 15, а также на механизме управления гидронасосом переменной производительности 14, переводя его в режим работы с небольшим выходным расходом.
Кроме того, при внезапном прекращении работы рабочего оборудования машины, представляется затруднительным согласованное по времени отключение гидронасоса переменной производительности 14 и закрытие его пилотного отсечного клапана, что с одной стороны приводит к длительной времени реакции гидронасоса переменной производительности, а с другой стороны, создает шум. В этом случае, согласно изобретению, активацией логического клапана в сборе, разрывается жидкостное соединение между селективным клапаном 15 и гидравлической системой 12 рабочего оборудования, изменяется давление на втором впускном отверстии 152 селективного клапана 15 до низкого уровня и снижается уровень сигнала давления по обратной связи на гидронасосе переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153 селективного клапана 15 и тем самым осуществляется быстрое переключение гидронасоса переменной производительности 14 на режим ожидания с небольшим выходным расходом.
В соответствии с настоящим изобретением, гидравлическая система 10 эффективно уменьшает, возникающие во время работы машины, шумы при помощи шунтирующего гидравлического дросселя 32 и/или перепускного клапана 30, а логический клапан в сборе сокращает время реакции гидронасоса переменной производительности и дополнительно экономит мощность. Следует понимать, что данное конструкционное решение не ограничивается гидравлической системой 10 по настоящей заявке и применимо к любым другим гидравлическим системам. Кроме того, вариант использования логического клапана в сборе не ограничивается перепускным клапаном и распределителем, но представляется возможным использование других вариантов осуществления, известных в данной области техники, пока разрыв жидкостного соединения между селективным клапаном и гидравлической системой рабочего оборудования будет осуществляться при достижении или превышении заранее заданного значения давления обратной связи от рабочей жидкости рабочего орудия.
Предпочтительным является использование распределительного клапана 13, обратного клапана 17, клапана последовательности 18 и селективного клапана 15 в виде блока вставных клапанов, что позволяет удобно скомпоновать гидравлическую систему 10.
Ниже приводится подробная иллюстрация различных условий эксплуатации гидравлической системы 10.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Если гидравлическая система рулевого управления 11 машины не работает, но работает гидравлическая систем рабочего оборудования 12, сигнал силовой обратной связи по давлению, воздействующий на первое впускное отверстие 151 селективного клапана 15 равен нулю, то селективный клапан 15 посылает сигнал силовой обратной связи по давлению от гидравлической системы 12 рабочего оборудования на гидронасос переменной производительности 14, активируя его. В этом случае сигнал обратной связи по давлению LS на отверстие LS 133 распределительного клапана 13 также равен нулю, а давление рабочей жидкости, приложенное к правому концу сердечника распределительного клапана 13, преодолевает усилие пружины 5, действующее на сердечник клапана и перемещает сердечник клапана в направлении левой стороны на РИС. 2 и образует жидкостное соединение входного отверстия 130 и выходного отверстия 131. Рабочая жидкость гидронасоса переменной производительности 14 через обратный клапан 17 и клапан последовательности 18 соединяется с рабочей жидкостью гидронасоса постоянной производительности 16 и подается в гидроцилиндр рабочего оборудования, управляя рабочим оборудованием, а гидронасос постоянной производительности 16 и гидронасос переменной производительности 14 вместе обеспечивают рабочей жидкостью гидравлическую систему рабочего оборудования. В этом случае, благодаря шунтирующему гидравлическому дросселю 32, клапан последовательности 18 переключается из закрытого положения в открытое положение плавно, что уменьшает шум, создаваемый во время переключения.
В случае подъема стрелы машины или выемке тяжелого грунта или при внезапном прекращении работы рабочего оборудования машины, давление обратной связи от гидравлической системы 12 рабочего оборудования превысит заранее заданное значение и приведет в действие логический клапан в сборе, который разрывает жидкостное соединение селективного клапана 15 с гидравлической системой рабочего оборудования, изменяет давление на втором впускном отверстии 152 селективного клапан 15 до низкого уровня, и снижает уровень сигнала давления по обратной связи на гидронасосе переменной производительности 14 через выпускное отверстие 153 селективного клапана 15, а также на механизме управления гидронасосом переменной производительности 14, переводя его в режим работы с небольшим выходным расходом.
Если работает система рулевого управления 11 машины, но не работает гидравлическая систем рабочего оборудования 12, а сигнал силовой обратной связи по давлению, воздействующий на первое впускное отверстие 152 селективного клапана 15 равен нулю, то селективный клапан 15 посылает сигнал силовой обратной связи по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 на гидронасос переменной производительности 14, активируя его. Тем временем, силовая обратная связь по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 и пружина 5 распределительного клапана 13 вместе перемещают сердечник распределительного клапана 13 к правой стороне на РИС. 2 таким образом, что впускное отверстие 130 и выпускное отверстие 132 распределительного клапана 13 образуют жидкостное соединение, а рабочая жидкость гидронасоса переменной производительности 14 поступает в гидравлическую систему рулевого управления 11, совершая необходимые действия по управлению машиной.
При одновременной работе гидравлической системы рулевого управления 11 и гидравлической системы рабочего оборудования 12 машины, сигнал силовой обратной связи по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 воздействует на первое впускное отверстие 151 селективного клапана 15, а сигнал силовой обратной связи по давлению от гидравлической системы рабочего оборудования 12 воздействует на второе впускное отверстие 152 селективного клапана 15 через распределитель 50. Больший один из двух сигналов силовой обратной связи по давлению подается на гидронасос переменной производительности 14 через селективный клапан 15, активируя работу гидронасоса переменной производительности 14. Тем временем, сердечник распределительного клапана 13 перемещается под совместным воздействием пружины 5, силовой обратной связи по давлению LS от гидравлической системы рулевого управления 11 и давления жидкости на отверстии управления давлением 134 так, что часть рабочей жидкости от гидронасоса переменной производительности 14 преимущественно поступает в гидравлическую систему рулевого управления 11, совершая необходимые действия по управлению машиной, в то время как остальная часть рабочей жидкости, после соединения с рабочей жидкостью от гидронасоса постоянной производительности 16, подается в гидравлическую систему рабочего оборудования 12.
Если машина находится в режиме ожидания, то не работает гидравлическая система рулевого управления 11, ни гидравлическая система рабочего оборудования 12. В этом случае гидравлическая система рулевого управления не подает сигнала силовой обратной связи по давлению LS, а впускное отверстие 130 и выпускное отверстие 131 распределительного клапана 13 образуют жидкостное соединение. Рабочая жидкость от гидронасоса переменной производительности 14 подается на клапан последовательности 18 через распределительный клапан 13 и обратный клапан 17. Рабочая жидкость гидравлической системы рабочего оборудования 12 возвращается непосредственно в масляный бак 21, что приводит к низкому давлению в контуре гидравлической системы рабочего оборудования 12 и закрытию клапана последовательности 18, при этом рабочая жидкость, поданная гидронасосом переменной производительности 14, поступает в регулирующий клапан 19 гидронасоса переменной производительности 14. Давление на выходе насоса переменной производительности 14 постепенно увеличивается, пока не нарушится баланс регулирующего клапана 19 и его запас по давлению Δp не будет преодолен, что приводит к открытию регулирующим клапаном 19 канала, ведущего к масляному цилиндру 20 управления гидронасосом переменной производительности 14, (см. РИС. 1) и воздействию на наклонную шайбу масляного цилиндра гидронасоса переменной производительности 14, причем масляный цилиндр 20 управления изменяет угол отклонения наклонной шайбы гидронасоса переменной производительности 14, регулируя тем самым выходной расход рабочей жидкости и экономя мощность.
При внезапном прекращении воздействия внешнего усилия на машину 10, например, при резком прекращении работы рабочего оборудования, пиковое давление на выходе гидронасоса переменной производительности 14 сбрасывается перепускным клапаном 30. Таким образом, уменьшается уровень шума, создаваемого время работы машины.
В соответствии с настоящим изобретением, гидравлическая система 10 способна экономить мощность и снижать шум, создаваемый во время работы машины, что создают более комфортные и более приятные условия для оператора.
Приведенное выше описание является иллюстрацией гидравлической системы согласно изобретению со ссылкой на варианты осуществления. Специалистам в данной области техники очевидно, что в гидравлической системе, согласно изобретению, могут быть сделаны различные модификации и варианты в пределах объема изобретения. Другие варианты осуществления очевидны специалистам в данной области техники на основании настоящего описания и вариантов осуществления гидравлической системы, изложенных в данном документе. Описание и варианты осуществления следует рассматривать только в качестве примера, а истинный объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и ее пунктами.
1. Гидравлическая система (10), содержащая: гидравлическую систему рулевого управления (11); гидравлическую систему рабочего орудия (12); гидронасос переменной производительности (14), подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рулевого управления; гидронасос постоянной производительности (16), подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рабочего орудия; гидравлическая система (10), далее содержащая селективный клапан (15), включающий в себя: первое впускное отверстие (151), имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления (11) и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; второе впускное отверстие (152), способное входить в жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия (12) и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие (153), подающее наибольшее давление от первого впускного отверстия (151) и второго впускного отверстия (152) на гидронасос переменной производительности (14) для управления работой гидронасоса переменной производительности (14), отличающаяся тем, что гидравлическая система (10) содержит логический клапан в сборе, имеющий жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия (12) и селективный клапан (15), выполненный таким образом, что второе впускное отверстие (152) селективного клапана (15) рассоединяется с гидравлической системой рабочего орудия (12), когда давление обратной связи от гидравлической системы рабочего орудия (12) превысит заранее заданное значение.
2. Гидравлическая система по п. 1, отличающаяся тем, что логический клапан в сборе включает в себя: перепускной клапан (40) и распределитель (50), перепускной клапан (40), включающий в себя: впускное отверстие (41), имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия (12) и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие (42), имеющее жидкостное соединение с участком низкого давления гидравлической системы; первую пружину (43), смещающую сердечник перепускного клапана в направлении закрытия перепускного клапана; первое отверстие управления давлением (44), расположенное напротив первой пружины (43) и имеющее жидкостное соединение с впускным отверстием (41) перепускного клапана; второе отверстие управления давлением (45), имеющее жидкостное соединение с выпускным отверстием (42) перепускного клапана и расположенное на той же стороне первой пружины (43); распределитель (50), включающий в себя: первое впускное отверстие (51), имеющее жидкостное соединение с участком низкого давления гидравлической системы; второе впускное отверстие (52), имеющее жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия (12) и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие (53), имеющее жидкостное соединение со вторым впускным отверстием (152) селективного клапана (15); вторую пружину (54), смещающую сердечник распределителя в направлении образования жидкостного соединения со вторым впускным отверстием (52); выпускное отверстие (53) распределителя и отверстие управления давлением (55), расположенные напротив второй пружины (54) и имеющие жидкостное соединение с выпускным отверстием (42) перепускного клапана (40).
3. Гидравлическая система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что гидронасос переменной производительности (14) образует избирательное жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления (11) и гидравлической системой рабочего орудия (12) через распределительный клапан (13), выполненный таким образом, что отдается приоритет подаче рабочей жидкости, нагнетаемой гидронасосом переменной производительности (14), в работающую гидравлическую систему рулевого управления (11).
4. Гидравлическая система по п. 3, отличающаяся тем, что распределительный клапан (13), через обратный клапан (17), образует жидкостное соединение с клапаном последовательности (18), а клапан последовательности (18) находится жидкостном соединении с гидравлической системой рабочего орудия (12) и шунтирующим гидравлическим дросселем (32), соединенным параллельно с клапаном последовательности (18) и расположенным между обратным клапаном (17) и гидравлической системой рабочего орудия (12).
5. Гидравлическая система по п. 3, отличающаяся тем, что распределительный клапан (13) содержит отверстие LS (133), воспринимающее сигнал силовой обратной связи по давлению (LS) от гидравлической системы рулевого управления (11) при работе последней.
6. Гидравлическая система по п. 3, отличающаяся тем, что распределительный клапан (13) выполнен таким образом, что при работе гидравлической системы рабочего орудия (12) по меньшей мере часть рабочей жидкости, поданной гидронасосом переменной производительности (14), и рабочей жидкости, поданной гидронасосом постоянной производительности (16), соединяются и подаются в гидравлическую систему рабочего орудия (12).
7. Гидравлическая система по п. 4, отличающаяся тем, что гидравлическая система (10) содержит гидрораспределитель (19), предназначенный для управления выходным расходом гидронасоса переменной производительности (14), когда машина находится в режиме ожидания, а клапан последовательности (18) закрывается таким образом, что рабочая жидкость, нагнетаемая гидронасосом переменной производительности (14), поступает в гидрораспределитель (19), регулируя выходной расход гидронасоса переменной производительности (14) до малой величины.
8. Гидравлическая система по п. 4, отличающаяся тем, что распределительный клапан (13), обратный клапан (17), клапан последовательности (18) и селективный клапан (15) выполнены в виде блока вставных клапанов.
9. Способ управления гидравлической системой (10), включающий в себя: гидравлическую систему рулевого управления (11); гидравлическую систему рабочего оборудования (12); гидронасос переменной производительности (14), подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рулевого управления; гидронасос постоянной производительности (16), подающий рабочую жидкость в гидравлическую систему рабочего оборудования; гидравлическую систему (10), далее включающую в себя: селективный клапан (15) и логический клапан в сборе, имеющие жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего оборудования (12) и селективным клапаном (15); селективный клапан (15) с первым впускным отверстием (151), имеющим жидкостное соединение с гидравлической системой рулевого управления (11) и воспринимающим от нее силовую обратную связь по давлению, второе впускное отверстие (152), способное входить в жидкостное соединение с гидравлической системой рабочего орудия (12) и воспринимающее от нее силовую обратную связь по давлению; выпускное отверстие (153), передающее наибольшее давление от первого впускного отверстия (151) и второго впускного отверстия (152) на гидронасос переменной производительности (14) для управления работой гидронасоса переменной производительности (14); способ, отличающийся тем, что, при превышении заранее заданное значение давления обратной связи от гидравлической системы рабочего оборудования (12), второе впускное отверстие (152) селективного клапана (15) рассоединяется с гидравлической системой рабочего оборудования (12) логическим клапаном в сборе.
10. Машина, содержащая гидравлическую систему (10) по любому из пп. 1-8.
