CS213178B1 - Hydraulický mechanismus pro řízeni směru jízdy pracovních strojů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká hydraulického mechanismu pro řízení směru jízdy pracovních strojů a vozidel, zejména těžkých strojů, u nichž je k řízeni třeba velkého výkonu. Podstatou vynélezu je ústrojí, kterým je opatřeno hlavni čerpadlo provedené jako regulační čerpadlo a které slouží k Mženi průtoku hlavním čerpadlem. Ústrojí je napojeno na hydraulický zpětnovazební řidiči obvod, v němž je zapojeno odměrné Čerpadlo a zpětnovazební jednotka. Ve výkonovém obvodu je kromě regulačního čerpadla zapojen jeden nebo vice hydraulických válců, které natáčejí Mženými nápravami. Hydraulický mechanismus podle vynálezu lze použit u těžkých pracovních strojů a vozidel, zvláště s kloubovým rámem.

Description

Týnález ee týká hydraulického řízeni směru jízdy pracovních strojů a vozidel, zejména těžkých strojů, u nichž je k řízeni třeba velkého výkonu. Je to řízeni tak zvané plně hydraulické, které nemá mechanické spojeni mezi volantem a nápravou.

U lehkých pracovních strojů se k řízeni používá hydraulických agregátů řízeni, které ee montuji pod volant. Kapalina z hlavního čerpadla se vede do agregátu řízeni, který ji ůmSrač k natáčeni volantem přiděluje do hydraulického válce řízení a přebytek poušti do odpadu. Hydraulické agregáty řízeni se s ohledem na své technické možnosti uživaji jen do průtoků asi 800 cm³ na otáčku volantu.

U větších pracovních strojů již agregáty řízeni výkonově nestačí, a proto zde bylo zavedeno eervořlzenl, které sestává zs dvou hydraulických obvodů, a to výkonového obvodu a zpětnovazebního řídicího obvodu. Do tohoto druhého obvodu je zapojeno odměrné čerpadlo, které je spojeno s volantem, a zpětnovazební objemová jednotka, např. zpětnovazební válec. Do výkonového obvodu je zapojeno jedno nebo vice hlavních čerpadel, šoupátkový rozvaděč a hydraulické válce. Šoupátko šoupátkového rozvaděče je řízeno zpětnovazebním řídicím obvodem, Hlavni čerpadlo bývá neregulačni, zubové. Při řízeni směru jízdy šoupátko rozvaděče děli kapalinu z hlavního čerpadla škrcením do hydraulických válců a do odpadu. Skrčená kapalina má provozní tlak, a proto je zejména pomalé řízeni spojeno s velkými energetickými ztrátami.Otáčky spalovacího motoru pracovních strojů, např. nakladačů pro zemni práce, kolísají as nimi se mění průtok hlavního čerpadla. Příliš vysoký průtok zhoršuje dynamické vlastnosti servořizenl a na druhé straně přebytek průtoku se dá využit v hydraulice pracovních orgánů stroje. Proto se ěoupátkovému rozváděči předřazuje ventil, který omezuje průtok do šoupátkového rozváděče na stálou hodnotu a přebytek kapaliny přepouštl do hydraulických pracovních orgánů. K děleni průtoku dochází opět škrcením z provozního tlaku, který je v daném okamžiku v servořizenl nebo v pracovní hydraulice· Děleni průtoku ve ventilu je proto také spojeno s velkými energetickými ztrátami. Kromě toho je nutné rozmnožit pryky výkonového obvodu o tento ventil. Při návrhu servořizenl je třeba sladit velikost šoupátkového rozváděče a ventilu pro omezeni a děleni průtoku s potřebným průtokem podle velikosti stroje a rychlosti řízeni. Tyto prvky ss proto nevyrábějí pro všechny druhy a velikostipraoovnich strojů v jednom provedeni, ale musí se vyrábět v různých provedeních. To vede k výrobě více typů rozvaděčů a ventilů, které pak mají nízkou seriovost poněvadž počet vyráběných pracovnioh strojů, na které se dvouobvodové servořizenl montuje, neni příliš vysoký a v jiných hydraulických obvodech tyto prvky nemají uplatněni. Uvedená nevýhoda je zvlášť citelná u velkých a největších zemních strojů, kde je nejnižší seriovost. Výroba, hydraulických prvků s nízkou seriovosti není hospodárná.

U větších pracovnioh strojů s nízkými rychlostmi pojezdu se také používá servořizení, které má výkonový obvod hydraulický, kdežto zpětnovazební řidiči obvod je elektrický. Ve výkonovém obvodu je kromě hydraulických válců zapojeno regulační čerpadlo opatřené ústrojím k řízeni průtoku tímto čerpadlem. Ostrojí je napojeno na elektrohydraulický servoventil, který je zapojen na elektrický zpětnovazební řldiol obvod. Toto uspořádáni má následující nedostatky: Elektrohydraulický servovsntil je zařízeni velmi náročné na přesnost výroby a proto velmi drahé a těžko dostupné. Servovsntil je dále náročný na čistotu kapaliny v hydraulice.

213 178

Jeho funkce může selhat, jestliže na pracovních strojích s hrubým provozem není trvale zajištěna dobrá filtrace kapaliny. Elektrický zpětnovazební řídicí obvod je na strojích s hrubým provozem méně spolehlivý než hydraulický zpětnovazební řídicí obvod, a proto se na strojích s vyšší rychlosti pojezdu neužívá. Mezinárodni směrnice pro traktory nepřipouštějí, aby se povely řidiče pro řízení směru jízdy přenášely elektrycky. U velxých pracovních strojů se také používalo servořizeni, které mělo hydraulický výkonový obvod s regulačním čerpadlem a hydraulickými válci. Nemělo řídicí zpětnovazební obvoc. neguiac-u. ceířftíio ub ov^autt-o auí meohunicny pomoci šroubu nebo táhel spojených s hřídelem volantu nebo hydraulicky pomocí cdxěrnéhe čerpadla apc·jes.rko s volantem. V obou případech chyběla zpětnovazební jednotka, takže servořizeni nepracovalo jako polohový servomechanismus. Po vychýlení volantu se náprava natáčela tak dlouho, dokud řidič nevrátil volant do'výchozí polohy. Vozidlo bylo při vyšší' rychlosti velmi obtížně řiditelné.

Popsané nevýhody se odstraňují vynálezem, jehož podstata spočívá v tom,že ústroji kterým je opatřeno hlavní čerpadlo provedené jako regulační čerpadlo a které slouží k řízení průtoku hlavním čerpadlem, je napojeno na hydraulický zpětnovazební řídicí obvod, v němž je zapojeno odměrné čerpadlo a zpětnovazební objemová jednotka. Ve výkonovém obvodu je kromě regulačního čerpadla zapojen jedem nebo více hydraulických válců, které natáčejí řízenými nápravami.

Regulační čerpadlo a jeho ústroji k řízení průtoku nahrazuje v servořizeni se šoupátkovým rozvaděčem tyto prvky : šoupátkový rozvaděč, jedno nebo více hlavních čerpadel a ventil pro omezení a děleni průtoku. Regulační čerpadlo dodává kapalinu pod tlakem do hydraulického válce řízení bez škrcení a v mnořstvi, které je přiměřené rychlosti natáčeni náprav. Proto ani pomalé řízení není spojeno s energetickými ztrátami, které vznikají v šoupátkovém rozvaděči, ^edochází k energetickým ztrátám, které vznikají ve ventilu pro omezeni a dělení průtoku, poněvadž ústroji napojené na hydraulický zpětnovazební řídicí odvod řídi průtok hlavního čerpadla tak, že nikdy není nadbytečný. Nehospodárnost výroby šoupátkových rozvaděčů a ventilů pro omezení a dělení průtoku je překonána zavedením regulačních čerpadel, které se užívají i v mnoha jiných hydraulických obvodech v různých strojírenských odvětvích. Jejich výroba má velkou seriovost a je hospodárná. Zejména u servořizeni pro velké stroje jsou pořizovací náklady na regulační čerpadlo a jeho ústrojím k řízení průtoku nižší než pořizovací náklady na šoupátkový rozvaděč, jedno nebo více hlavních čerpadel a na ventil pro omezení a dělení průtoku. Další výhodou je to, že regulační čerpadlo má velmi dobrou charakteristiku průtoku, která je téměř nezávislá na tlaku a na smyslu zatížení a u níž je pásmo necitlivosti kolem bodu s nulovým průtokem velmi úzké. Tato charakteristika je pro polohový servomechanismus řízení směru jízdy podstatně příznivější než charakteristiky, k jakým lze dospět dlouhodobým výzkumem a vývojem šoupátkového rozvaděče. Ve srovnáni se servořizenlm, které má elektrický zpětnovazební řídicí obvod, je uspořádání podle vynálezu výhodnější v tom, že neobsahuje elektrohydraullcký servoventil.

Tím odpadají výše popsané nevýhody spojené s tímto servoventilem. Další výhodou je, že v uspořádání podle vynálezu je elektrický zpětnovazební řidiči obvod nahrazen hydrau213 178 lickým zpětnovazebním řídicím obvodem, který se osvědčil i na pracovních strojích s hrubým provozem jako spolehlivý a je používán i na strojích s vyšěí rychlostí pojezdu. Ve srovnáni se servořizenim, které nemělo zpětnovazební řídicí obvod, dosahuje usporádénl podle vynálezu podstatně lepší řiditeínósti směru jízdy.

Příklad provedení předmětu vynélezu je v dalším podrobně popsán a doložen výkresy, které představují :

Obr. 1 - Schéma zapojení hydraulického mechanismu pro řízení směru jízdy.

Obr. 2 - Podrobný grafický znak řidicího hydraulického agregátu.

Obr. 3 - Zjednodušený grafický znak odměrného čerpadla v jiném provedení.

Obr. 4 - Zjednodušený grafický znak odměrného čerpadla v dalším provedení.

hydraulický mechanismus pro řízeni směru jizdy pojízdných pracovních strojů a vozidel sestává ze dvou hydraulických obvodů. Ve výkonovém obvodu je zapojeno hlavní čerpadlo provedené jako regulační čerpadlo 1, blok 2 pojistných ventilů, hydromotor 2 a hydraulické válce 4. Ve zpětnovazebním řídicím obvodu je zapojeno odměrné čerpadlo 5 a zpětnovazební objemová jednotka 6. Regulační čerpadlo 1 je pistkové se zabudovaným plnicím čerpadlem 2, přepouštěcím ventilem 8, zpětnými ventily 2 a ústrojím 10 k řízení průtoku hlavním čerpadlem. Blok 2 pojistných ventilů slouží k výměně kapaliny a chrání výkonový obvod proti přetížení. Je nutný jen v tom případě, neni-li výměna a ochrana zajištěna jinak. Hydraulické válce 4 jsou uchyceny každý k přední a zadní části kloubového rámu vozidla. Hydromotor 2 j® spojen hřídelem se zpětnovazební objemovou jednotkou 6 a tvoři s ní jeden celek na způsob zubového dvojčerpadla. Jako odměrné čerpadlo 2» které je spojeno s volantem, je použit řídicí hydraulický agregát, jehož podrobný grafický znak vysvětlující funkci je na obr. 2 . Výkonový obvod je propojen potrubím s větvemi 11. 12. Zpětnovazební řídicí obvod je propojen potrubím s větvemi 13. 14. Ústroji 10 k řízení průtoku hlavním čerpadlem sestává ze dvou válců s písty a se středícími pružinami. Písty jsou mechanicky spojeny s šikmou výkyvnou deskou, o kterou se opírají kluzátka pístů regulačního čerpadla 1. Ústrojí 10 k řízení průtoku hlavním čerpadlem je napojeno trubkami 12,16 na zpětnovazební řidiči obvod. Do vedení 12» kterým se do odměrného čerpadla 2 zavádí nízkotlaká kapalina z plnicího čerpadla 2» Ú® vložena clona 18. Odpadní clona 19 je vložena do odpadního potrubí 21 odměrného čerpadla 2· Plnicí čerpadlo 7 nasává kapalinu přes filtr 20. Plnicí čeř padlo £ pomoci přepouštěciho ventilu 8 a zpětných ventilů 2 zaplňuje výkonový obvod a udržuje v hydraulických válcích 4 předpětí nizkým plnicím tlakem. Nízkotlaká kapalina z plnicího čerpadla £ ^s® využívá také ve zpětnovazebním řídicím obvodu. Zavádí se v omezeném množství, které propusti clona 18, do odměrného čerpadla 2» hde svoji energii působí příznivě na snížení síly na volantu. Odpadní clona 12 mé při činnosti řidicího obvodu za úkol udržovat v jeho odlehčené větví malý protitlak.

Když řidič vozidla natáčí volantem, odměrné čerpadlo 2 vytlačuje kapalinu do jedné z obou větvi 13. Í4 zpětnovazebního řidicího obvodu a představuje touto kapalinou ústroji 10 k řízeni průtoku hlavním čerpadlem. Regulační čerpadlo 1_ dodává kapalinu jednou z obou větvi 11,, 12 výkonového obvodu do hydraulických válců 4. To vyvolává zlamování kloubového rámu vozidla a natáčeni náprav vůči sobě. Kapalina která se větvi 11 zavádí do hydraulických válců 4, případně se tudy z hydraulických válců 4 vrací *

313 17« prochází hydromotorem 3. ^a roztáčí jej. Zpětnovazební objemová jednotka 6 poháněná hydromotorem % odebírá kapalinu z téže větve zpětnovazebního řídicího obvodu, do kterého byly před tlm kapalina vytlačena odměrným čerpadlem & dodává kapalinu do druhé větve zpětnovazebního řídicího obvodu. Ústroji 10 k řízeni průtoku hlavním čerpadlem tím snižuje průtok regulačním čerpadlem 1. Zlomováni kloubového -rámu vozidla se zastavuje, jakmile řidič přestal natáčet volantem. Toči-li řidič volantem v obráceném smyslů, kapalina v obou obvodech, výkonovém i zpětnvazebnlm řídicím, protéká také v obráceném smyslu a kloubový rám se zlámuje na druhou stranu.

V jiném provedeni, jestliže plnicí čerpadlo 2 zajlěluje průtok s dostatečným přebytkem kapaliny, lze v popsaném uspořádáni podle obr. 1 použit odměrné čerpadlo v provedeni podle zjednoduěeného grafického znaku v obr. 4.

V popsaném přikladu provedeni předmětu vynálezu podle obr , 1 je ústroji 10 k řízeni průtoku regulačním čerpadlem provedeno tak,že se při posuvu pistů v ústroji 10 nemění celkový objem kapaliny ve zpětnovazebním řídicím obvodu. V případě ,že pí3ty v ústrojí 10 jsou spojeny s Šikmou deskou regulačního čerpadla J, ojniceml, použije se odměrné čerpadlo v provedeni podle zjednodušeného grafického znaku na obr. 3. Odměrné čerpadlo podle grafického znaku označeného £ v obr. 1 lze také použit, jestliže regulační čerpadlo i s pisty v ústroji 10 připojenými k Šikmé desce ojniceml je opatřeno běžně vyráběným polohovým servomotorem k naklápění šikmé desky a jestliže ovládací páčka servomechanismu ae spoji s hydraulickým válečkem, který se také běžně vyrábí. Tento váleček, který má stejné velké činné plochy pistu na obou stranách, se pak nápoji trubkami 1£, na zpětnovazební řidiči obvod.

V jiných provedeních předmětu vynálezu může být použito regulačních čerpadel a různě uspořádaným ústrojím k řízeni průtoku hlavním čerpadlem. Pro potřeby tohoto aplsu se ústrojím k řízeni průtoku hlavním čerpadlem rozumí každé úatroji , které působením kapaliny ze zpětnovazebního řídicího obvodu mění pomoci dalších mezičlánků objem kapaliny dodaný hlavním čerpadlem za jednu otáčku jeho hřídele.

V jiných provedeních může být počet jednotlivých členů výkonového i hydraulického zpětnovazebního řídicího obvodu zvýšen na dva i vloe. Např. lze použit dvou odměmýoh čerpadel 5 k řízeni vozidla ze dvou stanovišť, Nebo k zesíleni výkonu může být použito dvou regulačních čerpadel 1, každé se svým ústrojím 10 k řízeni průtoku hlavním čerpadlem. K zlepšeni zpětnovazebního signálu lze montovat dva hydromotozy každý ae zpětnovazební objemovou jednotkou 6, jeden do větve 11. druhý do větve 12 potrubí výkonového obvodu.

Claims (1)

1. Hydraulioký mechanismus pro řízeni směru jízdy pracovních strojů a vozidel, který sestává z výkonového obvodu, v němž je zapojen hydraulický válec a hlavni čerpadlo provedené jako regulační a opatřené ústrojím k řízeni průtoku hlavním Čerpadlem, který dálo sestává z hydraulického zpětnovazebního obvodu, v němž jo zapojeno odměrné čerpadlo a zpětnovazební objemová jednotka, vyznačený tím, že ústroji (10) k řízeni průtoku hlavním čerpadlem je napojeno na hydraulický zpětnovazební řidiči obvod.