RU2084357C1

RU2084357C1 - Hydraulic system of industrial tractor

Info

Publication number: RU2084357C1
Application number: RU95101164A
Authority: RU
Inventors: И.П. Ксеневич; Д.Е. Флеер
Original assignee: Ксеневич Иван Павлович
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU95101164A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; industrial tractors. SUBSTANCE: hydraulic system has flow transducer installed in head source return hydraulic line, device to cutoff off head source or emergency signalling device with normally closed contact in supply circuit controlled by above indicated flow transducer. Flow transducer is made in form of controlled two-position throttle. Minimum opening position of throttle corresponds to delivery of working fluid into piston apace of hydraulic cylinder, and wide opening position corresponds to delivery of fluid into rod space of hydraulic cylinder. EFFECT: enhanced reliability of operation. 5 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и предназначено для применения на промышленных тракторах. The invention relates to general engineering and is intended for use on industrial tractors.

Для гидросистем промышленных тракторов, характеризующихся интенсивными режимами нагружения при работе бульдозерного и рыхлительного оборудования, типичны значительные аварийные потери рабочей жидкости при выходе из строя гидролиний, в первую очередь рукавов высокого давления. Significant accidental losses of the working fluid during the failure of hydraulic lines, primarily high-pressure hoses, are typical for hydraulic systems of industrial tractors characterized by intensive loading conditions during operation of bulldozer and cultivating equipment.

Известна гидросистема, в которой контролируется давление рабочей жидкости в напорной гидролинии и расход рабочей жидкости в сливной гидролинии. При разрыве рукава падает давление в напорной гидролинии и уменьшается или вообще прекращается расход в сливной гидролинии. Это позволяет сформировать сигнал для отключения подачи насоса и предотвращения аварийных потерь (см. авт. св. СССР N 1262145, F 15 B 20/00, 1984). A known hydraulic system in which the pressure of the working fluid in the pressure hydraulic line and the flow rate of the working fluid in the drain hydraulic line is controlled. When the sleeve ruptures, the pressure in the pressure hydraulic line drops and the flow rate in the drain hydraulic line decreases or even stops. This allows you to generate a signal to turn off the pump and prevent accidental losses (see ed. St. USSR N 1262145, F 15 B 20/00, 1984).

Недостатком гидросистемы является то, что она не обеспечивает эффективного контроля наличия аварийных потерь в приводах, для которых характерно изменение расхода рабочей жидкости в сливной гидролинии при нормальной работе. В связи с большим ходом гидроцилиндров их штоки для обеспечения устойчивости имеют относительно большие диаметры, следствием чего является значительная разница рабочих объемов соответствующих поршневых и штоковых полостей. Последнее обстоятельство приводит к тому, что расход рабочей жидкости на сливе при ее подаче в штоковую полость в два и более раз превышает расход на сливе при работе поршневой полости. The disadvantage of the hydraulic system is that it does not provide effective control of the presence of emergency losses in the drives, which are characterized by a change in the flow rate of the working fluid in the drain hydraulic line during normal operation. Due to the large stroke of the hydraulic cylinders, their rods have relatively large diameters to ensure stability, which results in a significant difference in the working volumes of the respective piston and rod cavities. The latter circumstance leads to the fact that the flow rate of the working fluid at the discharge when it is fed into the rod cavity is two or more times higher than the flow rate at the discharge during operation of the piston cavity.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение аварийных потерь рабочей жидкости в гидросистемах промышленных тракторов, использующих длинноходовые гидроцилиндры с односторонним штоком. The objective of the invention is to reduce the accidental loss of working fluid in the hydraulic systems of industrial tractors using long-stroke hydraulic cylinders with a one-sided rod.

Технический результат достигается тем, что датчик расхода выполнен в виде управляемого двухпозиционного дросселя, минимально открытая позиция которого соответствует подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра, а максимально открытая позиция соответствует подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра. The technical result is achieved by the fact that the flow sensor is made in the form of a controlled two-position throttle, the minimum open position of which corresponds to the supply of working fluid to the piston cavity of the hydraulic cylinder, and the maximum open position corresponds to the supply of working fluid to the rod cavity of the hydraulic cylinder.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема гидросистемы с электроуправляемым гидрораспределителем и датчиком расхода, на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема управления гидросистемой по фиг. 1, на фиг. 3 принципиальная схема гидросистемы с гидрораспределителем, управляемым от рукоятки, и контролем его рабочих позиций с помощью концевого выключателя, на фиг. 4 принципиальная схема гидросистемы с гидравлическим контролем рабочих позиций гидрораспределителя, на фиг. 5 конструктивная схема датчика расхода. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a hydraulic system with an electrically controlled valve and a flow sensor, FIG. 2 is a circuit diagram of the hydraulic control system of FIG. 1, in FIG. 3 is a schematic diagram of a hydraulic system with a control valve controlled from the handle and control of its working positions using the limit switch, FIG. 4 is a schematic diagram of a hydraulic system with hydraulic control of the operating positions of the valve, FIG. 5 structural diagram of the flow sensor.

Гидросистема содержит источник напора (насос) 1, управляемый от электромагнитов 2, 3, гидрораспределитель 4, сообщенный рабочими гидролиниями 5, 6 с гидроцилиндром 7, напорной гидролинией 8 с насосом 1, сливной гидролинией 9 с гидробаком 10. Напорная гидролиния 8 сообщена со сливной гидролинией 9 через электроуправляемый перепускной клапан 11 с электромагнитом 12. В сливной гидролинии 9 установлен датчик 13 расхода, схематично изображенный в виде установленных параллельно постоянно открытого дросселя 14 и управляемого от электромагнита 15 дросселя 16. Параллельно датчику 13 установлено устройство отключения источника напора или сигнализации аварии, выполненное в виде реле перепада давления с нормально закрытым электроконтактом 17. The hydraulic system contains a pressure source (pump) 1, controlled by electromagnets 2, 3, a control valve 4, connected by working hydraulic lines 5, 6 with a hydraulic cylinder 7, a pressure hydraulic line 8 with a pump 1, a drain hydraulic line 9 with a hydraulic tank 10. A pressure hydraulic line 8 is in communication with a drain hydraulic line 9 through an electrically controlled bypass valve 11 with an electromagnet 12. A flow sensor 13 is installed in the drain hydraulic line 9, schematically depicted in the form of a constantly installed open throttle 14 and a throttle 16 controlled from an electromagnet 15 Parallel to the sensor 13, a device for disconnecting the pressure source or alarm signal is installed, made in the form of a differential pressure switch with a normally closed electrical contact 17.

Схема управления гидросистемой содержит ключ 18 включения электропитания, кнопки 19, 20 управления соответственно электромагнитами 2, 3 гидрораспределителя 4, а также электромагнитом 12 через диоды 21, 22. Последовательно с электроконтактом 17 устройства отключения источника напора или сигнализации аварии в цепи электропитания установлено электромагнитное реле 23 с нормально открытым электроконтактом 24, имеющим выдержку времени при замыкании и включающим электромагнитное реле 25. Реле 25 имеет самоблокирующийся и включающий питание сигнальной лампы 26 электроконтакт 27. The hydraulic control circuit contains a key 18 to turn on the power, control buttons 19, 20, respectively, of the solenoid 2, 3 of the control valve 4, and also the electromagnet 12 through diodes 21, 22. In parallel with the electrical contact 17 of the pressure source shutdown device or alarm signal, an electromagnetic relay 23 is installed in the power circuit with normally open electrical contact 24, having a time delay when closing and turning on the electromagnetic relay 25. Relay 25 has a self-locking and turns on the power signal lamps 26 electrical contact 27.

Гидросистема работает следующим образом. The hydraulic system works as follows.

В исходном положении ключ 18 замкнут, кнопки 19, 20 управления разомкнуты, электромагниты 2, 3, 12, 15 и реле 23 обесточены. Разомкнуты контакты 24, 27, обесточено реле 25, не горит лампа 26. Гидрораспределитель 4 находится в средней (нейтральной) позиции. Перепускной клапан 11 открыт, рабочая жидкость от насоса по напорной гидролинии 8 через клапан 11 и по сливной гидролинии 9 поступает в гидробак 10 (насос разгружен). Соответственно нет расхода через датчик расхода 13, отсутствует перепад давления на устройстве отключения источника напора, контакт которого 17 замкнут. Гидрораспределитель 4 находится в средней (нейтральной) позиции. В гидроцилиндр 7 не поступает рабочая жидкость. In the initial position, the key 18 is closed, the control buttons 19, 20 are open, the electromagnets 2, 3, 12, 15 and the relay 23 are de-energized. The contacts 24, 27 are open, the relay 25 is de-energized, the lamp 26 does not light. The control valve 4 is in the middle (neutral) position. The bypass valve 11 is open, the working fluid from the pump through the pressure line 8 through the valve 11 and through the drain line 9 enters the hydraulic tank 10 (the pump is unloaded). Accordingly, there is no flow through the flow sensor 13, there is no differential pressure on the device disconnecting the pressure source, the contact of which 17 is closed. The control valve 4 is in the middle (neutral) position. The hydraulic cylinder 7 does not receive the working fluid.

При нажатии кнопки 19 управления электропитание поступает к электромагнитам 2, 15 и через диод 21 к электромагниту 12. Соответственно гидрораспределитель 4 переключается в левую позицию, перепускной клапан 12 закрывается, дроссель 16 датчик 13 расхода переключается в правую позицию, уменьшая его проходное сечение только до дросселя 14 и увеличивая гидравлическое сопротивление. В связи с закрытием клапана 11 повышается давление рабочей жидкости в напорной гидролинии 8, через гидрораспределитель 4 и рабочую гидролинию 5 рабочая жидкость поступает в поршневую полость гидроцилиндра 7. Начинает движение поршень гидроцилиндра 7 с выдвижением штока. Рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра по рабочей гидролинии 6 через гидрораспределитель 4 и сливную гидролинию 9 поступает к датчику 13 расхода и далее в гидробак 10. На датчике 13 расхода возникает перепад давления, под воздействием которого сжимается пружина устройства отключения источника напора или сигнализации аварии и соответственно размыкается его контакт 17. В результате к электромагнитному реле 23 не поступает электропитание и остаются разомкнутыми его контакт 24 и контакт 27 электромагнитного реле 25, соответственно остается выключенной лампа 26 сигнала аварии. С целью предотвращения ложного аварийного сигнала при кратковременном поступлении электропитания на реле 23 из-за запаздывания размыкания контакта 17 контакт 24 реле 23 выполнен с запаздыванием (задержкой) времени срабатывания. When the control button 19 is pressed, the power is supplied to the electromagnets 2, 15 and through the diode 21 to the electromagnet 12. Accordingly, the control valve 4 switches to the left position, the bypass valve 12 closes, the throttle 16 the flow sensor 13 switches to the right position, reducing its cross section only to the throttle 14 and increasing hydraulic resistance. In connection with the closing of valve 11, the pressure of the working fluid in the pressure hydraulic line 8 rises, through the control valve 4 and the working fluid 5, the working fluid enters the piston cavity of the hydraulic cylinder 7. The piston of the hydraulic cylinder 7 starts to move with the stem extension. The working fluid from the rod end of the hydraulic cylinder through the working hydraulic line 6 through the control valve 4 and the drain hydraulic line 9 flows to the flow sensor 13 and then to the hydraulic tank 10. At the flow sensor 13, a pressure drop occurs, under the influence of which the spring of the pressure source shutdown device or the alarm signal is compressed and, accordingly, its contact 17 is opened. As a result, power is not supplied to the electromagnetic relay 23 and its contact 24 and the contact 27 of the electromagnetic relay 25 remain open, respectively etsya off the lamp 26 alarm signal. In order to prevent a false alarm during a short-term supply of power to the relay 23 due to the delay in opening the contact 17, the contact 24 of the relay 23 is made with a delay (delay) of the response time.

При освобождении (отпускании) кнопки 19 и нажатии кнопки 20 электропитание поступает к электромагниту 3 и через диод 22 к электромагниту 12. Соответственно гидрораспределитель 4 переключается в правую позицию, перепускной клапан 12 закрыт, дроссель 16 датчика 13 расхода переключается в левую позицию, увеличивая его проходное сечение и уменьшая его гидравлическое сопротивление. Рабочая жидкость от насоса 1 под давлением по напорной гидролинии 8 через гидрораспределитель 4 и по рабочей гидролинии 6 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 7, следствием чего является движение поршня гидроцилиндра 7 с втягиванием штока. Рабочая жидкость из поршневой полости гидроцилиндра 7 по рабочей гидролинии 5 через гидрораспределитель 4 и сливную гидролинию 9 поступает к датчику 13 расхода и далее в гидробак 10. На датчике 13 расхода, как описывалось выше, возникает перепад давления, под действием которого сжимается пружина устройства отключения источника напора или сигнализации аварии и соответственно размыкается его контакт 17. В результате к электромагнитному реле 23 не поступает электропитание и остаются разомкнутыми его контакт 24 и контакт 27 электромагнитного реле 25, соответственно остается выключенной лампа 26 сигнала аварии. When the button 19 is released (released) and the button 20 is pressed, power is supplied to the electromagnet 3 and through the diode 22 to the electromagnet 12. Accordingly, the control valve 4 switches to the right position, the bypass valve 12 is closed, the throttle 16 of the flow sensor 13 switches to the left position, increasing its passage section and reducing its hydraulic resistance. The working fluid from the pump 1 under pressure along the pressure hydraulic line 8 through the valve 4 and along the working hydraulic line 6 enters the rod cavity of the hydraulic cylinder 7, as a result of which the piston of the hydraulic cylinder 7 moves with the rod retracted. The working fluid from the piston cavity of the hydraulic cylinder 7 through the working hydraulic line 5 through the control valve 4 and the drain hydraulic line 9 enters the flow sensor 13 and then into the hydraulic tank 10. At the flow sensor 13, as described above, a pressure drop occurs, under which the spring of the source shutdown device is compressed the pressure or alarm of the accident and, accordingly, its contact 17 opens. As a result, the electromagnetic relay 23 does not receive power and its contact 24 and the contact 27 of the electromagnetic relay 2 remain open 5, respectively, the alarm lamp 26 remains off.

Из изложенного следует, что гидравлическое сопротивление датчика расхода автоматически корректируется в зависимости от изменения величины расхода в сливной гидролинии, определяемого подачей рабочей жидкости в поршневую или штоковую полость гидроцилиндра. From the above it follows that the hydraulic resistance of the flow sensor is automatically adjusted depending on the change in the flow rate in the drain hydraulic line, determined by the flow of the working fluid into the piston or rod cavity of the hydraulic cylinder.

В случае разрыва какой-либо из гидролиний 5, 6, 8 в процессе работы гидроцилиндра (нажаты кнопки 19 или кнопка 20) возникают потери рабочей жидкости через поврежденное место и соответственно расход рабочей жидкости через датчик расхода 13 оказывается меньше нормальной величины. Перепад давления на датчике расхода в этом случае недостаточен для сжатия пружины устройством 17 и размыкания его контакта. В результате электропитание подается к электромагнитному реле 23, замыкается его контакт 24, через него подается питание к электромагнитному реле 25, замыкается его контакт 27, блокируя реле 25 и включая лампу 26. In the event of a rupture of any of the hydraulic lines 5, 6, 8 during operation of the hydraulic cylinder (buttons 19 or button 20 are pressed), there is a loss of working fluid through the damaged area and, accordingly, the flow of working fluid through the flow sensor 13 is less than the normal value. The pressure drop across the flow sensor in this case is insufficient to compress the spring with the device 17 and open its contact. As a result, power is supplied to the electromagnetic relay 23, its contact 24 is closed, power is supplied to the electromagnetic relay 25 through it, its contact 27 is closed, blocking the relay 25 and including the lamp 26.

Параллельно лампе 26 (на схеме фиг. 2 не показано) может быть включен зуммер звуковой сигнализации или исполнительный элемент устройства отключения источника напора (например, электромагнит муфты включения-отключения привода насоса). In parallel with the lamp 26 (not shown in the diagram of FIG. 2), an audible alarm buzzer or an actuating element of a pressure source shutdown device (for example, an electromagnet of a pump drive on-off coupling) can be turned on.

После устранения повреждения гидролинии ключ 18 размыкается, снимая самоблокировку электромагнитного реле 25, а новое замыкание ключа 18 обеспечивает готовность схемы управления (и соответственно гидросистемы) к дальнейшей работе. After eliminating the damage to the hydraulic line, the key 18 opens, removing the self-locking of the electromagnetic relay 25, and a new closure of the key 18 ensures that the control circuit (and, accordingly, the hydraulic system) is ready for further work.

Гидросистема по фиг. 3 аналогична по фиг. 1. Отличие состоит в управлении гидрораспределителем 28 от рукоятки 29 и в контроле положения рукоятки микровыключателем 30. В левой позиции гидрораспределителя 28 (соответствующей подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 7) микровыключатель 30 нажат, его контакт замкнут, на электромагнит 15 управляемого дросселя 16 подается электропитание, дроссель 16 находится в правой позиции и датчик 13 расхода настроен на "малый" расчетный расход рабочей жидкости в сливной гидролинии 9, соответствующий режиму выдвижения штока гидроцилиндра 7. The hydraulic system of FIG. 3 is similar to FIG. 1. The difference consists in controlling the valve 28 from the handle 29 and in controlling the position of the handle with a micro switch 30. In the left position of the valve 28 (corresponding to the flow of working fluid into the piston cavity of the hydraulic cylinder 7), the micro switch 30 is pressed, its contact is closed, the electromagnet 15 of the controlled inductor 16 is fed power supply, the throttle 16 is in the right position and the flow sensor 13 is configured for a "small" calculated flow rate of the working fluid in the drain line 9, corresponding to the mode of extension of the hydraulic cylinder rod 7.

В правой позиции гидрораспределителя 28, соответствующей подаче рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 7, микровыключатель 30 не нажат, его контакт разомкнут, на электромагнит 15 управляемого дросселя 16 не подается электропитание, дроссель 16 находится в левой позиции и датчик расхода 13 настроен на "большой" расчетный расход рабочей жидкости в сливной гидролинии 9, соответствующей режиму втягивания штока гидроцилиндра. In the right position of the control valve 28, which corresponds to the supply of the working fluid to the rod cavity of the hydraulic cylinder 7, the microswitch 30 is not pressed, its contact is open, the power supply is not supplied to the electromagnet 15 of the controlled throttle 16, the throttle 16 is in the left position and the flow sensor 13 is set to "large" the estimated flow rate of the working fluid in the drain hydraulic line 9, corresponding to the mode of retraction of the hydraulic cylinder rod.

Гидросистема по фиг. 4 отличается от гидросистемы по фиг. 1 гидрораспределителем 31, имеющим канал 32 управления с дросселем 33, ограничивающим расход рабочей жидкости от напорной гидролинии к упомянутому каналу 32 управления с отводом 34. Кроме того, система имеет дроссель 16 и датчик 13 расхода с полостью 35 гидроуправления. В левой позиции гидрораспределителя 31 канал 32 управления отсоединен от слива 10, давление в отводе 34 равно рабочему и соответственно дроссель 16 занимает правую позицию, необходимую для контроля режима выдвижения штока гидроцилиндра 7. В правой позиции гидрораспределителя 31 канал 32 соединен со сливом 10, давление в отводе 34 отсутствует и дроссель 16 занимает левую позицию, необходимую для контроля режима втягивания штока гидроцилиндра 7. The hydraulic system of FIG. 4 differs from the hydraulic system of FIG. 1 by a control valve 31 having a control channel 32 with a throttle 33 limiting the flow of working fluid from the pressure line to said control channel 32 with a tap 34. In addition, the system has a throttle 16 and a flow sensor 13 with a hydraulic control cavity 35. In the left position of the control valve 31, the control channel 32 is disconnected from the drain 10, the pressure in the outlet 34 is equal to the working one and, accordingly, the throttle 16 occupies the right position necessary to control the extension mode of the hydraulic cylinder 7. In the right position of the control valve 31, the channel 32 is connected to the drain 10, the pressure is there is no tap 34 and the throttle 16 occupies the left position necessary to control the mode of retraction of the rod of the hydraulic cylinder 7.

На фиг. 5 показано конструктивное исполнение датчика 13 расхода, условно показанного на фиг. 1, 3, 4. In FIG. 5 shows a design of a flow sensor 13, conventionally shown in FIG. 1, 3, 4.

Датчик имеет корпус 36, в котором расположен дросселирующий золотник 37 с пружиной 38, образующий с корпусом дросселирующее отверстие 39. К отверстию 40 подводится, а от отверстия 41 отводится рабочая жидкость. Отверстие 42 служит для дренажа. The sensor has a housing 36, in which a throttling spool 37 with a spring 38 is located, forming a throttling hole 39 with the housing. A working fluid is supplied to the bore 40 and a working fluid is withdrawn from the bore 41. Hole 42 is used for drainage.

При отсутствии сигнала в полости 35 управления дросселирующий золотник 37 под действием пружины 38 занимает верхнее положение, соответствующее настройке датчика расхода на "большой" расход (соответствует открытому дросселю 16 на фиг. 1, 3, 4). При подводе сигнала к полости 35 управления (от канала 32 управления на фиг. 4 или от пилотного клапана для вариантов фиг. 1, 3) дросселирующий золотник занимает нижнее положение (показано пунктиром), соответствующее настройке датчика расхода на "малый" расход (соответствует закрытому дросселю 16 на фиг. 1, 3, 4). In the absence of a signal in the control cavity 35, the throttling valve 37 under the action of the spring 38 occupies the upper position corresponding to the flow sensor setting to “large” flow (corresponds to the open throttle 16 in Figs. 1, 3, 4). When the signal is supplied to the control cavity 35 (from the control channel 32 in Fig. 4 or from the pilot valve for the variants of Figs. 1, 3), the throttling spool occupies the lower position (shown by a dotted line), which corresponds to the flow sensor setting for "low" flow (corresponds to closed throttle 16 in Fig. 1, 3, 4).

Claims

The hydraulic system of an industrial tractor, containing a hydraulic cylinder with a single-sided stem, communicated through a directional valve with pressure and drain lines, a flow sensor installed in the drain line, a device for disconnecting a pressure source or an alarm signal, in the power circuit of which there is a normally closed contact controlled from the flow sensor, characterized in that the flow sensor is made in the form of a controlled two-position throttle, the minimum open position of which corresponds to the feed her fluid in the piston chamber of the hydraulic cylinder, and the maximum open position corresponds to supply the hydraulic fluid in the rod end of the hydraulic cylinder.