RU2304667C1

RU2304667C1 - Hydraulic drive for single-bucket excavator

Info

Publication number: RU2304667C1
Application number: RU2005135775/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Малиновский (RU); Евгений Викторович Малиновский; Александр Иванович Сапожников (RU); Александр Иванович Сапожников; Александр Александрович Сапожников (RU); Александр Александрович Сапожников
Original assignee: Александр Иванович Сапожников
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-08-20
Also published as: RU2005135775A

Abstract

FIELD: construction and mining, particularly cyclic machine drives.

SUBSTANCE: hydraulic drive comprises pump, hydraulic monitor controlled by means of following slide. Above components are brought into rotation by power engine with flywheel. Hydraulic drive also has hydraulic cylinders for executive tools including hydraulic cylinder for working equipment, check valves installed between pressure and drainage pipelines of hydraulic cylinders for executive tools, distribution means including three-position distributor and three-position distributor control unit, as well as tank. Hydraulic drive is provided with two two-position slides. Control cavity of one two-position slide is connected to piston cavity of hydraulic cylinder. Control cavity of another two-position slide is communicated with control cavity of distributor. Inlet of the first two-position slide is connected with control unit, outlet thereof is linked to control cavity of distributor. Another outlet of the first two-position slide is connected to inlet of the second two-position slide having the first outlet linked to tank and the second outlet communicated with control cavity of following slide.

EFFECT: increased economical efficiency of the drive due to pumpback of lifted working equipment potential energy into the drive.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительной и горной технике, а именно к приводам машин циклического действия.The invention relates to construction and mining equipment, and in particular to drives of cyclic machines.

Известен гидропривод одноковшового экскаватора, включающий насос, приводимый во вращение силовым двигателем с маховиком, гидродвигатели исполнительных механизмов, гидромотор, установленный в сливной магистрали, распределительную аппаратуру и бак (а.с. СССР №621842, E02F 9/22). К недостаткам известного решения следует отнести невозможность полезного использования энергии, запасенной исполнительными механизмами экскаватора.The hydraulic drive of a single-bucket excavator is known, including a pump driven into rotation by a power engine with a flywheel, hydraulic motors of actuators, a hydraulic motor installed in the drain line, distribution equipment and a tank (AS USSR No. 621842, E02F 9/22). The disadvantages of the known solutions include the impossibility of the useful use of energy stored by the actuators of the excavator.

Наиболее близким решением из известных является гидропривод одноковшового экскаватора, включающий насос и регулируемый посредством следящего золотника гидромотор, приводимые во вращение силовым двигателем, гидродвигатели исполнительных механизмов, распределительную аппаратуру с клапанами "или" и бак (а.с. СССР №1751279, E02F 9/22). Это решение позволяет возвращать в привод энергию при торможении рабочих органов экскаватора.The closest known solution is the hydraulic drive of a single-bucket excavator, which includes a pump and a hydraulic motor controlled by a tracking spool, driven by a power motor, actuator hydraulic motors, switchgear with valves "or" and tank (AS USSR No. 1751279, E02F 9 / 22). This solution allows you to return energy to the drive when braking the working bodies of the excavator.

Недостаток указанного гидропривода заключается в том, что при выполнении рабочих операций потенциальная энергия поднятого рабочего оборудования не возвращается в привод для последующего использования. Обусловлено это тем, что при опускании рабочего оборудования рабочая жидкость из поршневой полости цилиндра под действием силы тяжести выдавливается через распределитель в бак, причем регулирование скорости опускания рабочего оборудования обеспечивается дросселированием рабочей жидкости в распределителе, где и происходит преобразование потенциальной энергии поднятого рабочего оборудования в тепло.The disadvantage of this hydraulic drive is that when performing work operations, the potential energy of the raised working equipment is not returned to the drive for subsequent use. This is due to the fact that when lowering the working equipment, the working fluid from the piston cavity of the cylinder is squeezed out under the action of gravity through the distributor into the tank, and the regulation of the lowering speed of the working equipment is provided by the throttling of the working fluid in the distributor, where the potential energy of the raised working equipment is converted to heat.

Задача изобретения - повышение экономичности привода за счет обеспечения возврата в привод потенциальной энергии поднятого рабочего оборудования.The objective of the invention is to increase the efficiency of the drive by providing a return to the drive of the potential energy of the raised working equipment.

Задача решается тем, что предлагаемый гидропривод одноковшового экскаватора содержит насос, регулируемый посредством следящего золотника гидромотор, приводимые во вращение силовым двигателем с маховиком гидродвигатели исполнительных механизмов, включая гидроцилиндр рабочего оборудования, установленные между напорными и сливными магистралями гидродвигателей исполнительных механизмов обратные клапаны, распределительную аппаратуру, включая трехпозиционный распределитель и блок его управления, и бак. Гидропривод снабжен двумя двухпозиционными золотниками, причем полость управления одного из двухпозиционных золотников соединена с поршневой полостью гидроцилиндра, а другого с полостью управления распределителя (позиция "опускание"). Также вход первого соединен с блоком управления, а один из его выходов с полостью управления распределителя (позиция "подъем), другой выход соединен со входом второго золотника, один из выходов которого соединен с баком, а второй с полостью управления следящим золотником, а обратный клапан, соединяющий штоковую полость с напорной магистралью мотора, выполнен дистанционно управляемым, при этом полость его управления соединена с полостью управления следящего золотника.The problem is solved in that the proposed hydraulic drive of a single-bucket excavator contains a pump controlled by a servo spool, a hydraulic motor driven by a power motor with a flywheel, hydraulic motors of actuators, including a hydraulic cylinder of working equipment, check valves installed between pressure and drain lines of hydraulic motors of actuators, distribution equipment, including distribution equipment, including three-position distributor and its control unit, and tank. The hydraulic actuator is equipped with two on-off spools, and the control cavity of one of the on-off spools is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder, and the other to the control cavity of the distributor ("lowering" position). Also, the input of the first is connected to the control unit, and one of its outputs is with the control cavity of the distributor (position "lift"), the other output is connected to the input of the second spool, one of the outputs of which is connected to the tank, and the second to the control cavity of the follower valve, and the check valve connecting the stock cavity with the pressure line of the motor is remotely controlled, while its control cavity is connected to the control cavity of the follower valve.

Таким образом, при опускании рабочего оборудования регулирование скорости опускания осуществляется изменением рабочего объема гидромотора, при этом жидкость из поршневой полости гидроцилиндра под давлением, контролируемым гидромотором, перетекает через последний в бак. Таким образом, гидромотор трансформирует энергию потока жидкости во вращательное движение и возвращает ее в гидропривод.Thus, when lowering the working equipment, the lowering speed is controlled by changing the working volume of the hydraulic motor, while the liquid from the piston cavity of the hydraulic cylinder under pressure controlled by the hydraulic motor flows through the latter into the tank. Thus, the hydraulic motor transforms the energy of the fluid flow into rotational motion and returns it to the hydraulic drive.

Данное решение поясняется чертежами, где изображена гидравлическая схема одноковшового экскаватора.This solution is illustrated by drawings, which shows the hydraulic circuit of a single bucket excavator.

Гидропривод включает насос 1, регулируемый посредством следящего золотника 2 гидромотор 3, силовой двигатель 4 с маховиком 5, гидроцилиндр 6 рабочего оборудования с поршневой 7 и штоковой 8 полостями, трехпозиционный распределитель 9 с полостями управления (10 - опускание, 11 - подъем), обратными клапанами 12 и 13, бак 14. Гидропривод снабжен двухпозиционными золотниками 15 и 16, полость управления 17 золотника 15 соединена с поршневой полостью 7 гидроцилиндра 6, полость управления 18 золотника 16 соединена с полостью управления 11 распределителя 9 и с блоком управления 24, вход 19 золотника 15 соединен с блоком управления 24, выход 20 соединен с полостью управления 10 распределителя 9, а выход 21 соединен с входом золотника 16, при этом выход 22 золотника 16 соединен с полостью управления следящим золотником 2 и с полостью управления клапана 13.The hydraulic actuator includes a pump 1, controlled by means of a follow-up spool 2, a hydraulic motor 3, a power engine 4 with a flywheel 5, a hydraulic cylinder 6 of working equipment with a piston 7 and rod 8 cavities, a three-position distributor 9 with control cavities (10 - lowering, 11 - lifting), non-return valves 12 and 13, tank 14. The hydraulic actuator is equipped with on-off spools 15 and 16, the control cavity 17 of the spool 15 is connected to the piston cavity 7 of the hydraulic cylinder 6, the control cavity 18 of the spool 16 is connected to the control cavity 11 of the distributor 9 and to the unit 24, the input 19 of the spool 15 is connected to the control unit 24, the output 20 is connected to the control cavity 10 of the distributor 9, and the output 21 is connected to the input of the spool 16, while the output 22 of the spool 16 is connected to the control cavity of the follower spool 2 and to the valve control cavity 13.

Гидропривод работает следующим образом.The hydraulic actuator operates as follows.

При поднятом рабочем оборудовании давление жидкости в поршневой полости гидроцилиндра передается на золотник 15 и переводит его в состояние "б", соединяя магистраль управления со следящим золотником 2. Пока рукоятка блока управления 24 не сдвинута, управляющая полость следящего золотника 2 соединена со сливом, а объем гидромотора 3 - минимальный. При смещении рукоятки блока 24 управления сигнал управления через золотник 15 и 16 поступает в полость управления клапана 13 и следящего золотника 2, увеличивает объем гидромотора 3, при этом скорость опускания рабочего оборудования пропорциональна объему гидромотора 3. Чем больше смещение рукоятки блока управления 24, тем больше давление в полости управления, тем больше объем гидромотора 3 и скорость опускания рабочего оборудования. Под действием силы тяжести рабочего оборудования жидкость из поршневой полости 7 цилиндра 6 выдавливается через клапан 13 в регулируемый гидромотор 3, где преобразуется в энергию вращательного движения и возвращается в привод.When the working equipment is raised, the fluid pressure in the piston cavity of the hydraulic cylinder is transferred to the spool 15 and puts it in state “b”, connecting the control line to the follower spool 2. Until the handle of the control unit 24 is moved, the control cavity of the follower spool 2 is connected to the drain, and the volume hydraulic motor 3 - minimum. When the handle of the control unit 24 is shifted, the control signal through the spool 15 and 16 enters the control cavity of the valve 13 and the follower spool 2, increases the volume of the hydraulic motor 3, while the lowering speed of the working equipment is proportional to the volume of the hydraulic motor 3. The greater the shift of the handle of the control unit 24, the greater the pressure in the control cavity, the greater the volume of the hydraulic motor 3 and the lowering speed of the working equipment. Under the action of the gravity of the working equipment, the liquid from the piston cavity 7 of the cylinder 6 is squeezed out through the valve 13 into an adjustable hydraulic motor 3, where it is converted into rotational energy and returned to the drive.

При касании рабочего оборудования грунта давление в поршневой полости 7 гидроцилиндра 6 рабочего оборудования уменьшается, золотник 15 переключается в положение "а". Сигнал управления от блока управления 24 поступает в полость 10 распределителя 9, который переключившись в положение "опускание", направляя поток рабочей жидкости насоса 1 в штоковую полость гидроцилиндра 6, обеспечивая выполнение рабочим оборудованием полезной работы (копание грунта).When touching the working equipment of the soil, the pressure in the piston cavity 7 of the hydraulic cylinder 6 of the working equipment decreases, the spool 15 switches to position "a". The control signal from the control unit 24 enters the cavity 10 of the distributor 9, which switches to the "lower" position, directing the flow of the working fluid of the pump 1 to the rod cavity of the hydraulic cylinder 6, ensuring that the working equipment performs useful work (digging the ground).

При подъеме рабочего оборудования сигнал управления поступает с блока управления 24 в полость управления 11 распределителем 9 и в полость управления 18 золотником 16, при этом последний, переключившись в положение "б", блокирует управление следящим золотником 2, а значит и гидромотором 3.When lifting the working equipment, the control signal comes from the control unit 24 to the control cavity 11 of the distributor 9 and to the control cavity 18 of the spool 16, while the latter, having switched to position “b”, blocks the control of the follower spool 2, and hence the hydraulic motor 3.

Преимуществом предлагаемого гидропривода по сравнению с известным является повышение его экономичности (на 25%) за счет возврата в привод с целью последующего использования потенциальной энергии поднимаемого рабочего оборудования.The advantage of the proposed hydraulic drive compared to the known one is the increase in its efficiency (by 25%) due to the return to the drive for the purpose of subsequent use of the potential energy of the working equipment being lifted.

Claims

1. The hydraulic drive of a single-bucket excavator, comprising a pump controlled by a follow-up spool, a hydraulic motor driven by a power engine with a flywheel, hydraulic motors of actuators, including a hydraulic cylinder of working equipment, check valves installed between pressure and drain lines of hydraulic motors of actuators, distribution equipment, including a three-position distributor and its control unit, and a tank, characterized in that it is equipped with two two-position gold kami, and the control cavity of one of them is connected to the piston cavity of the hydraulic cylinder, the other spool is connected to the control cavity of the distributor, while the input of the first spool is connected to the control unit, and one of its outputs is connected to the control cavity of the distributor, the other output of the spool is connected to the input of the second the spool, while one of the exits of the second spool is connected to the tank, and the second to the control cavity of the follower spool.

2. The hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that the check valve connecting the rod cavity to the pressure line of the hydraulic motor is remotely controlled, and its control cavity is connected to the control cavity of the follower valve.