Система управления отвалом бульдозера
Владельцы патента RU 2758163:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Псковский государственный университет» (RU)
Изобретение относится к системе управления отвалом бульдозера. Система содержит гидронасос, гидробак, гидроцилиндр 1 привода отвала с штатным гидрораспределителем 2, дополнительный двухпозиционный гидрораспределитель 3, силовые датчики 7, 8 и логический элемент ИЛИ 11. Система также снабжена гидроаккумулятором 4, регулируемым редукционным и предохранительным гидроклапанами 5 и 6 соответственно и электронными регулируемыми элементами сравнения 9, 10. Датчики 7, 8 выполнены электрическими, установлены на первом и последнем опорных катках гусеничной тележки и соединены электролиниями с элементами 9, 10, которые выходами соединены с входом элемента 11, соединенного выходом через выключатель 12 с катушкой управления гидрораспределителя 3. Последний выполнен с возможностью сообщения полостей гидроцилиндра 1 между собой и с гидроаккумулятором 4, соединенным одной гидролинией через гидроклапан 5 с гидронасосом и другой гидролинией через гидроклапан 6 с гидробаком. Изобретение направлено на повышение надежности и точности системы управления, обеспечивает оптимизацию эпюры давления по длине гусениц, улучшение тягово-сцепных свойств и повышение производительности. 1 ил.
Изобретение относится к строительным машинам с гусеничным ходовым оборудованием, например, к бульдозерам.
Известна гидравлическая система управления отвалом бульдозера (AC SU 1612062, E02F 9/22), включающая гидронасос, гидробак, гидроцилиндр привода отвала со штатным гидрораспределителем, дополнительный управляемый двухнозиционный гидрораспределитель и логический элемент ИЛИ. В известной гидравлической системе оптимизация эпюры давления по длине гусеничных движителей осуществляется в зависимости от величины давления рабочей жидкости в штоковой и поршневой полостях гидроцилирдра подъема отвала. Недостатком известной системы управления является низкая точность управления. Это обусловлено тем, что при работе бульдозера давление рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра привода отвала определяется внешними воздействиями такими как горизонтальная Рг и вертикальная Рв силы сопротивления грунта, величины которых непрерывно изменяются. Соотношение этих сил зависит от объема призмы волочения, от угла наклона отвала, изменяющегося при изменении толщины вырезаемой стружки. При управлении рабочим процессом машинисту необходимо периодически ее уменьшать по мере возрастания объема призмы волочения и увеличения сопротивления на ее перемещение. Помимо изменения соотношения составляющих Рг и Рв при изменении толщины стружки возникают скачки давления рабочей жидкости в моменты включения гидрораспределителя. Поэтому моменты включения управляемого двухпозиционного гидрораспрделителя, соединяющего полости гидроцилиндра привода отвала с гидробаком не соответствуют моментам отрыва гусениц от опорной поверхности. Эпюра давления не оптимизируется, что вызывает буксование движителей, ухудшение тяговых возможностей и в конечном итоге снижает производительность.
Известна также электронно-гидравлическая система управления отвалом бульдозера (патент RU 2109883, E02F 9/22), включающая гидронасос, гидробак, гидроцилиндр подъема отвала со штатным гидрораспределителем, дополнительный двухпозиционный управляемый гидрораспределитель, датчики, элементы сравнения и логический элемент ИЛИ. Второе известное устройство содержит меньшее количество гидроэлементов в сравнении с первым, более надежно. Однако и оно имеет аналогичные с первой системой недостатки. Так оптимизация эпюры давления осуществляется также по величине давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра привода отвала, что не вполне соотносится с моментами отрыва концов гусениц от опорной поверхности. В полостях гироцилиндра привода отвала возникают скачки давления в результате скола разрабатываемого грунта и в моменты включении гидрораспределителя. В период сообщения указанных полостей с гидробаком, при вывешивании передней части базовой машины и быстрого ее опускания, возможен разрыв потока рабочей жидкости, вследствие большой массы машины и большой скорости опускания. Указанные явления ухудшают управляемость рабочим процессом, увеличивают энергозатраты на буксование и снижают производительность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, является принятый заявителем за прототип, известный гидропривод бульдозера (RU 2705627, E02F 9/22; E02F 3/84), включающий гидронасос, гидробак, гидроцилиндр привода отвала со штатным гидрораспределителем, дополнительный управляемый двухпозиционный гидрораспределитель, силовые датчики и логический элемент ИЛИ. В последнем известном гидроприводе оптимизация эпюры давления, в отличие от вышеприведенных известных технических решений, осуществляется по величине нагрузки на опорные катки гусеничной ходовой тележки, с помощью гидравлических силовых датчиков. Это обеспечивает более качественную форму эпюры давления и повышает тяговые возможности бульдозера. Однако, и этот известный гидропривод бульдозера имеет недостатки, которые заключаются в том, что гидравлические силовые датчики, установленные на опорных катках, имеют недостаточную надежность в сложных условиях работы бульдозера при разработке грунтов с большими перепадами температуры окружающей среды от +40 до -40 и более. В таких условиях существенно изменяется вязкость рабочей жидкости и возможна ее утечка из рабочих полостей датчиков. Кроме того, при скачкообразном характере внешних силовых воздействий со стороны опорной поверхности на опорные катки и гидравлические датчики, возможен разрыв потока рабочей жидкости в замкнутой полости датчика, образованной гидроклапаном ИЛИ. К недостаткам известного гидропривода следует отнести невозможность регулирования момента включения управляемого гидрораспределителя, относительно момента возможного отрыва конца гусеницы от опорной поверхности. Еще одним недостатком является бесполезный слив рабочей жидкости из полостей гидроцилиндра при включении управляемого гидрораспределителя, а также возможность разрыва потока рабочей жидкости в поршневой полости, при быстром опускании, вывешанной на отвале базовой машины.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, повышение надежности и точности управления рабочим процессом, улучшение тягово-сцепных свойств и повышение в конечном итоге производительности бульдозера.
Решение поставленной задачи достигается тем, что система управления отвалом бульдозера, включающая гидронасос, гидробак, гидроцилиндр привода отвала со штатным гидрораспределителем, дополнительный двухпозиционный управляемый гидрораспределитель, силовые датчики и логический элемент ИЛИ, снабжена гидроаккумулятором, регулируемым редукционным и предохранительным гидроклапанами и электронными элементами сравнения, при этом силовые датчики выполнены электрическими, установлены на первом и последнем опорных катках гусеничной тележки и соединены электролиниями с электрическими регулируемыми элементами сравнения, которые выходами соединены с входом логического элемента ИЛИ, выходом соединенного через включатель с катушкой управления дополнительного двухпозиционного гидрораспределителя, выполненного с возможностью сообщения, в одной из позиций золотника, полостей гидроцилиндра привода отвала между собой и с гидроаккумулятором, который соединен одной гидролинией, через регулируемый редукционный гидрокланан, с гидронасосом и другой гидролинией, через предохранительный гидрклапан с гидробаком.
Предложенное изобретение отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так, электрические силовые датчики, установленные в опорах первого и последнего катков ходовой тележки, обеспечивают надежное и точное определение величины нагрузки и сохранение оптимальной формы эпюры давления. Гидроаккумулятор предотвращает разрыв потока рабочей жидкости и одновременно сокращает бесполезный ее слив в гидробак.
На чертеже изображена система управления отвалом бульдозера.
Система управления отвалом бульдозера включает гидроцилиндр 1 привода отвала, сообщенный гидролиниями со штатным гидрораспределителем 2 и параллельно с дополнительным двухпозиционным электроуправляемым гидрораспределителем 3. Гидрораспределитель 3 сообщен с гидроаккумулятором 4, а последний соединен с гидронасосом через регулируемый редукционный гидроклапан 5 и с гидробаком, через предохранительный гидроклапан 6 На опорах первого и последнего катков гусеничной тележки установлены электрические силовые датчики 7 и 8, соединенные электрическими линиями, через элементы сравнения 9 и 10, с входом логического элемента ИЛИ 11. Последний, соединен с катушкой-управления гидрораспределителя 3, через включатель 12. Золотник гидрораспределителя 3 подпружинен с одной стороны и выполнен с возможностью сообщения поршневой и штоковой полостей гидроцилиндра 1 привода отвала с гидроаккумулятором 4, в одной из позиций. Гидроаккумулятор 4 заряжен на небольшую, заданную редукционным гидроклапаном 5, величину давления.
Система управления отвалом бульдозера действует следующим образом.
В исходном положении, изображенном на чертеже, бульдозер и отвал неподвижны, золотник штатного гидрораспределителя 2 занимает нейтральную позицию. Нагрузка на передний и задний катки стабильная, характерная для эпюры давления прямоугольной формы. Питание с выхода элемента ИЛИ на катушку управления гидрораспределителя 3 не поступает, хотя включатель)2 замыкает контакты. Золотник гидрораспределителя 3 удерживается пружиной в позиции, разобщающей полости гидроцилиндра 1 с гидроаккумулятором 4.
С началом срезания грунта на отвал действует внешняя нагрузка, определяемая горизонтальной Рг и вертикальной Рв составляющими, величины которых и соотношение непрерывно изменяется и зависит от многих факторов: свойств разрабатываемого грунта, толщины вырезаемой стружки, объема призмы волочения и уклона местности. При заглублении отвала возникает ситуация, когда сочетание внешних силовых воздействий на отвал вызывает вывешивание передней части базовой машины на отвале и отрыв передней части гусениц от опорной поверхности. Соответственно уменьшается нагрузка на опору переднего катка и сигнал от датчика 7, поступает через элемент сравнения 9 на логический элемент ИЛИ, который включает питание катушки управления гидрораспределителя 3. Золотник гидрораспределителя 3, преодолевая усилие пружины, перемещается в позицию сообщающую штоковую и поршневую полости гидроцилиндра 1 с гидроаккумулятором. Происходит опускание передней части базовой машины на опоную поверхность и выравнивание эпюры давления. Разность объемов полостей гидроцилиндра 1 компенсируется рабочей жидкостью из гидроаккумулятора 4.
При отрыве задней части машины от опорной поверхности в процессе самозаглубления отвала, уменьшается нагрузка на задний опорный каток и сигнал от датчика 8 поступает через элемент сравнения 10 на логический элемент ИЛИ, включающий гидрораспределитель 3. Опять происходит сообщение полостей гидроцилиндра 1 с идроаккумулятором 4 и опускание теперь уже задней части базовой машины. Гидроаккумулятор компенсирует разность объемов полостей гидроцилиндра 1 и предотвращает разрыв потока рабочей жидкости, который может возникнуть при быстром опускании базовой машины. Элементы сравнения 9 и 10 выполнены с возможностью регулирования величины сигнала, обеспечивающего оптимальный момент включения гидрораспределителя З.Это позволяет установить момент включения его в области предшествующей отрыву передней или задней частей гусениц от опорной поверхности для качественной оптимизации эпюры давления.
Таким образом, предлагаемая система управления отвалом бульдозера обеспечивает, в сравнении с прототипом, повышение надежности и точности управления за счет установки электрических силовых датчиков на опорах переднего и заднего катков гусеничной тележки. Сохраняется оптимальная форма эпюры давления по длине гусениц, что уменьшает их буксование и связанные с ним затраты энергии, улучшаются тягово-сцепные свойства и увеличивается реализуемое тяговое усилие, а это в конечном итоге повышает производительность.
Система управления отвалом бульдозера, включающая гидронасос, гидробак, гидроцилиндр привода отвала с штатным гидрораспределителем, дополнительный управляемый двухпозиционный гидрораспределитель, силовые датчики и логический элемент ИЛИ, отличающаяся тем, что она снабжена гидроаккумулятором, регулируемым редукционным и предохранительным гидроклапанами и электронными элементами сравнения, при этом силовые датчики выполнены электрическими, установлены на первом и последнем опорных катках гусеничной тележки и соединены электролиниями с электронными регулируемыми элементами сравнения, которые выходами соединены с входом логического элемента ИЛИ, соединенного выходом через выключатель с катушкой управления дополнительного двухпозиционного гидрораспределителя, выполненного с возможностью сообщения, в одной из позиций золотника, полостей гидроцилиндра привода отвала между собой и с гидроаккумулятором, который соединен одной гидролинией через регулируемый редукционный гидроклапан с гидронасосом и другой гидролинией через предохранительный гидроклапан с гидробаком.
