гидрофицированный привод поворота ковша землеройной машины

Формула изобретения

ГИДРОФИЦИРОВАННЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТА КОВША ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, содержащий шарнирно соединенную с ковшом тягу и шарнирно присоединенные к тяге основной гидроцилиндр и рычаг, отличающийся тем, что рычаг выполнен в виде вспомогательного гидроцилиндра двустороннего действия, поршневая и штоковая полости которого гидромагистралями сообщены с поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра-датчика, шарнирно прикрепленного к основному гидроцилиндру и тяге, а гидромагистрали через два обратных клапана связаны между собой и сообщены с гидроаккумулятором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидравлическим системам привода рабочего органа строительных и дорожных машин с гидроприводом, работающим в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании, а именно к гидрофицированному приводу поворота ковша землеройной машины.

Известен гидрофицированный привод поворота ковша, например, одноковшового экскаватора, содержащий гидроцилиндр, шарнирно соединенный с ним поворотный рычаг и тягу, шарнирно прикрепленную к рычагу и ковшу.

Однако такое кинематическое соединение элементов привода в процессе функционирования сопровождается значительным угловым перемещением гидроцилиндра относительно рычага. В этих условиях силовое эксплуатационное взаимодействие последних элементов неизбежно сопровождается повышенной работой трения в опорном сферическом подшипнике штока гидроцилиндра. В результате этого увеличиваются действующие на него изгибающие нагрузки, ухудшается напряженно-деформированное состояние несущих длинномерных элементов (штока и корпуса) гидроцилиндра, возрастают реакции в его герметизируемых сопряжениях, интенсифицируется изнашивание трущихся элементов направляющих гидроцилиндра и элементов опорных подшипников проушин, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности привода и ведет к падению надежности гидроцилиндра.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гидрофицированный привод поворота ковша, используемый, например, на погрузчике UN 053.1 чехословацкой фирмы ZTS. Конструкция такого привода предполагает шарнирное соединение основного гидроцилиндра, поворотного рычага и ковша в трех точках с тягой. Такая схема обладает рядом преимуществ перед аналогом: уменьшение угла трения в опоре штока гидроцилиндра; частичная разгрузка поворотного рычага, а также выгодное увеличение усилия на режущей кромке или зубьях ковша при копании.

Однако преимущества прототипа могут быть расширены и количественно дополнены вплоть до обеспечения постоянства угла между основным гидроцилиндром и тягой, в результате чего угол трения скольжения достигнет нуля, и дополнительного повышения усилия на ковше, что в комплексе позволит поднять эффективность привода, снизив давление в гидросистеме, сократив расход потребляемой энергии и т.п. и повысить надежность гидроцилиндра, значительно разгрузив его длинномерные несущие элементы, фрикционные узлы опорных проушин и герметизируемых сопряжений.

С этой целью в гидрофицированном приводе поворота ковша землеройной машины, содержащем шарнирно соединенные основной гидроцилиндр, рычаг, тягу и ковш, в качестве поворотного рычага применен вспомогательный гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком, поршневая и штоковая полости которого гидромагистралями сообщены с поршневой и штоковой полостью гидроцилиндра-датчика, шарнирно прикрепленного к основному гидроцилиндру и тяге, гидромагистрали через два обратных клапана связаны между собой и сообщаются с гидроаккумулятором.

Таким образом, вследствие произведенных изменений и дополнений переменная в процессе работы основного гидроцилиндра длина вспомогательного гидроцилидра, выступающего в роли поворотного рычага, позволяет сенсорно по выходным параметрам гидроцилиндра-датчика обеспечивать либо, в лучшем случае, полную соосность основного гидроцилиндра и тяги, либо, если первое по конструктивно-компоновочным причинам невозможно, их незначительное, но постоянное угловое смещение, тем самым существенно снизив работу сил трения в опорном сферическом подшипнике проушины штока гидроцилиндра, таким образом разгрузив их и гидроцилиндр в целом.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема традиционного гидрофицированного привода поворота ковша землеройной машины; на фиг. 2 кинематическая схема гидрофицированного привода поворота ковша погрузчика UN 053.1 фирмы ZTS; на фиг. 3 и 4 кинематические схемы заявляемого гидрофицированного привода поворота ковша землеройной машины; на фиг. 5 характер изменения углов между основным гидроцилиндром и рычагом (кривая 1) или тягой (кривые 2 и 3) при работе основного гидроцилиндра, справедливого соответственно для аналога, прототипа и заявляемого гидрофицированного привода; на фиг. 6 вид зависимостей развиваемых ковшом усилий на зубьях или режущей кромке при работе основного гидроцилиндра, соответственно справедливых для аналога, прототипа и заявляемого гидрофицированного привода.

Заявляемый гидрофицированный привод поворота ковша землеройной машины (фиг. 3 и 4) состоит из основного гидроцилиндра 1, шарнирно соединенного через вспомогательный гидроцилиндр 2 и тягу 3 с ковшом 4. Вспомогательный гидроцилиндр 2 двустороннего действия с односторонним штоком, выполняющий роль поворотного рычага переменной длины, шарнирно прикреплен к тяге 3, в свою очередь, шарнирно присоединенной к ковшу 4. При этом основной 1, вспомогательный 2 гидроцилиндры и ковш 4 шарнирно в трех точках присоединены к тяге 3. Причем точки крепления элементов 1,3 и 2,3 геометрически не совпадают. Поршневая и штоковая полости гидроцилиндра 2 сообщаются с поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра-датчика 5 гидромагистралями 6. Гидромагистрали 6 через два обратных клапана 7 связаны между собой и сообщаются с гидроаккумулятором 8. Гидроцилиндр-датчик 5, в качестве которого также может использоваться гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком, шарнирно прикреплен к основному гидроцилиндру 1 и тяге 3. В том случае, когда гидроцилиндр-датчик 5 расположен с противоположной через тягу 3 от вспомогательного гидроцилиндра 2 стороны (фиг. 3), их полости гидромагистралями 6 соединяются соответственно: поршневая с поршневой, штоковая с штоковой. Если же эти два гидроцилиндра 2 и 5 расположены с одной стороны от тяги 3 (фиг. 4), то их полости гидравлически соединяются обратно названному выше порядку. И в том, и в другом случае основные параметры гидроцилиндров 2 и 5, а именно ход штока, диаметры поршня и штока назначаются из условия реализации на всем диапазоне работы привода требуемых перемещений гидроцилиндра 1 и тяги 3 для поддержания изначально назначенного их углового взаимного расположения.

Заявляемый гидрофицированный привод поворота ковша землеройной машины работает следующим образом.

При настройке привода заранее задают конкретное значение угла между основным гидроцилиндром 1 и тягой 3, выбираемое из условия реализации, например, требуемого усилия на зубьях или рабочей кромке ковша 4 на определенном диапазоне. После этого, зафиксировав положение штоков всех трех гидроцилиндров 1, 2 и 5, заполняют полости последних двух рабочей жидкостью и соответствующим образом (фиг. 3 или 4) соединяют гидромагистралями 6 их полости.

При эксплуатационном возвратно-поступательном перемещении штока-поршня основного гидроцилиндра 1 начинает изменяться угол между ним и тягой 3. Это изменение мгновенно фиксируется гидроцилиндром-датчиком 5, который посредством смещения поршня-штока начинает вытеснять рабочую жидкость из полости повышенного давления, в сторону которой он перемещается. Эта жидкость по гидромагистрали 6 нагнетается в конкретную полость (фиг. 3 или 4) вспомогательного гидроцилиндра 2, за счет чего последний соответствующим перемещением собственного поpшня-штока изменяет пространственное положение основного гидроцилиндра 1 и тяги 3, тем самым автоматически и сенсорно по углу восстанавливая их изначально заданное угловое взаимное расположение.

С целью компенсации в процессе работы привода внутренних перетечек и наружных утечек рабочей жидкости через уплотнительные узлы гидроцилиндров 2 и 5, приводящих к разрегулировке, рассогласованию привода по углу и требуемому восстанавливающему перемещению, гидромагистрали 6 сообщения их рабочих полостей через два обратных клапана 7 связаны между собой и подключены к гидроаккумулятору 8, который поддерживает необходимое избыточное давление в магистралях 6, гидроцилиндрах 2 и 5, что обеспечивает требуемую жесткость всего привода.

Таким образом, использование заявляемого гидрофицированного привода поворота ковша землеройной машины с сенсорным регулированием по углу длины поворотного рычага, в качестве которого применен гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком, позволяет практически исключить работу сил трения в опорном сферическом подшипнике проушины штока основного гидроцилиндра (фиг. 5, прямая 3), тем самым разгрузив его от изгибающего момента фрикционных сил в опоре, а также дает возможность выгодно, исходя также из геометрических параметров прочих элементов привода, увеличить усилие на зубьях или режущей кромке ковша, снизив давление в гидросистеме питания основного гидроцилиндра, сократив потребляемому приводом энеpгию и прочее. Все перечисленное способствует повышению эффективности привода и надежности основного гидроцилиндра наиболее нагруженного и наименее надежного элемента гидропривода землеройной машины.